MCGS组态课程设计基于MCGS的全自动洗衣机课程设计.docx
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MCGS组态课程设计基于MCGS的全自动洗衣机课程设计
MCGS组态课程设计
题目：
基于MCGS的全自动洗衣机设计
学号：
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指导教师：
成绩：
日期：
摘要
随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。
全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。
洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。
纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。
尽管洗衣机有了很大发展，但消费者的需求不断提高。
为使洗对衣机的操作更方便、更人性化，本论文就怎样利用MCGS来仿真控制全自动洗衣机进行了调查，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。
关键词：
MCGS；全自动洗衣机；自动控制
Abstract
Alongwiththesocialeconomydevelopmentandthescienceandtechnologylevelenhancement,thefamilyelectricapplianceentireautomationbecomestheinevitabledevelopmenttendency.Entireautomaticwasherproductionenormousconveniencepeople'slife.Thewasheristhedomesticelectricalappliancesindustrydoesnotonlyhittheprofessionwhichthepricefights,passesthroughseveralyearsteadydevelopment,thedomesticallyproducedwasherregardlessofinqualityorinfunctionallwithworldleadinghorizontalsynchronization.Looksoverthewashermarket,thehighlyeffectiveenergyconservation,theprovincewater,theprovinceelectricity,theenvironmentalprotectionwashercontinuouslyoccupythedominantpositioninthemarket.
Inspiteofthewashingmachinehasbeendeveloped,consumersdemandconstantincrease.forwashingtotheoperationofmoreconvenientandhumanized,thispaperishowtousemcgsforsimulationtocontrolautomaticwashingmachine,asurveytowhichthedesignofsoftware,hardwaredesignissueanalysisandresearch,theautomaticwashingmachineofthenormaloperationandforcedtostopfunction.
Keyword:
MCGS；entireautomaticwasher；Automaticcontrol
1绪论
现代科学技术的飞速发展,改变了世界,也改变了人类的生活。
作为新世纪的大学生,应该站在时代发展的前列掌握现代科学技术知识调整自己的知识结构和能力结构,以适应社会发展的要求.新世纪需要具有丰富的现代科学知识,能够独立解决面临的任务,充满活力,有创新意识的新型人才。
洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。
在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于自动控制洗衣机的研究，自动控制用洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。
水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。
自动控制用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。
但是传统的基于半手动的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。
洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。
自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。
洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。
纵观省会的洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。
本次课程设计是利用MCGS（MonitorANDControlGeneratedSystem）即：
通用监控系统。
它是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，能够在Windows平台上运行。
通过对现场数据的采集和处理，以及动画显示，报警处理，流程控制，实时曲线，历史曲线和报表输出等多种。
在自动化领域有着广泛的应用。
本文只是简单利用MCGS组态软件来制作电梯运行的动态画面。
制作整个洗衣过程监控界面，对电动机及其他设备进行实时监控。
在实现以上全部功能的前提下，再对监控界面的控制功能作进一步研究，监控界面的控制功能就是不在现场的情况下，对现场的设备进行控制。
最后，在该设计过程中给予我们极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。
由于在设计过程中存在许多不足，希望老师指正。
2.全自动洗衣机的工作原理及控制要求
2.1整体系统及原理介绍
洗衣机的工作流程由进水，洗衣，排水和脱水四个过程组成。
在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的开关按钮来控制。
而在全自动洗衣机中，这四个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。
洗衣机的工作流程示意图如下所示：
开始
进水
洗衣
排水
脱水
结束
图2-1洗衣机的工作流程示意图
自动洗衣机的进水，洗衣，脱水是通过水位开关，电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现自动控制。
水位开关用来进水到洗衣机内高低水位，电磁进水阀起着通断水源的作用。
进水时，电磁进水阀打开，将水注入，排水时，电磁排水阀打开，将水排出，洗衣时，洗涤电动机启动，脱水时，脱水桶启动。
2.2全自动洗衣机的控制及设计要求
全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。
2.2.1正常运行
“正常运行”方式具体控制要求如下：
（1）按下启动按扭；
（2）开始进水直到水满（即水位达到高水位）时停止进水进水停止2s后开始洗衣；
（3）洗衣时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s；
（4）如此循环共5次，总共320s后开始排水，水位下降到低水位时开始脱水30s；
（5）然后再进水，重复
（2）～（4）步，如此循环共2次；
（6）洗衣过程完成，报警3s并自动停机。
2.2.2强制停止
“强制停止”方式具体控制要求如下：
（1）若按下“停止”按扭，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合；
（2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水并报警。
3.全自动洗衣机的MCGS组态软件控制
3.1MCGS组态软件概述
3.1.1认识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，可运行于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，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、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，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。
3.1.2MCGS组态软件的系统构成
（1）MCGS组态软件的整体结构
MCGS5.5软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。
