组态软件的设计与实现资料.docx
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组态软件的设计与实现资料
摘
要
本次设计是对水位控制的工程实例的设计，介绍了利用MCGS组态软件的各
个监控系统。
系统测量要求严格、准确、内部系统控制速度快，在实际应用中取得了理想的效果。
本次设计是利用MCGS组态软件简易设计出水位演示工程，水位演示工程采用全自动化控制，根据液位水位的升降来自动控制水泵与阀门的开启，显示水流的动画效果，用MCGS工具菜单中工程安全管理菜单项的功能
各类操作的管理权限，实现对工程进行各种保护工作。
同时熟悉MCGS
的使用
过程、用途和应用，同时与本专业知识相结合，在做设计的同时加深了所学的专业知识。
关键词：
水位控制、MCGS组态软件、水位演示工程、全自动化控
目
录
1前言.........................................................................................................................................1
1MCGS组态软件介绍.............................................................................................................2
2.1MCGS组态软件简介......................................................................................................2
2.2MCGS的主要特点和基本功能.......................................................................................2
2.3MCGSS组态软件的系统构成........................................................................................2
2.4MCGS组态的五大组成部分..........................................................................................3
3水位控制系统的设计..............................................................................................................4
3.1建立一个新工程.............................................................................................................4
3.2让动画动起来.................................................................................................................5
3.3报警显示与报警数据.....................................................................................................8
4报表输出...............................................................................................................................11
4.1实时报表.......................................................................................................................11
4.2历史报表.......................................................................................................................12
5曲线显示...............................................................................................................................13
5.1实时曲线.......................................................................................................................13
5.2历史曲线.......................................................................................................................13
6安全机制...............................................................................................................................14
6.1操作权限.......................................................................................................................14
6.2系统权限管理...............................................................................................................14
6.3工程加密.......................................................................................................................15
总结...........................................................................................................................................16
参考文献...................................................................................................................................17
组态软件的设计与实现
1前言
计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户
可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备
等先进技术，使系统更加安全可靠，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，组态技术是计算机控制技术综合
发展的结果，是技术成熟化的标志。
MCGS通用版组态软件主要完成通用工作站的数据
采集和加工，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
线和报表输出等日常性监控事务。
对工作站软件的要求主要是系统稳定可靠，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理，随时或定时
的打印各种报表。
