基于MCGS组态软件的水位操纵系统课程设计.docx
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基于MCGS组态软件的水位操纵系统课程设计
新疆工程学院
课程设计
题目：
基于MCGS组态软件的水位操纵系统
系部：
运算机工程系
专业班级：
通信
学号：
学生姓名：
指导教师：
完成日期：
2013-01-07
（此页背书）
评定意见参考提纲：
1.学生完成的工作量与内容是不是符合任务书的要求。
2.学生的勤勉态度。
3.设计或说明书的优缺点，包括：
学生对理论知识的把握程度、实践工作能力、表现出的制造性和综合应用能力等。
新疆工程学院
课程设计评定意见
设计题目：
基于MCGS组态软件的水位操纵系统设计
学生姓名：
评定意见：
评定成绩：
指导教师（签名）：
年月日
《智能楼宇》课程设计任务书
系部：
运算机工程系填表日期：
2013年01月05日
专业班级
通信技术10-02班
设计题目
基于MCGS组态软件的水位控制系统设计
地点
B504
起止时间
—
指导教师
设计（论文）要求：
利用MCGS组态软件,设计并实现楼宇自动化系统的单元功能；
进程安排：
第1周：
布置任务，收集资料，利用MCGS组态软件,设计并实现楼宇自动化系统的单元功能；
第2周：
资料汇总和撰写论文，答辩。
主要参考书及参考资料：
[1]牛云陞.楼宇智能化技术.天津大学出版社.
[2]胡崇岳.智能建筑自动化技术[M].北京：
机械工业出版社，1999
[3]袁秀英.组态控制技术[M].北京：
电子工业出版社，2003
[4]梁华.建筑弱电工程设计手册[M].北京：
机械工业出版社，2000
教研室系部年月日
摘要
MCGS--通用监控系统（MonitorandControlGeneratedSystem,MCGS），是一套用于快速构造和生成运算机监控系统的组态软件,MCGS组态软件包括三个版本，别离是网络版、通用版、嵌入版。
MCGS通用版在界面的友好性、内部功能的壮大性、系统的可扩充性、用户的利用性和设计理念上都有一个质的飞跃，是国内组态软件行业划时期的产品，必将率领国内的组态软件，本文针对水位操纵的工程实例,介绍了利用MCGS开发的一个监控系统。
关键词：
水位操纵、MCGS、组态
前言
运算机技术和网络技术的飞速进展，为工业自动化开辟了广漠的进展空间，用户能够方便快捷地组建优质高效的监控系统，而且通过采纳远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统加倍平安靠得住，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。
MCGS是一种流行的组态软件开发环境，组态技术是运算机操纵技术综合进展的结果，是技术成熟化的标志。
MCGS通用版组态软件要紧完成通用工作站的数据搜集和加工，实时和历史数据处置、报警和平安机制、流程操纵、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。
对工作站软件的要求主若是系统稳固靠得住，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处置，随时或按时的打印各类报表。
由于组态技术的介入，运算机操纵系统的应用速度大大加速了。
采纳组态操纵技术的运算机操纵系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的靠得住性和开发速度提高了，开发难度却下降了。
随着国内工业生产技术的进步和自动化技术的进展,人们对自动化监控系统的需求愈来愈大,要求愈来愈高。
一方面要求界面简单明了、宜于操作、数据搜集实时性好和高靠得住监控性,同时还要求开发周期短,系统便于更改、扩充、升级。
工控组态软件正是符合这些要求而在工业领域取得普遍应用。
本文对组态技术进行了一些研究，对其进展概况进行了比较全面的了解。
利用组态软件对双储液罐水位操纵系统进行监控系统设计。
1.设计概述
设计任务介绍
设计任务名称：
基于MCGS组态软件的水位操纵系统设计
设计系统组成框图
综合利用对MCGS组态软件的学习，设计一个水位操纵系统工程，其整体结构如以下图所示：
出水阀
水位控制系统
水泵
水罐1
水罐2
调节阀
图1-1水位操纵系统工程整体结构框图
设计分析
通过一个水位操纵系统的组态进程，介绍如何应用MCGS组态软件完成一个工程。
应用MCGS组态软件成立一个比较简单的水位操纵系统。
本工程中涉及到动画制作、操纵流程的编写、模拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示与打印等多项组态操作。
水位操纵需要搜集二个模拟数据：
液位1（最大值10米），液位2（最大值6米）
三个开关数据：
水泵、调剂阀、出水阀。
咱们可将整个工程分为以下四个模块：
模块1水位操纵工程文件成立
成立MCGS新工程；把握MCGS组态软件的安装与运行方式；进行工程分析，成立工程文件；成立水位操纵系统工程文件。
模块2水位操纵画面设计
把握MCGS画面设计方法；把握画图工具箱的利用；把握实时数据库的创建方式；能实现了图的动画操纵成效；完成水位操纵系统的画面制作，实现动画操纵成效。
模块3 模拟设备连接