如图3-1。
图3-1MCGS的组成
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。
两部分互相独立，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McgsSet.exe支持，其存放于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、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，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运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程”。
MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。
在运行环境中完成对工程的控制工作。
（2）MCGS组态软件五大组成部分
MCGS组态软件所建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分构成，每一部分分别进行组态操作，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。
在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。
主要的组态操作包括：
定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。
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采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。
用户窗口：
本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：
生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。
实时数据库：
是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。
运行策略：
本窗口主要完成工程运行流程的控制。
包括编写控制程序（if…then脚本程序），选用各种功能构件，如：
数据提取、定时器、配方操作、多媒体输出等。
3.2全自动洗衣机工程及动画设计
3.2.1建立工程
（1）工程简介
如何应用MCGS组态软件完成全自动洗衣的组态过程。
应用MCGS组态软件建立一个比较简单的自动洗衣控制系统。
本设计工程中涉及到动画制作、控制流程的编写、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。
（2）建立MCGS新工程
如果已在计算机上安装了“MCGS组态软件”，在Windows桌面上，会有“Mcgs组态环境”与“Mcgs运行环境”图标。
鼠标双击“Mcgs组态环境”图标，进入MCGS组态环境。
如图3-3所示。
图3-2MCGS工作台窗口
在菜单“文件”中选择“新建工程”菜单项，如果MCGS安装在D：
根目录下，则会在D：
\MCGS\WORK\下自动生成新建工程，默认的工程名为新建工程X.MCG（X表示新建工程的顺序号，如：
0、1、2等）。
如下图3-4所示。
图3-3工程另存为窗口
在菜单“文件”中选择“工程另存为”选项，把新建工程存为：
D：
\MCGS\WORK\全自动洗衣机。
如图3-5所示。
图3-4保存新建的工程
3.2.2画面设计及动画连接
（1）建立新画面
在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”，如图3-6所示。
图3-5新建用户窗口
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”改为：
全自动洗衣机；将“窗口标题”改为：
全自动洗衣机；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”如图3-7所示。
图3-6设置用户窗口属性
同理可以可以再建立几个用户窗口为下图所示：
图3-7用户窗口设置
分别选中刚创建的用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口，如图3-8所示。
图3-8动画制作窗口
（2）工具箱
单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱，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；为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了常用的图元、图符、动画构件对象，称为系统图形对象。
如下图3-9所示。
图3-9绘图工具箱窗口
单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱,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中选中的图形对象存入对象元件库中，可在网上寻找相应的洗衣机等模型图用此方法加载到对象元件库中。
（3）整体画面
最后生成的画面如下图所示：
图3-10控制主界面
图3-11封面
图3-11温度控制曲线
图3-11水质分析曲线
图3-11数据读取窗口
图3-12帮助流程窗口
选择菜单项“文件”中的“保存窗口”，则可对所完成的画面进行保存。
（4）定义数据变量
实时数据库是工程的数据交换和数据处理中心。
数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据变量的过程。
定义数据变量的内容主要包括：
指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。
MCGS中定义的实时数据库如下：
图3-13实时数据
（5）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变化，达到过程实时监控的目的。
MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。
在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。
在用户窗口中，双击全自动洗衣机窗口进入，选中阀双击，则弹出单元属性设置窗口。
选中符合图符，则会出现
，单击
则进入动画组态属性设置窗口，按下图3-12所示修改，其它属性不变。
设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。
图3-14属性设置窗口
其它元件的属性设置和上面基本相同，只是表达式的值对应不同的数据变量，不再一一列举。
在“用户窗口”中选中“封面”，单击鼠标右键，点击“设置为启动窗口”如图3-15所示，这样工程运行后会自动进入“全自动洗衣机”窗口。
图3-15设置启动窗口
在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“F5”或直接按工具条中
图标，都可以进入运行环境。
3.3全自动洗衣机的数据处理及相关曲线
3.3.1.历史报表与实时报表数据
在工程应用中，大多数监控系统需要对数据采集设备采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表，所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来，如：
实时数据报表、历史数据报表（班报表、日报表、月报表等）。
数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出；数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。
（1）实时报表数据
1、水质控制曲线
在全自动洗衣机MCGS组态平台上，单击“主控窗口”，在“主控窗口”中，单击“菜单组态”，在工具条中单击“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,如下图3-28所示。
（a）（b）
图3-28菜单属性设置
按“F5”进入运行环境后，单击菜单项中的“水质控制曲线”会打开“曲线”窗口，实时数据就会显示出来。
2、温度曲线显示
（a）（b）
按“F5”进入运行环境后，单击菜单项中的“水质控制曲线”会打开“曲线”窗口，实时数据就会显示出来。
（2）历史报表数据
历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录，以一定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“存盘数据浏览”构件，另一种利用历史表格构件。
在“运行策略”中单击“新建策略”按钮，弹出“选择策略的类型”，选中“用户策略”，按“确认”。
单击“策略属性”，弹出“策略属性设置”，把“策略名称”改为：
历史数据，双击“历史数据”进入策略组态环境，从工具条中单击“新增策略行”
图标，再从“策略工具箱”中单击“存盘数据浏览”.