由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。
采
用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，
因此系统的可靠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
进步以及自动化技术的发展，人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。
一方面要求界面简单明了、宜于操作、数据采集实时性好以及高可靠监控性,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
业领域得到广泛应用。
本文对组态技术进行了一些研究，对其发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控制系统进行监控系统设计。
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组态软件的设计与实现
2MCGS组态软件介绍
2.1MCGS组态软件简介
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem，通用监控系统）是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平
台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能
完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
2.2MCGS的主要特点和基本功能
MCGS的主要特点和基本功能如下：
简单灵活的可视化操作界面；实时性强、良好
的并行处理性能；丰富、生动的多媒体画面；开放式结构；广泛的数据获取和强大的
数据处理功能；完善的安全机制；强大的网络功能；多样化的报警功能；实时数据库
为用户分部组态提供极大方便；支持多种硬件设备；实现“设备无关”；方便控制复
杂的运行流程；良好的可维护性和可扩充性；用数据库来管理数据存储，系统可靠性
高；设立对象元件库，组态工作简单方便；实现对工控系统的分布式控制和管理。
总之，MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时
间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。
同时使用MCGS组态软件能
够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的
需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
2.3MCGSS组态软件的系统构成
MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。
用户的所有组态配置过程都在组
态环境中进行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。
用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。
运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行
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组态软件的设计与实现
各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。
运行环境本身没有任何意义，必须与组
态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。
一旦组态工作完成，运行
环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。
组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡，它们之间的关系如图2.1所示。
图2.1MCGS系统关系
由MCGS生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，如图2.2所示。
图2.2MCGS用户应用系统
窗口是屏幕中的一块空间，是一个“容器”，直接提供给用户使用。
在窗口内，
用户可以放置不同的构件，创建图形对象并调整画面的布局，组态配置不同的参数以完成不同的功能。
在MCGS的单机版中，每个应用系统只能有一个主控窗口和一个设备窗口，但可以有多个用户窗口和多个运行策略，实时数据库中也可以有多个数据对象。
MCGS用
主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面，组态配置各种不同类型和功能的对象或构件，同时可以对实时数据进行可视化处理。
2.4MCGS组态的五大组成部分
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。
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组态软件的设计与实现
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，定义连接于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的人及交互界面，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工程的个个部
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。
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水位控制系统的设计
3.1建立一个新工程
一、建立一个新工程
MCGS中用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个
新的用户应用系统，打开工程就是打开一个已经存在的应用系统。
工程文件的命名规则和Windows系统相同，MCGS自动给工程文件名加上后缀“.mcg”。
每个工程都对应一个组态结果数据库文件。
在Windows系统桌面上，通过以下三种方式中的任一种，都可以进入MCGS组态环境
1.鼠标双击Windows桌面上的“Mcgs组态环境”图标；
2.选择“开始”→“程序”→“MCGS组态软件”→“MCGS组态环境”命令；3.按快捷键“Ctrl+Alt+G”；
进入MCGS组态环境后，单击工具条上的“新建”按钮，或执行“文件”菜单中
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组态软件的设计与实现
的“新建工程”命令，系统自动创建一个名为“新建工程X.MCG”的新工程（X为数字，表示建立新工程的顺序，如1、2、3等）。
由于尚未进行组态操作，新工程只是
一个“空壳”，一个包含五个基本组成部分的结构框架，接下来要逐步在框架中配置不同的功能部件，构造完成特定任务的应用系统。
MCGS用“工作台”窗口来管理构成用户应用系统的五个部分，工作台上的五个
标签：
主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，对应于五个不同的
窗口页面，每一个页面负责管理用户应用系统的一个部分，用鼠标单击不同的标签可
选取不同窗口页面，对应用系统的相应部分进行组态操作。
在保存新工程时，可以随意更换工程文件的名称。
缺省情况下，所有的工程文件都存放在MCGS安装目录下的Work子目录里，用户也可以根据自身需要指定存放工程文件的目录。
二、设计画面流程
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”，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”改为水位控制；将“窗口标题”改为：
水位控制；在“窗