实现动画自动运行；把握模拟设备利用方式；把握策略工具箱利用方式，能编写脚本程序；把握系统报警方式；能实现动画水位操纵系统自动运行；编写操纵流程
模块4报警显示与报警数据输出
把握MCGS报警显示与报警数据设计方式；把握MCGS实时报表的制作方式；把握MCGS历史报表的制作方式；把握MCGS实时曲线的制作方式；把握MCGS实时曲线的制作方式。
.设计所用软件介绍
什么是MCGS组态软件
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据搜集、实时和历史数据处置、报警和平安机制、流程操纵、动画显示、趋势曲线和报表输出和企业监控网络等功能。
利用MCGS，用户不必具有运算机编程的知识，就能够够在短时刻内轻而易举地完成一个运行稳固，功能全面，保护量小而且具有专业水准的运算机监控系统的开发工作。
MCGS具有操作简便、可视性好、可保护性强、高性能、高靠得住性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处置、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，通过各类现场的长期实际运行，系统稳固靠得住。
MCGS组态软件的系统组成
MCGS组态软件的整体结构MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部份。
组态环境相当于一套完整的工具软件，帮忙用户设计和构造自己的应用系统。
运行环境那么依照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各类处置，完成用户组态设计的目标和功能。
MCGS组态软件（以下简称MCGS）由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。
两部份相互独立，又紧密相关。
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序支持，其寄存于MCGS目录的Program子目录中。
用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写操纵流程、编制工程打印报表等全数组态工作后，生成扩展名为.mcg的工程文件，又称为组态结果数据库，其与MCGS运行环境一路，组成了用户应用系统，统称为“工程”。
图1-2MCGS组态软件五大组成部份
MCGS组态软件所成立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部份组成，每一部份别离进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。
主控窗口：
是工程的主窗口或主框架。
在主控窗口中能够放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和治理这些窗口的打开或关闭。
要紧的组态操作包括：
概念工程的名称，编制工程菜单，
设计封面图形，确信自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时刻
等。
设备窗口：
是连接和驱动外部设备的工作环境。
在本窗口内配置数据搜集与操纵输出设备，注册
设备驱动程序，概念连接与驱动设备用的数据变量。
用户窗口：
本窗口要紧用于设置工程中人机交互的界面，诸如：
生成各类动画显示画面、报警输
出、数据与曲线图表等。
实时数据库：
是工程各个部份的数据互换与处置中心，它将MCGS工程的各个部份连接成有机的
整体。
在本窗口内概念不同类型和名称的变量，作为数据搜集、处置、输出操纵、动画连接及设
备驱动的对象。
运行策略：
本窗口要紧完成工程运行流程的操纵。
包括编写操纵程序（if…then脚本程序），选用各类功能构件，如：
数据提取、按时器、配方操作、多媒体输出等。
MCGS组态软件的功能和特点
与国内外同类产品相较，MCGS组态软件具有以下特点：
全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的利用适应和要求，真正的32位程序，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多种操作系统。
庞大的标准图形库、完备的画图工具和丰硕的多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。
全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处置、条件曲线、打算曲线、相对曲线、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处置、显示生产数据。
支持目前绝大多数硬件设备，同时能够方便地定制各类设备驱动；独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合完美无缺。
简单易学的类Basic脚本语言与丰硕的MCGS策略构件，使您能够轻而易举地开发出复杂的流程操纵系统。
壮大的数据处置功能，能够对工业现场产生的数据以各类方式进行统计处置，使您能够在第一时刻取得有关现场情形的第一手数据。