双击
图标，弹出“存盘数据浏览构件属性设置”窗口，按下图3-29所示设置：
（a）（b）
（c）（d）
图3-29存盘数据浏览构件属性设置
单击“测试”按钮，进入“数据存盘浏览”。
单击“退出”按钮，再单击“确认”按钮，退出运行策略时，保存所做修改。
如果想在运行环境中看到历史数据，请在“主控窗口”中新增加一个菜单，取名为：
历史数据浏览，如图3-30所示。
（a）（b）
图3-33数据库连接设置
这时进入运行环境，实时报表与历史报表制作完了。
另外可以做历史数据报表利用MCGS的历史表格构件。
历史表格构件是基于“Windows的窗口”和“所见即所得”机制，用户可以在窗口上利用历史表格构件强大的格式编辑功能配合MCGS的画图功能作各种精美报表。
3.4编写控制流程
用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。
3.4.1新增策略
在“运行策略”中，双击“循环策略”进入，双击
图标进入“策略属性设置”，如下图3-37所示，只需要把“循环时间”设为：
200ms，按确定即可。
图3-37策略属性设置
在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”
图标，则显示如下图3-38所示。
图3-38新增策略行
在策略组态中，如果没有出现策略工具箱，请单击工具条中的“工具箱”
图标，弹出“策略工具箱”，如下图3-39所示。
图3-41
图3-39策略工具箱
单击“策略工具箱”中的“脚本程序”，把鼠标移出“策略工具箱”，会出现一个小手，把小手放在
上，单击鼠标左键，则显示如下图3-40所示：
图3-40脚本程序策
（5）分别设置用户策略如下图所示：
3.4.2编辑脚本程序
分别在各个用户策略中双击
进入脚本程序编辑环境，按下图3-41所示输入。
（1）初始化进水控制脚本程序
if切换按钮=0then
if第一次进水=1then
延时4=延时4+1
if延时4>=60then
进水控制=1'进水阀门的控制开关
进水量=进水量+0.1
水质变化=水质变化+0.4
温度设定值=温度设定值+0.2'在第一次加水的过程中温度上升
if进水量>=衣服量+0.1then
进水量=衣服量+0.1
进水控制=0
第一次进水=0
读取提示=1
endif
endif
endif
endif
（2）封面脚本程序
if毛巾控制1=1then'丑小鸭水平移动
毛巾位移X=毛巾位移X+4
if毛巾位移X>=350then
毛巾位移X=350
毛巾延时=毛巾延时+1
if毛巾延时>=20then
毛巾延时=0
毛巾控制2=1
毛巾控制1=0
endif
endif
endif
if毛巾控制2=1then
漂亮毛巾位移=漂亮毛巾位移+4
if漂亮毛巾位移>=200then
漂亮毛巾位移=200
口号可见度=1
毛巾控制4=0
endif
endif
（3）进水控制脚本程序
if进水控制=1and洗甩控制>=1then'一次大循环后的进水控制
进水控制可见=1'进水状态显示
进水量=进水量+0.1'将进水量与进水量1的进水在一个循环程序中实现
进水量1=进水量1+0.03
温度设定值=温度设定值-0.1
延时控制3=延时控制3+1'产生一个进水时间的循环
if延时控制3>=160then
延时控制3=0
进水控制可见=0
进水控制=0
洗涤控制=1'进水完成后进入第二次大循环
endif
endif
（4）时间脚本程序
year1=$year
month1=$month
week1=$week
day1=$day
hour1=$hour
minute1=$minute
second1=$second
data11=!
str（year1）+"年"+!
str（month1）+"月"+!
str（day1）+"日"
data12=!
str（hour1）+"时"+!
str（minute1）+"分"+!
str（second1）+"秒"
week11="星期"+!
str（week1）
（5）手动控制脚本程序
if切换按钮=1then
if甩干控制=1then'判断是否处于甩干工作模式
延时控制2=延时控制2+0.5'洗涤到甩干的过渡阶段产生较长时间的延时
出水控制=1
出水控制可见=1
进水量1=进水量1-0.06
IF延时控制2>60and正转=1THEN
出水控制可见=0
出水控制=1
进水量1=进水量1-0.06
角度=角度+6.28/15
if角度>=甩干时间设定值*6.28then
角度=0
洗甩控制=洗甩控制+1'判断甩干于洗涤大循环的次数
延时控制2=0
出水控制=0
甩干控制=0
进水控制=1
endif
endif
endif
endif
if洗甩控制>=2then'判断甩干于洗涤大循环的次数，如果大于2次后，停止运行
进水控制=0'出水阀门关闭
洗衣结束提示=1'洗衣结束提示灯亮
洗甩控制=0
运行1=0
读取提示1=1'提示窗口
Endif
（6）手动涡轮控制脚本程序
if切换按钮=1then'处于自动模式下才能运行
if运行1=1then'自动窗口运行按钮按下才能运行
if洗涤控制=1then'处于自动洗衣状态的洗涤状态才能运行
if旋转次数<5then'判断正反转总的循环次数是否超过5次，小于5次继续运行if中间变量=1then
IF角度<=洗涤时间设定值*6.28and正转=1THEN
温度设定值=温度设定值+0.04'温度设定值在反转的情况下温度上升
角度=角度+6.28/10
else
正转=0
反转=1
延时控制=延时控制+1'正传完成后的延时控
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