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1、大学毕业设计海水养殖控制机组mcgs触摸屏监控软件设计本 科 毕 业 论 文海水养殖控制机组MCGS触摸屏监控软件设计 姓名院系信息与电气工程学院专业电气工程及其自动化年级2011级学号指导教师常新华2015年4月27日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文(设计)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。此声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二一 年 月 日毕业论文（设计）使用授权声

2、明本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文（设计）的规定。本人愿意按照学校要求提交论文（设计）的印刷本和电子版，同意学校保存论文（设计）的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文（设计）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文（设计）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一 年 月 日目 录1选题背景和意义 4 2组态软件介绍 62.1组态软件现况 62.2组态软件的组成 62.3 mcgs组态软件五大组成部分 73海水养殖控制机组系统分析 93.1温控原理分析 93.1.1温控原理 93.1

3、.2 温控实现 93.2机组控制原理分析 103.2.1 plc控制 103.2.1 plc与机组连接 104 MCGS监控软件设计 114.1工程分析 114.1.1相关数据及界面内容确定 114.1.2 控制流程的构建 114.2工程构建 124.2.1数据库的构建 124.2.2用户窗口的构建 134.2.3报警实现 174.2.4运行策略的构建 194.3设备窗口建立及与s7-200的连接 214.3.1设备窗口的构建 214.3.2 MCGS与s7-200的连接 215运行调试 246总结 24 25 25 26海水养殖控制机组MCGS触摸屏监控软件设计（信息与电气工程学院，电气工程

4、及其自动化，2011级四班，）摘要：海水养殖是人类开发海洋资源，充分利用海洋资源为己所用的有效方式，相对于捕捞，海水养殖是一种高效的生产方式。沿海地区海水养殖成为了一颇具发展意义的重要产业，为人们的生活提供了丰富的海水产品。随着养殖产品种类的开发与数量的发展，对海水养殖的要求也越来越高，一些海水产品对海水养殖中的某些要素要求非常高，比如说海水水质，温度等。随着科学技术的发展，现代自动化设备在工业生产中普及，海水养殖也因此得到了快速发展，特别是国内近今年发展已经是十分迅速。自动化设备对养殖必须的各要素的控制的应用越来越广泛，其中温度控制是十分重要的一个环节。随着科技的不断进步，海水养殖受地域影响

5、越来越小，这得益于其中对养殖海水温度的控制，是水产品生长在最适宜的温度下，尽量不受环境因素的影响。合适的温度能够使海产品成长最快达到高效率的养殖。特别是海参等水产品，合适的温度对其生长影响非常大，这种高价水产品更需要采取必要手段控制水温。一般水温的控制需要设计专门的温控系统，对不同环境进行不同的策略。其中需要有水循环系统，制冷制热系统，还有十分重要的控制与监控系统。通过控制与监控系统可以设置温度，检测水温，通过控制泵机来实现水循环，控制蒸发器和冷凝器来制冷和加热，并且同时对水温进行实时监控，对故障进行报警。那么如此重要的环节要如何实现呢？组态软件为此提供了一个有效的方式。 本文中我们介绍mcg

6、s在海水养殖控制机组中的应用，根据一般水温的控制需要设计专门的温控系统，对不同环境进行不同的策略。其中需要有水循环系统，制冷制热系统，还有十分重要的控制与监控系统。通过控制与监控系统可以设置温度，检测水温，通过控制泵机来实现水循环，控制蒸发器和冷凝器来制冷和加热，并且同时对水温进行实时监控，对故障进行报警。关键词：MCGS；组态软件；温控系统；监控软件Mariculture control unit the MCGS touch screen monitor software designLi Yuyang(institute of information and electrical eng

7、ineering, electrical engineering and its automation, class four, grade 2011, 20113616011). Abstract: Mariculture is human development of Marine resources, make full use of the efficient way that Marine resources in their place, relative to the fishing, aquaculture is a highly efficient production me

8、thods. Mariculture coastal areas has become a major industrys development significance, for peoples life provides rich Marine products.With the development of the development of aquaculture products and quantity, also more and more high to the requirement of mariculture, some Marine products very hi