方便的报警设置、丰硕的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表和灵活的报警处置函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
完善的平安机制，许诺用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。
另外，MCGS还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以爱惜组态开发者的功效。
壮大的网络功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，和各类无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展MCG组态软件的功能，并与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件进行连接。
MCGS组态软件的工作方式
MCGS如何与设备进行通信：
MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据互换。
包括数据搜集和发送设备指令。
设备驱动程序是由VB、VC程序设计语言编写的DLL（动态连接库）文件，设备驱动程序中包括符合各类设备通信协议的处置程序，将设备运行状态的特点据搜集进来或发送出去。
MCGS负责在运行环境中挪用相应的设备驱动程序，将数据传送到工程中的各个部份。
2设计思路
关于一个工程设计人员来讲，要想快速准确地完成一个工程项目，第一要了解工程的系统组成和工艺流程，明确要紧的技术要求，弄清工程所涉及到的相关硬件和软件。
在此基础上，拟定组建工程的整体计划和假想，比如：
操纵流程如何实现，需要什么样的动画成效，应具有哪些功能，需要何种工程报表，需不需要曲线显示等。
只有如此，才能在组态进程中有的放矢，尽可能幸免无谓的劳动，达到快速完成工程项目的目的。
本工程由五大窗口组成。
总共成立了二个用户窗口，四个主菜单，别离作为水位操纵、报警显示、曲线显示、数据显示，组成了样例工程的大体骨架。
动画图形的制作水位操纵窗口是样例工程第一显示的图形窗口（启动窗口），是一幅模拟系统真实工作流程并实施监控操作的动画窗口。
包括：
水位操纵系统：
水泵、水箱和阀门由“对象元件库治理”调入；管道那么通过动画属性设置给予其动画功能。
液位指示仪表：
采纳旋转式指针仪表，指示水箱的液位。
液位操纵仪表：
采纳滑动式输入器，由鼠标操作滑动指针，改变流速。
报警动画显示：
由“对象元件库治理”调入，用可见度实现。
操纵流程的实现选用“模拟设备”及策构件箱中的“脚本程序”功能构件，设置构件的属性，编制操纵程序，实现水位、水泵、调剂阀和出水阀的有效操纵。
种功能的实现通过MCGS提供的各类构件实现下述功能：
历史曲线：
选用历史曲线构件实现；
历史数据：
选用历史表格构件实现；
报警显示：
选用报警显示构件实现；
工程报表：
历史数据选用存盘数据阅读策略构件实现，报警历史数据选用报警信息阅读策略构件实现，实时报表选用自由表格构i20iMCGS低级教程件实现，历史报表选用历史表格构件实现。
输入、输出设备抽水泵的启停：
开关量输出；调剂阀的开启关闭：
开关量输出；出水阀的开启关闭：
开关量输出；水罐一、2液位指示：
模拟量输入。
其它功能的实现工程的平安机制：
分清操作人员和负责人的操作权限。
3组态画面的设计
工程成立
鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，若是MCGS安装D盘根目录下，那么会在D：
\MCGS\WORK\下自动生成新建工程，默许的工程名为：
“新建工程”（X表示新建工程的顺序号，如：
0、1、2等）。
选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保留窗口。
在文件名一栏内输入“水位操纵系统”，点击“保留”按钮，工程创建完毕。
注意：
文件名中不能能包括空格，不然MCGS拒绝运行。
成立流程画面
成立新画面，在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗”按钮，那么产生新“窗口0”，即：
选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改成：
水位操纵；将“窗口题目”改成：
水位操纵；在“窗口位置”当选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。
MCGS低级教程i23i选中刚创建的“水位操纵”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。
工具箱单击工具条中的“工具箱”按钮，那么打开动画工具箱，图标对应于选择器，用于在编辑图形时选取用户窗口中指定的图形对象；图标用于打开和关闭经常使用图符工具箱，经常使用图符工具箱包括27种经常使用的图符对象。
图形对象放置在用户窗口中，是组成用户应用系统图形界面的最小单元，MCGS中的图形对象包括图元对象、图符对象和动画构件三种类型，不同类型的图形对象有不同的属性，所能完成的功能也各不相同。
