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组态课程设计论文
摘要
冷却水循环系统是中央空调系统中的重要组成部件，它直接影响到中央空调供冷、供热功能的实现效果，所以对它准确的测试与处理要求很高。
本设计研究了基于MCGS组态环境在中央空调冷却水循环系统中得应用。
利用组态软件MCGS设计了冷却水循环系统监控界面，提供了直观、清晰、准确的冷却水循环系统的运行状态，进而为控制运行、维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作效率。
【关键词】中央空调、冷却水循环、MCGS
Abstract
Thecoolingwatercirculationsystemisakeycomponentinthecentralairconditioningsystem,itdirectlyaffectsthecentralair-conditioningcoolingandheatingfunctiontoachievetheeffect,soitisaccuratetestinganddemanding.
ThisdesignstudyBasedonMCGSenvironmenthavecentralair-conditioningcoolingwatercirculationsystemapplications.ConfigurationsoftwareMCGSdesignofthecoolingwatercirculationsystemmonitoringinterfaceprovidesanintuitive,clear,accurateoperationalstatusofthecoolingwatercirculationsystem,andthusprovideawiderangeofpossibilitiesforthecontroloftheoperation,maintenanceandtroubleshootingtofullyenhancethesystemefficiency.
Keywords:
centralairconditioning,coolingwatercirculation,MCGS
前言
随着我国国民经济的快速增长，中央空调被广泛使用，尤其是城市的宾馆、饭店、大型商场、娱乐场所、大型写字楼、办公楼、现代化生产车间都相继安装了中央空调设备，它不仅给人们带来舒适的环境，同时也被用来调节工业生产所需环境的温度和湿度。
中央空调循环水系统包括冷却水系统、冷却水系统和采暖水系统。
冷却水系统是由热交换器、冷却水泵、管道、冷却塔等组成。
冷却水在冷冻机里冷却受热受压的制冷剂，温度上升至37℃左右，经水泵送至冷却塔，冷却后返回至冷冻机中循环使用。
中央空调一般承担着夏季供冷、冬季供热的任务，春季和秋季停机检修或保养，即使在正常运行期间也根据气温的变化和工作环境的需要停机。
大多数企事业单位由于编制上的限制不设专门水处理技术管理人员，实行粗放式管理，因此，对中央空调进行过程自动化控制处理，具有良好的处理效果，管理简单方便，水处理成本低廉。
1、概述
1.1课程设计内容
本设计中针对中央空调冷却水循环控制系统为对象，进行工控组态设计，以实现冷却水循环部分的过程自动化处理。
主控制界面应用MCGS组态软件对传感器接受到的信号进行显示与处理，完成相应的报警信息显示、实时曲线、报表和历史曲线、报表的显示，是系统保持稳定的运行。
本设计我主要制作主窗口，绘制原件，并对其参数进行设置。
1.2课程设计要求分析
本设计要求完成组态软件工艺画面的设计，并完成系统的综合调试。
对工艺画面有如下要求：
（1）用户图形界面生成：
创建用户窗口。
（2）设置用户窗口属性：
设置为启动窗口。
（3）创建编辑图形对象：
插入元件并制作文字框图。
（4）制作用户动画界面：
使用工具箱中得流动块。
1.3设计思路
（1）本设计以中央空调冷却水循环控制系统为对象，进行工控组态设计，演示冷却水循环部分的过程自动化运行。
（2）由演示可直观的了解冷却水系统组成,即冷却水系统是由热交换器、冷却水泵、管道、冷却塔等组成。
（3）当热交换器中水温高于37℃时，通过温度传感器产生控制信号，使电动机动作，带动水泵工作，将热交换器中水通过管道送入冷却塔，冷却后再送入热交换器中继续循环。
（4）冷却塔设置最高和最低安全运行水位，保证系统正常工作，当水位高于低于安全水位时，补水阀或出水阀工作，补充或放出水使系统正常运行。
（5）在冷却塔出水口安装温度传感器，设置冷却塔水温上限，当水温高于上限值时报警，说明系统运行不正常，提醒工作人员检修。
2、系统工程设计
2.1建立工程
（1）单击文件菜单中“新建工程”选项，弹出工作台窗口。
如图2-1所示。
（2）选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。
（3）在文件名一栏中输入“中央空调冷却水循环系统”，点击“保存”按钮，工程建立完毕。
如图2-2所示。
