最新MCGS建立项目的基本步骤.docx
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最新MCGS建立项目的基本步骤
MCGS建立项目的基本步骤
12.5工业组态软件
12.5.1工业组态软件概述
现代工业过程测量和控制离不开多种信号的采集、处理、显示和存档，随着PLC或嵌入式系统成为工业控制核心的主流，大型的工业网络中上位机对各种信号的监控管理系统可视化、人性化的操作界面广泛取代了简单的符号界面。
目前，上位机监控管理软件的实现主要有三种工具：
（1）传统的C，C++或VB等语言
语句表语言编程灵活，对不同的监控系统都适用，但需要专门计算机知识，对一般的工程技术人员难度较大。
（2）G语言
G语言即图形化的编程语言。
其可视性强，编程灵活，具有传统语句表语言的优势，又具有可视性，可以更加灵活、生动地实现监控软件的界面设计和系统功能设计。
目前，最广泛应用的G语言是NI公司的LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）软件，其利用高性能的模块化硬件，结合高效的软件来完成各种测试、测量和控制系统。
（3）工业组态软件
组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。
工业组态软件主要包括以下几类：
（1）人机界面软件HMI，如InTouch，iFIX，组态王等。
（2）基于PC的控制软件，统称软PLC或软逻辑，如亚控的KingAct以及组态王嵌入版、西门子的WinCC等。
（3）生产执行管理软件，许多专家也将这一类软件归为MES（ManufacturingExecutionSystem），如Intellution公司的iBatch、Wonderware公司的InTrack等。
组态软件具备如下功能及特征：
工业过程可视化；数据采集和管理；过程监控报警；报表功能；为其他企业级程序提供数据；简单的回路调节；批次处理；SPC过程质量控制等。
随着现代微电子技术、计算机控制技术、工业以太网技术及现场总线技术的发展，工业组态软件广泛应用于工业和教学系统中。
例如iFIX监控软件在宝钢分公司2050mm热轧机组2号加热炉DCS系统中的使用；三维力控ForceControl在钻杆摩擦焊生产线自动监控系统中的应用；组态王结合GSM短信传输技术实现全天候水文信息监测系统的上位机监控软件；WinCC在辽河油田聚合物配制站监控系统中的使用；MCGS组态软件和RS-485通信模块在微机变压器保护实验中的应用；利用MCGS环境下的图形绘制等功能，开发PLC课程仿真教学界面等。
组态软件操作简便、可视性好、可维护性强，解决了控制工程人员缺乏计算机专业知识的问题，极大地提高了完成自动化工程的工作效率。
当前，计算机的发展日新月异，围绕着工控计算机的自动化集成系统新产品新技术的推阵出新，组态软件将会在其中扮演越来越重要的角色。
12.5.2MCGS组态软件简介
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem），即监视与控制通用系统，是北京昆仑通态自动化软件有限公司开发的一套基于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/XP等操作系统。
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。
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。
1.MCGS组态软件的功能和特点
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。
其功能特点包括：
（1）全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面。
（2）庞大的标准图形库、完备的绘图工具以及丰富的多媒体支持。
（3）全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等。
（4）支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动。
（5）简单易学的类Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件，易于开发复杂流程控制系统。
（6）强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理。
（7）方便的报警设置、丰富的报警类型。
（8）完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。
（9）强大的网络功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
（10）良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展MCGS5.5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。
（11）提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。
2.MCGS组态软件的整体结构
MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。
两部分相互独立，又紧密相关。
（1）MCGS组态环境
MCGS组态环境是一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。
用户在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”。
（2）MCGS运行环境
MCGS运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。
MCGS系统结构图如下所示：
图12-9MCGS组态软件系统结构图
3.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。
图12-10MCGS工程组态窗口
（1）主控窗口
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。
窗口中的组态操作包括：
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。
（2）设备窗口
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。
（3）用户窗口
用户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。
（4）实时数据库
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。
在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。
（5）运行策略
运行策略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。