9、gh demand for certain elements of mariculture, such as water quality, temperature, etc. With the development of science and technology, modern automatic equipment in industrial production popularization, the mariculture also obtained fast development, especially the domestic recent development of th

10、is year has been very fast. Automation equipment to control all the elements of breeding must be applied more and more widely, the temperature control is very important one link.Mariculture temperature control: with the constant progress of science and technology, mariculture regional influence more

11、 and more small, thanks to the control of the temperature of seawater breeding, growth of aquatic products in the most appropriate temperature, as far as possible is not affected by environmental factors. The right temperature can make seafood grow fastest efficient farming. Especially for aquatic p

12、roducts, such as sea cucumber suitable temperature very large effects on the growth, the high price of aquatic products more need to take the necessary means to control water temperature.Generally need to design special temperature control system, the control of water temperature on the different en

13、vironment for different strategies. Which requires the water cycle system, refrigeration and heating system, and is very important to control and monitoring system. Control and monitor system can set temperature, tests, water temperature by controlling the pump to achieve the water cycle, control of

14、 evaporator and condenser cooling and heating, and real-time monitoring of water temperature at the same time, the fault alarm. So such an important link to how to implement? Configuration software provides a effective way for this purpose.In this paper, we introduce the application of MCGS in maric

15、ulture control unit, according to the general need to design special temperature control system, the control of water temperature on the different environment for different strategies. Which requires the water cycle system, refrigeration and heating system, and is very important to control and monit

16、oring system. Control and monitor system can set temperature, tests, water temperature by controlling the pump to achieve the water cycle, control of evaporator and condenser cooling and heating, and real-time monitoring of water temperature at the same time, the fault alarm. Key words: the MCGS; Co

17、nfiguration software; Temperature control system. Monitoring software 1 选题背景和意义1海水养殖现状：海水养殖是人类开发海洋资源，充分利用海洋资源为己所用的有效方式，相对于捕捞，海水养殖是一种高效的生产方式。沿海地区海水养殖成为了一颇具发展意义的重要产业，为人们的生活提供了丰富的海水产品。随着养殖产品种类的开发与数量的发展，对海水养殖的要求也越来越高，一些海水产品对海水养殖中的某些要素要求非常高，比如说海水水质，温度等。随着科学技术的发展，现代自动化设备在工业生产中普及，海水养殖也因此得到了快速发展，特别是国内近今年发展已

18、经是十分迅速。自动化设备对养殖必须的各要素的控制的应用越来越广泛，其中温度控制是十分重要的一个环节。 2海水养殖温度控制：随着科技的不断进步，海水养殖受地域影响越来越小，这得益于其中对养殖海水温度的控制，是水产品生长在最适宜的温度下，尽量不受环境因素的影响。合适的温度能够使海产品成长最快达到高效率的养殖。特别是海参等水产品，合适的温度对其生长影响非常大，这种高价水产品更需要采取必要手段控制水温。一般水温的控制需要设计专门的温控系统，对不同环境进行不同的策略。其中需要有水循环系统，制冷制热系统，还有十分重要的控制与监控系统。通过控制与监控系统可以设置温度，检测水温，通过控制泵机来实现水循环，控制

19、蒸发器和冷凝器来制冷和加热，并且同时对水温进行实时监控，对故障进行报警。那么如此重要的环节要如何实现呢？组态软件为此提供了一个有效的方式。 3组态软件：随着自动化设备在工业生产中的普及，组态软件也随之发展迅速，组态软件的出现代替了原有数据采集与监控方式的繁琐与高定制化，它采用组态方式，使用户对监控系统的建立更加灵活方便。其在生产中的广泛应用是必然的发展趋势，随之国内外越来越多的软件公司开发出了更加实用方便高效的组态软件，其中国外的有WinCC ，IFix，InTouch等，国内的组态软件有组态王，MCGS，三维力控等。2 组态软件介绍2.1 组态软件现况21世纪的今天科技的巨大进步推动了各领域