为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了经常使用的图元、图符、动画构件对象，称为系统图形对象。
如以下图所示：
制作文字框图成立文字框：
感动工具箱，选择“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标变成“十字”形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个必然大小的矩形。
输入文字：
成立矩形框后，光标在其内闪烁，可直接输入“水位操纵系统演示工程”文字，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入进程终止。
若是用户想改变矩形内的文字，先选中文字标签，按回车键或空格键，光标显示在文字起始位置，即可进行文字的修改。
设置框图颜色设定文字框颜色：
选中文字框，按工具条上的（填充色）按MCGS低级教程i25i钮然，设定文字框的背景颜色（设为无填充色）；按（线色）按钮改变文字框的边线颜色（设为没有边线）。
设定的结果是，不显示框图，只显示文字。
设定文字的颜色：
按（字符字体）按钮改变文字字体和大小。
按（字符颜色）按钮，改变文字颜色（为蓝色）。
对象元件库治理单击“工具”菜单，选中“对象元件库治理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，那么打开动画工具箱,工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；图标用于把当前用户窗口当选中的图形对象存入对象元件库中。
如以下图：
i26iMCGS低级教程从“对象元件库治理”中的“储藏罐”当选取中意的罐，按“确认”，那么所选中的罐在桌面的左上角，能够改变其大小及位置，如罐14、罐20。
从“对象元件库治理”中的“阀”和“泵”中别离选取2个阀（阀6、阀33）、1个泵（泵12）。
流动的水是由MCGS动画工具箱中的“流动块”构件制作成的。
初图如下：
图3-1流动块
概念数据对象
设定变量鼠标点击图MCGS组态平台“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。
按“新增对象”按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量，多次按该按钮，那么增加多个数据变量，系统缺省概念的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等。
选中变量，按“对象属性”按钮或双击选中变量，那么打开对象属性设置窗口，依照对工程的分析，咱们能够取得如下的数据变量：
如表3-1
表3-1数据变量
.动画连接
由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态转变，达到进程实时监控的目的。
MCGS实现图形动画设计的要紧方式是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象成立相关性连接，并设置相应的动画属性。
在系统运行进程中，图形对象的外观和状态特点，由数据对象的实时搜集值驱动，从而实现了图形的动画成效。
在用户窗口中，双击水位操纵窗口进入，选中水罐1双击，那么弹出单元属性设置窗口。
选中折线，那么会显现，单击那么进入动画组态属性设置窗口，按以下图所示修改，其它属性不变。
设置好后，按确信，再按确信，变量连接成功。
关于水罐2，只需要把“液位2”改成“液位1”；最大转变百分比100，对应的表达式的值由10改成6即可。
在用户窗口中，双击水位操纵窗口进入，选中调剂阀双击，那么弹出单元属性设置窗口。
选中组合图符，那么会显现，单击那么进入动画组态属性设置窗口，按以下图所示修改，其它属性不变。
设置好后，按确信，再按确信，变量连接成功。
水泵属性设置跟调剂阀属性设置一样。
模拟设备连接
模拟设备是MCGS软件依照设置的参数产生一组模拟曲线的数据，以供用户调试工程利用。
本构件能够产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号，且其幅值和周期都能够任意设置。
此刻咱们通过模拟设备，能够使动画自动运行起来，而不需要手动操作，具体操作如下：
在“设备窗口”中双击“设备窗口”进入，点击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”，如图：
若是在“设备工具箱”中没有发觉“模拟设备”，请单击“设备工具箱”中的“设备治理”进入。
在“可选设备”中您能够看到咱们MCGS组态软件所支持的大部份硬件设备。
在“通用设备”中打开“模拟数据设备”，双击“模拟设备”，按确认后，在“设备工具箱”中就会显现“模拟设备”，双击“模拟设备”，那么会在“设备窗口”中加入“模拟设备”。
双击，进入模拟设备属性设置，具体操作如下：
在“设备属性设置”中，点击“内部属性”，会显现图标，单击进入“内部属性”设置，把通道1的最大值设为10，通道2的最大值设为6，其它不变，设置好后按”确认”按钮退到“大体属性”页。