图2-1新建工程图2-2输入文件名
2.2定义变量
在定义变量之前，应先对系统进行分析，确定需要的变量。
变量名
类型
初值
注释
补水阀
开关型
0
控制补水阀打开、关闭的变量
出水阀
开关型
0
控制出水阀打开、关闭的变量
开关量
开关型
0
控制系统运行、停止的变量
冷却塔出水温度
数值型
0
显示运行中冷却塔出水温度值
冷却塔出水温度上限
数值型
0
设置运行中冷却塔出水温度上限
冷却塔储水容量
数值型
0
显示运行中冷却塔储水容量
冷却塔储水上限
数值型
0
设置运行中冷却塔储水量上限
冷却塔储水下限
数值型
0
设置运行中冷却塔储水量下限
热交换器内压值
数值型
0
显示运行中水泵出水压力值
热交换器内温度值
数值型
0
显示运行中水泵入水温度值
温度容量组
组对象
用于历史数据、报表输出等功能构件
综合对象组
组对象
用于历史数据、报表输出等功能构件
表2-1冷却塔循环系统变量分配表
2.3数据变量定义步骤
（1）单击工作台中的“实时数据库”选项卡，进入“实时数据库”窗口页，如图2-3所示。
窗口中列出了系统已有数据变量“数据对象”的名称。
其中一部分为系统内部建立的数据对象。
（2）单击工作台右侧“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中增添了一个新的数据对象。
（3）选中该数据对象，按“对象属性”按钮，打开“数据对象属性设置”窗口。
根据表3-1中的值对属性窗口进行设置。
如图2-4所示。
（4）按照步骤2-3，根据表2-1，设置其他数据对象。
（5）单击“保存”按钮，属性设置完成。
图2-4数据对象属性设置图2-3实时数据库
3、系统组态设计
3.1建立组态用户窗口
本系统运行过程中需要有如下5个用户窗口：
封面、中央空调冷却水循环系统主窗口、报警记录与参数设置窗口、实时数据窗口、历史数据窗口。
如图3-1所示。
图3-1用户窗口
3.2窗口画面的制作
3.2.1主窗口的制作
（1）单击“用户窗口”，双击“用户窗口”中的“中央空调冷却水循环系统”。
进入编辑界面。
如图3-3所示。
（2）单击“工具箱”内的“标签”按钮
，可根据需要绘制标签。
（3）双击已绘制好的标签，打开“动画组态属性设置”窗口，设置标签属性。
如图3-4所示。
（4）单击“工具箱”内的“插入元件”图表，打开“对象元件管理”对话框，将相应的动画元件添加到组态中。
“对象元件管理”如图3-53-6所示。
（5）最终的组态画面如图3-7所示。
图3-3编辑环境图3-4动画组态属性设置
图3-5对象元件库管理图3-6传感器元件库管理
图3-7中央空调冷却水循环系统
（1）冷却塔的单元属性中大小变化关联表达式冷却塔储水容量，我们是通过设备窗口中的模拟设备内部属性，将储水量最大值设为60，在通道连接中对应冷却塔储水容量，使得动画自动运行起来。
（2）通过函数模拟使传感器动作。
（3）当热交换器动作，电动机接受信号，带动水泵运行。
开关为绿色时为运行，红色时为停止。
热交换器运行时，不停的闪烁。
（4）当补水阀打开，开关为绿色，补水阀流动块动作。
当出水阀打开，开关为绿色，出水阀流动块动作。
（5）在控制面板中，4个仪表分别对应冷却塔出水温度、热交换器内压值、冷却塔出水温度、热交换器内温度。
用了4个标签其属性设置显示输出分别为表达式冷却塔的出水温度、热交换器内压值、冷却塔出水温度、热交换器被温度输出量类型为数值量输出。
当系统运行，会显示各个变量的值。
（6）其中与4个按钮，设置操作属性中的打开用户窗口分别对应封面、历史数据，实时数据，报警记录与参数设置，当系统运行时，通过按动按钮，可以转到相应的界面窗口。
（7）使用了三个标签，分别为热交换器内温度、冷却塔水位，系统运行。
热交换器内温度的设置属性可见度表达式为热交换器内温度1=1。
前面指示灯设置中颜色填充表达式为热交换器内温度1。
根据程序，当温度过高，前面的指示灯变为红色，后面的标签显示温度过高字样。
正常运行时指示灯为绿色。
冷却塔标签原理类似。
（8）时间显示界面，添加了两个标签，属性设置显示输出的表达式分别为星期11和时刻2。
输出值类似为字符串输出。
通过函数使其运行。
如图所示：
左传感器设置属性冷却塔储水设置属性
热交换器内压值设置属性历史数据设置属性
3.2.2其他窗口的制作
重复主窗口制作步骤绘制其他动画窗口。
（1）报警记录与参数窗口的绘制：
报警记录与参数设置窗口界面布局如图3-7所示。
（2）历史数据窗口的绘制：
历史数据窗口的布局如图3-8所示。
（3）实时数据窗口的绘制：
实时数据窗口界面如图3-9所示。
（4）封面窗口的绘制：
封面窗口界面如图3-10所示。
图3-7报警记录窗口图3-8历史数据窗口
图3-9实时数据窗口图3-10封面窗口
3.3系统脚本程序编写
（1）运行策略绘制：
运行策略界面如图3-12所示。
图3-12运行策略窗口
（2）运行实时数据库绘制：
运行实时数据库界面如图3-11所示。
图3-11实时数据库窗口
双击“脚本程序”工具条进入脚本程序编辑环境，编辑脚本程序如下：
冷却塔控制
!