20、的全面发展，在工业生产中，自动化控制逐渐崛起，为整个工控行业带来了巨大的影响。应用软件方面，组态软件应运而生，代替了传统工控软件，其组态形式在数据处理采集与人机交互方面体现了巨大的优势，无论是编辑过程还是使用过程都更加高效更加直观。其用途越来越广泛，不仅仅运用于工业生产等方面，在其他方面也越来越广泛，比如在智能建筑，电网系统，公共安全监控与管理，水文检测，国土资源检测，城市管网监控调度等方面。组态软件逐渐向通用化的方向发展，无论是在触摸屏设备还是pc中，下位机支持的设备也在逐渐增多完善。2.2 组态软件的组成组态软件可以通过自有数据库自定义化人机交互界面即触摸屏交互界面，通过自带设备接口与相关

21、控制设备连接，通过对触摸屏交互界面的操作来控制相关设备，并且实时采集设备的相关数据，可以实现动画显示，对数据进行记录和报警。组态软件还提供运行策略的定制，用户不需要编程基础便可通过简单的脚本语言进行策略的编辑。我们这里的海水养殖温控系统监控软件是基于MCGS设计的，MCGS组态软件是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一个实用性极强功能强大的组态软件。图2.1 组态软件工作原理2.3 MCGS组态软件五大部分该组态软件是由实时数据库，用户窗口，设备窗口，运行策略，主控窗口这五大部分组成的。整个组态软件是一个整体，五个部分是他的各个支部，其中各部分各司其责，需要用户对不同的部分进行设计来实现

22、各种功能，最终实现组态软件的整体功能。 实时数据库：组态软件最重要的部分是实时数据库，其实不是这样的，每一个组成部分都是十分重要的，没有最重要之说，但可以说其核心部分是实时数据库。数据库顾名思义是存数据的地方，将相关数据储存在数据库中可以取出来随时使用，并且数据库中的数据是实时的，也就是说，数据库里的数据是一个动态的随相关变化的量。实时数据库随时读取外部设备（设备窗口）的数据储存下来，同时也对用户窗口中用户下达的指令进行储存，这是数据库的功能之一。报警功能其实也是靠数据库来实现的，将数据库中数值型数据与给定数据比较生成事件，将开关型数据生成事件，并将这些生成的事件输出，组态软件的其他部分根据则

23、根据数据库输出的事件进行相关的动作，如设备出口向设备输出，用户窗口相关原件动作产生警报等。 用户窗口：用户窗口顾名思义就是用户的窗口，是直接面向用户的一个窗口，但这里的用户是指用于mcgs软件编好投入工作的使用者，使用者就是根据用户窗口来实现对整个系统的控制和信息获取的。因此用户窗口就是一个人机交互界面，触摸屏就是指这个界面。这个界面是实现整个监控功能的窗口。这个窗口的建立需要用户根据实际情况来设计，并且结合实时数据库中的信息，既可以先设计用户窗口，也可以先设计数据库。组态软件中为用户提供了大量的组态工具即各种用于显示在触摸屏上实现各种功能的元件，其中包括各种报警，数据输入，数据显示等。其设计

24、方式是一种组态的形式，将各种元件整个放置在设计窗口，有多种多样可供选择，能极大满足各种情况和用户的各种需求，其中这些功能的实现依靠用户窗口元件与数据库的连接。而且用户窗口可以按照需要设定多个界面，使不同的功能实现在不同的界面中，并且可以轻松的切换各个窗口，分别设置主窗口和多个子窗口的形式，上限为512个，完全可以满足用户需求。 运行策略：这一部分主要功能是满足用户对系统的自动化控制功能，当设定好某些策略后，系统可以根据设定好的策略产生动作，按照策略设定的规则来完成一些功能。并且用户可以编写脚本，无需掌握编程知识通过简单的逻辑来编写脚本，策略运行时，系统就会根据脚本执行相关的操作。系统中原有三个

25、最基本的运行策略，分别是启动策略，退出策略以及循环策略。用户可以根据需要建立新的运行策略，策略类型有用户策略，循环策略，报警策略，事件策略和热键策略物种物种策略类型。循环策略是按给定时间来进行循环运行的，报警策略则是当某一个给定确定的报警发生时才会运行，当给定的条件满足时运行的是时间策略，热键策略是在用户按下某个键时才会运行。 主控窗口：这个窗口作为主控窗口必然是整个系统主要框架，主要功能就是为其他窗口运行提供保障，对系统进行管理，用户窗口管理和退出系统以及可以设置封面和登陆界面等，不过简单的情况下不需要对该部分操作也不影响整个组态软件的运行。 设备窗口：设备窗口是mcgs组态软件与其下位机的