在“通道连接”中“对应数据对象”中输入变量，第一个通道对应输天黑位1，第二个通道对应输入液位2，或在所要连接的通道中单击鼠标右键，到实时数据库当选中“液位1”“液位2”双击也可把选中的数据对象连接到相应的通道。
在“设备调试”中就可看到数据转变。
操纵流程
用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处置的程序，脚本程序的编程语法超级类似于一般的Basic语言，但在概念和利用上更简单直观，力求做到使大多数一般用户都能正确、快速地把握和利用。
脚本程序如下：
IF液位1<9THEN
水泵=1
ELSE
水泵=0
ENDIF
IF液位2<1THEN
出水阀=0
ELSE
出水阀=1
ENDIF
IF液位1>1and液位2<9THEN
调剂阀=1
ELSE
调剂阀=0
报警显示
1）.概念报警
概念报警的具体操作如下：
关于“液位1”变量，在实时数据库中，双击“液位1”，在报警属性中，选中“许诺进行报警处置”；在报警设置当选中“上限报警”，把报警值设为：
9米；报警注释为：
水罐1的水已达上限值；在报警设置当选中“下限报警”，把报警值设为：
1米；报警注释为：
水罐1没水了。
在存盘属性中，选中“自动保留产生的报警信息”。
关于液位2变量来讲，只需要把“上限报警”的报警值设为：
4米，其它一样。
2）.报警显示
实时数据库只负责关于报警的判定、通知和存储三项工作，而报警产生后所要进行的其它处置操作（即对报警动作的响应），那么需要在组态时实现。
3）.报警数据
在报警概念时，咱们已经让当有报警产生时，“自动保留产生的报警信息”，这时咱们能够通过如下操作，看看是不是有报警数据存在？
具体操作如下：
在“运行策略”中，单击“新建策略”，弹出“选择策略的类型”，选中“用户策略”，按“确信”。
选中“策略1”，单击“策略属性”按钮，弹出“策略属性设置”窗口，把“策略名称”设为：
报警数据，“策略内容注释”为“水罐的报警数据”，按“确认”。
。
选中“报警数据”，单击“策略组态”按钮进入，在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”图标，新增加一个策略行。
再从“策略工具箱”当选取“报警信息阅读”，加到策略行上，单击鼠标左键。
双击图标，弹出“报警信息阅读构件属性设置”窗口，在“大体属性”中，把“报警信息来源”中的“对应数据对象”改成：
液位组。
按”确认”按钮设置完毕。
按“测试”按钮，进入“报警信息阅读”。
退出策略组态时，会弹出如下窗口，按“是”按钮，就可对所做设置进行保留。
如安在运行环境中看到适才的报警数据呢？
请按如下步骤操作：
在MCGS组态平台上，单击“主控窗口”，在“主控窗口”中，选中“主控窗口”，单击“菜单组态”进入。
单击工具条中的“新增菜单项”图标，会产生“操作0”菜单。
双击“操作0”菜单，弹出“菜单属性设置”窗口。
在“菜单属性”中把“菜单名”改成：
报警数据。
在“菜单操作”当选中“执行运行策略块”，选中“报警数据”，按“确认”设置完毕。
4）.修改报警限值
在“实时数据库”中，对“液位1”、“液位2”的上下限报警值都概念好了，若是用户想在运行环境下依如实际情形随时需要改变报警上下限值，又如何实现呢？
在MCGS组态软件中，为您提供了大量的函数，能够依照需要灵活地进行运用。
脚本程序如下：
!
SetAlmValue（液位1,液位1上限,3）
!
SetAlmValue（液位1,液位1下限,2）
!
SetAlmValue（液位2,液位2上限,3）
!
SetAlmValue（液位2,液位2下限,2）
5）.报警动画
当有报警产生时，咱们能够用提示灯显示，具体操作如下：
在“用户窗口”当选中“水位操纵”，双击进入，单击“工具箱”中的“插入元件”图标，进入“对象元件库治理”，从“指示灯”当选取如以下图：
，调整大小放在适当位置。
作为“液位1”的报警指示，作为“液位2”的报警指示，双击设置参数。
图3-2报警动画
报表输出
1）.实时报表
实时数据报表是实时的将当前时刻的数据变量按必然报告格式（用户组态）显示和打印，即：
对瞬时量的反映，实时数据报表能够通过MCGS系统的实时表格构件来组态显示实时数据报表。
咱们可在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮产生一个新窗口，单击“窗口属性”按钮，弹出“用户窗口属性设置”窗口，进行设置。
2）.历史报表
历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录，以必然的格式显示历史数据。
实现历史报表由两种方式，一种用策略中的“存盘数据阅读”构件，另一种利用历史表格构件。
先讲用历史数据报表的方式为利用MCGS的历史表格构件。
历史表格构件是基于“Windows下的窗口”和“所见即所得”机制的，用户能够在窗口上利用历史表格构件壮大的格式编辑功能配合MCGS的画图功能作出各类精美的报表。
趋势曲线显示
1）.实时曲线
实时曲线构件是用曲线显示一个或多个数据对象数值的动画图形，象笔绘记录仪一样实时记录数据对象值的转变情形。
具体操作如下：
单击“用户窗
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