SetAlmValue（冷却塔出水温度,冷却塔出水温度上限,3）
!
SetAlmValue（冷却塔储水容量,冷却塔储水上限,3）
!
SetAlmValue（冷却塔储水容量,冷却塔储水下限,2）'设置限参数
if冷却塔储水容量>=冷却塔储水上限or冷却塔储水容量<=冷却塔储水下限then
冷却塔储水容量1=0
if冷却塔储水容量<=冷却塔储水下限then
冷却塔储水下限1=0
冷却塔储水上限1=1
else
冷却塔储水下限1=1
冷却塔储水上限1=0
endif
else
冷却塔储水容量1=1
冷却塔储水下限1=0
冷却塔储水上限1=0
endif
冷却塔出水温度=!
sin（秒1*3.14/60）*10
if冷却塔出水温度>=8then
冷却塔出水温度1=1
系统运行=1
else冷却塔出水温度1=0
系统运行=0
endif
if冷却塔储水容量=<冷却塔储水下限then
补水阀=1
else
补水阀=0
endif
if冷却塔储水容量>=冷却塔储水上限then
出水阀=1
else
出水阀=0
endif
if冷却塔储水容量=<冷却塔储水上限and冷却塔储水容量>=冷却塔储水下限then
补水阀=0
出水阀=0
else
Endif
热交换器控制
热交换器内压值=600+!
sin（秒1*3.14/60）*600
if热交换器内压值>1000then
热交换器内压强1=1
else热交换器内压强1=0
endif
热交换器内温度值=!
sin（秒1*3.14/60）*40
if热交换器内温度值>=37then
热交换器内温度值1=1
else热交换器内温度值1=0
endif
if热交换器内温度值1=1then
水泵=1
else
水泵=0
endif
4、设计总结
本次课程设计是通过以自主学习的方式使用MCGS组态软件模拟设计中央空调冷却水循环监测控制系统。
系统主要实现的基本功能有：
（1）把传感器获取的信号进行显示与数据处理，并完成自动控制温度与水量。
（2）实现报警记录、历史数据、实时数据的显示与存盘。
（3）系统包含了参数设置和用户管理等功能。
系统利用了MCGS组态软件工作台中各个窗口的功能，实现冷却水循环的监测与控制。
通过本次课程设计，我对工业过程控制软件有了大概的了解，并了解了各种国内外的组态软件，掌握了MCGS组态软件的基本功能、原理及其编程方法。
参考文献
[1]陶永华，尹怡欣，葛芦生.新型PID控制及其应用【M】，北京：
机械工业出版社，1998,9
[2]北京昆仑通态自动化软件公司，MCGS工控组态软件用户指南，1998
[3]宁永生，王琪辉，张英，大型空调中央监控系统设计【J】.暖通空调,2004,（3）:
59-61.
[4]鲁思慧，全中文工控组态软件MCGS【J】.自动化博览,2002,19（3）:
74-75
谢辞
此次设计是一个很好的实践活动，在设计过程中遇到一些一时难以解决的问题，通过和同学讨论和向老师请教，使我在锻炼自己的个人能力的同时也学到了不同解决问题的方法。
在本次设计当中我要感谢老师的指导以及各位同学给予的建议和帮助。
当然，由于我本人设计水平有限、实际经验的不足，以及时间上的限制，在设计中难免存在错误和疏忽之处。
在此恳请老师予以批评指正。
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