12.5.3MCGS组态软件的使用
使用MCGS完成一个实际的应用系统，首先必须在MCGS的组态环境下进行系统的组态生成工作，然后将系统放在MCGS的运行环境下运行。
在MCGS组态环境下构造一个用户应用系统的过程如下：
♦工程整体规划及工程建立
♦构造实时数据库
♦组态用户窗口
♦组态主控窗口
♦组态设备窗口
♦组态运行策略
♦组态检查结果
♦工程测试
♦新工程提交
这一过程的先后顺序并不是固定不变的，在实际应用过程中，可以根据需要灵活运用。
1.工程整体规划及工程的建立
（1）工程规划
在开始组态工程之前，首先要了解整个工程的系统构成和工艺流程，弄清测控对象的特征，明确主要的监控要求和技术要求等问题。
在此基础上，确定以下总体规划：
工程框架：
确定用户窗口个数和功能；确定主菜单个数和功能；确定子菜单个数和功能；确定起动、退出等策略。
数据对象：
确定工程中的变量的个数，包括与设备连接的变量和软件内部用来实现数据传递的变量。
图形制作：
确定需要制作的显示窗口，例如用户窗口界面和数据显示窗口。
流程控制：
确定需要编写的脚本程序以完成特定操作。
对于大多数简单的应用系统，MCGS的简单组态就可完成。
只有比较复杂的系统，才需要使用脚本程序，但正确地编写脚本程序，可简化组态过程，大大提高工作效率，优化控制过程。
安全机制：
确定需要设定的安全机制，使不具备操作资格的人员无法进行操作，从而避免现场操作的任意性和无序状态。
（2）工程建立
建立新工程的步骤为：
①鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，则会软件安装目录下自动生成新建工程；
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在文件名一栏内输入工程名称（例如“XULICHUAN”），点击“保存”按钮，工程创建完毕，如图12-11所示。
图12-11新工程建立界面
2.组态用户窗口
（1）建立窗口
在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则会建立“窗口0”。
在窗口属性设置中，可以修改用户窗口的名称等属性，如图12-12所示，将“窗口0”名称改为“水位控制”。
图12-12建立用户窗口
在“用户窗口”中，选中“水位控制”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为起动窗口”选项，则可以将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。
（2）编辑画面
在“用户窗口”中，选中“水位控制”，单击“动画组态”按钮，则出现组态界面和工具箱。
在工具箱中选择需要的模拟设备（例如，罐、阀等），连接成系统界面图，如图12-13所示。
图12-13编辑画面
3.定义数据对象
数据对象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对象的过程。
定义数据对象的内容主要包括：
（1）指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围；
（2）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。
案例1：
进行“水泵”变量和“液位1”变量的定义
“水泵”有“起动”和“停止”两种状态，因此可以定义“水泵”变量为开关型变量；“液位1”指液罐中液位达到的高度，是一种数值型变量。
定义“水泵”变量的过程如图12-14所示（定义数值类型变量的过程类似）：
图12-14数据对象定义步骤
①单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。
②单击“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象。
③选中对象，按“对象属性”按钮，则打开“数据对象属性设置”窗口。
④将对象名称改为：
水泵；对象类型选择：
开关型；在对象内容注释输入框内输入：
“控制水泵启动、停止的变量”，单击“确认”。
其它类似的开关变量和数值变量的定义过程与上面的过程类似。
案例2：
进行组变量的定义
组对象可以将一系列的功能构件组合为一个变量，例如将用于历史数据、历史曲线、报表输出的功能构件合成为一个组变量。
定义“组对象”变量的过程如图12-15所示：
图12-15组对象定义步骤
①单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。
②单击“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象。
③选中对象，按“对象属性”按钮，则打开“数据对象属性设置”窗口。
④将对象名称改为：
液位组；对象类型选择：
组对象；在对象内容注释输入框内输入：
“用于历史曲线、历史数据、报表输出等功能构件”。
⑤选择“组对象成员”标签，在左边数据对象列表中选择“液位1”，点击“增加”按钮，数据对象“液位1”被添加到右边的“组对象成员列表”中。
按照同样的方法将“液位2”添加到组对象成员中。
⑥单击“存盘属性”标签，在“数据对象值的存盘”选择框中，选择：
定时存盘，并将存盘周期设为：
5秒。
⑦单击“确认”，组对象设置完毕。
4.动画连接
动画连接是将用户窗口中的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，从而实现图形的动画效果。
案例3：
水箱中水位升降的动画连接
水位升降的效果是通过设置数据对象“大小变化”连接类型实现的。
具体的设置步骤如下所示。
①在“用户窗口”中双击水罐1，弹出单元属性设置窗口。
②单击“动画连接”，选中“折线”，在右端出现箭头符号，如图12-16所示。
图12-16动画连接窗口
③单击箭头符号进入动画组态属性设置窗口，按照要求设置各个参数，如图12-17所示。
图12-17动画组态属性设置
④单击“确定”，完成动画组态。
5.设备连接
在设备窗口，MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序，包括通用设备、网络设备、PLC设备、采集板卡、智能模块、智能仪表、变频器等，也提供了供用户调试工程的虚拟的模拟设备。
设备连接的一般操作过程为：
①在工作台“设备窗口”中双击“设备窗口”进入窗口。
②单击工具条中的“工具箱”图标，打开“设备工具箱”。
③单击“设备工具箱”中的“设备管理”，弹出设备管理窗口，如图12-18所示。
图12-18设备管理窗口
④在可选设备列表中，选中需要添加的设备，点击“增加”，将设备添加入“选定设备列表”。
单击“确定”，将选中设备放入“设备工具箱”中。
注意，对使用串口通信的设备，首先需要将“通用设备”中的“串口通信父设备”进行添加。
如图12-19所示。
⑤在“设备工具箱”中，双击所选设备，将设备添加到设备窗口中。
⑥双击需要连接的设备，出现“设备属性设置”，即可将设备参数与MCGS定义的数据对象进行连接。
图12-19设备属性设置窗口
除了以上基本组态过程，MCGS还可以实现报表输出和曲线显示等，其操作步骤可以参考软件的帮助系统。
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