口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。
选中刚创建的“水位控
制”用户窗口，单击“组态动画”，进入动画制作窗口。
应用工具箱制作整体画面，最后生成的画面如图3.1所示：
图3.1水位控制系统演示过程
选择菜单项“文件”中的“保存窗口”，则可对完成的画面进行保存。
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组态软件的设计与实现
3.2让动画动起来
一、定义数据变量
实时数据库是MCGS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是定义数据变量的过程。
定义数据变量的内
容主要包括：
制定数据变量的名称、类型、初始值和数据范围。
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。
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，则增加多个数据变量，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等。
选中变量，按“对象属
性”按钮或双击选中变量，则打开对象属性设置窗口。
指定名称类型：
在窗口的数据
变量类表中，用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称，并指定类型，在注释栏中输入变量注释文字。
以“液位1”变量为例。
在基本属性中，对象名称为：
液位1；对象类型为：
数值；其它不变。
液位组变量属性设置，在基本属性中，对象名称为：
液位组；对象类型为：
组对象；其它不变。
在存盘属性中，数据对象的存盘选中定时存盘，存盘周期设为5秒。
在组对象成员中选择“液位1”，“液位2”。
水泵、调节
阀、出水阀三个开关型变量，属性设置只要啊吧对象名称改为：
水泵。
调节阀。
出水阀；对象类型选中“开关”，其它属性不变。
二、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，双击水位控制窗口进入，选中罐1双击，则弹出单元属性设置窗口。
选中折线，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按下图修改，其它属性不变。
设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。
对于水罐2，只需把“液位1”改为“液位2”；最大变化百分比100，对应的表达式的值由10改为6即可。
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组态软件的设计与实现
在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中调节阀双击，则弹出单元属性设置窗
口。
选中组合图符，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按下图所示修
改，其他属性不变。
设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。
水泵的设置跟调节阀属性设置一样。
在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中水泵右侧的流动快双击，则弹出流动快构建属性设置窗口，按下图所示修改，其他属性不变。
水罐1右侧的流动快与水罐2右侧的流动快在流动快构建设置窗口中，只要把表达式相应改为：
调节阀=1，出水阀=1即可，到此动画连接全部做好。
在运行之前我们需要做一下设置。
在“用户窗
口”中选中“水位控制”单击鼠标右键，点击“设置为启动窗口”，这样工程运行后
会自动进入“水位控制”窗口。
在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接“F5”或直接按工具条中图标，都可以进入运行环境。
这时我们看见的画面并不能动，移动鼠标到“调节阀”、“水泵”、“出水阀”
上面的红色部分，会出现一只小“手”，单击一下，红色的部分变为绿色，同时流动
块相应地运动起来。
但水罐没有变化，这是由于我们没有信号输入，也没有人为地改
变其值。
我们现在可以用如下方法改变其值，是水罐动起来。
现在“工具箱”中单击
“常用符号”构建，在它的工具箱中选中
图标，当鼠标变为“+”后，拖动鼠标到适
当大小。
在选中矩形图标，在凹平面上拖动适当大小，留出凹平面四周轮廓。
然后双
击矩形进入属性设置窗口，点击填充颜色下拉框中选“填充效果”，在渐进属性页中选择双色，设置“颜色1”为蓝灰色，“颜色2”为白色。
底纹样式选择为“横向”，
在点击变形的第一个样式效果。
设置如下：
在“工具箱”中选中滑动输入器图标，当
鼠标变为“+”后，在以上“填充效果”框内拖动鼠标到适当大小，然后双击进入
属
性设置，具体操作以液位1为例。
在“滑动输入器构建属性设置”的“操作属性”中，把对应数据对象的名称改为：
液位1，可以通过单击图标，到库中选，自己输入也可；“滑块在最右边是对应的值”为10。
在“滑动输入器构建属性设置”的“基本属性”
中，在“滑块指向”中选中“指向左（上）”，其它不变。
在“滑动输入器构建属性设置”的“刻度与标注属性”中，把“主划线数目”改为5，既能被10整除，其它不变。
这时再按“F5”或直接按工具条中图标，进入运行环境后，可以通过拉动滑动输
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组态软件的设计与实现
入器而使水罐中的页面动起来。
三、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。
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。
本书将在“用户脚本程序”
一章中详细介绍脚本程序的语法规则及用法。
本节主要目的是想通过编写一段脚本程序实现水位控制系统的控制流程，从而使您熟悉脚本程序的编写环境。
下面先对控制流程进行分析：
当“水罐1”的液位达到9米时，就要把“水泵”关闭，否则就要自动启动“水泵”；当“水罐2”的液位不足1米时，就要自动关闭“出水阀”，否则自动开启“出水阀”；当“水罐1”的液位大于1米，同时“水罐2”的液位小于6米就要自动开启“调节阀”，否则自动关闭“调节阀”。
具体操作如下：
[1]在“运行策略”中，双击“循环策略”进入策略组态窗口。
[2]双击图标进入“策略属性设置”，将：
循环时间设为：
200ms，按“确认”。
[3]在策略组态窗口中，单击工具条中的“新增策略行”图标，增加一策略行
[4]单击“策略工具箱”中的“脚本程序”，将鼠标指针移到策略块图标上，单击鼠标左键，添加脚本程序构件，
[5]双击进入脚本程序编辑环境，输入下面的程序，如图3.2所示
图3.2脚本程序
[6]单击“确认”，脚本程序编写完毕。
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3.3报警显示与报警数据
一、定义报警
定义报警的具体操作如下：
对于“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“允许进行报警处理”；在报警设置中选中“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；在存盘属性中，选中“自动保存产生的报警信息”。
对于“液位2”变量来说，只需把“上限报警”的报警值设为4米，其它一样。
属性设置好后，按“确认”即可。
二、报警显示
实时数据库只负责关于报警的判断、通知和存储三项工作，而报警产生后所要进行的其它处理操作（即对报警动作的响应），则需要您在组态时实现。
具体操作如下：
Ø双击“用户窗口”中的“水位控制”窗口，进入组态画面。
选取“工具箱”中的
“报警显示”构件。
鼠标指针呈“十”后，在适当的位置，拖动鼠标至适当大小。
如图3.3所示。
图3.3报警显示
Ø选中该图形，双击，再双击弹出报警显示构件属性设置窗口
Ø在基本属性页中，将：
对应的数据对象的名称设为：
液位组；最大记录次数设为：
6。
Ø单击“
升级会员 