26、通信渠道。Mcgs组态软件为用户提供了多种设备的驱动，设置好相关通信参数（如接口对应数据库）便可以实现组态软件与下位机的通信，这样就省去了有关设备通信的设计过程，更加方便快捷。设备窗口是通过设置数据库相关数据与设备端口的连接来实现设备数据上传到组态软件数据库，并且由数据库下达指令控制下位机设备。3 海水养殖控制机组系统分析3.1 温控原理分析3.1.1 温控原理温控原理 冷凝器和蒸发器冷凝器：简单热力学原理利用物质的三态变化，常用冷凝剂（冷凝氨，氟利昂等）由气体放热变成液体。蒸发器：常用冷凝剂（冷凝氨氟利昂等）有液体吸收热变成气体。冷凝器蒸发器组合可制冷制热。3.1.2 温控实现井水温度常年保

27、持10-15摄氏度，而且地下水水量大。鱼池水与井水通过泵机在管道内循环，通过冷凝器与蒸发器组合对循环水进行热交换，可以保持鱼池水温在适合的温度。 图3.1 夏季温控系统工作原理图夏季：常温温井水流过冷凝器与冷却剂热交换冷却剂冷却，鱼池水流过蒸发器与低温冷却剂热交换，冷却剂升温，鱼池水温降低。如此循环，控制水循环流量，保持在合适流量即可控制鱼池水温保持恒定的适合温度。冬季：常温井水流过蒸发器与冷却剂热交换，冷却剂升温，鱼池水流过冷凝器与高温冷却剂热交换，池水升温。如此循环，控制水循环流量，保持在合适流量即可控制鱼池水温保持恒定的适合温度。 图3.2 冬季温控系统工作原理图3.2 机组控制原理分析

28、3.2.1 PLC控制通过MCGS控制plc参数设定，plc通过控制压机的启停，控制闸门的开合来控制海水养殖温控系统的启停和水循环运行来控制温度。温控系统中各环节的温度压力液位传感器采集数据通过变送器传输到plc，mcgs从plc中采集数据进行实时显示，数据记录与报警。 图3.3 控制系统原理图3.2.2 PLC与机组连接液位变送器 压力传感器的一种，是其升级版，可以检测出容器内液位变化并将数据转化成电信号输出。压力变送器 压力变送器，即将压力数值以电信号输出。 温度变送器 通过热电阻热电偶等温度传感器将温度信号以电信号形式输出。4 MCGS监控软件设计4.1 工程分析4.1.1 相关数据及界

29、面内容确定启停主界面：压机启停按钮，启停指示灯，模式选择，系统运行指示灯，通信状态，水池当前温度，水池温度上限，水池温度下限，制热标准温度，制冷标准温度，冷凝器出水温度，蒸发器出水温度，蒸发器进水温度，运行监控：压机启停按钮，启停指示灯，模式选择，系统运行指示灯，水池当前温度，水池温度上限警报，水池温度下限警报，制热标准温度，制冷标准温度，冷凝器出水温度，蒸发器出水温度，蒸发器进水温度，压机过热过流保护，压机高低压故障报警，冷凝器水流报警，蒸发器水流报警。制冷参数：冷凝器进出水温度矫正，蒸发器进出水温度矫正，高低压过热保护最短时间，循环水流断开最短时间，高低压保护上限次数，过热保护上限次数，冷

30、凝器出水温度最大值，冷凝器进出水温差最大值，蒸发器出水温度下限，蒸发器进出水温差上限，温度异常最短报警时间，制冷水箱标准温度t，制冷水箱温度上限t2，制冷水箱温度下限t1，装载出厂参数，保存为默认值，装载默认值。制热模式：与制冷参数不同的有制热水池标准温度t制热水池温度上限t2，制热水池温度下限t1.4.1.2 控制流程构建图4.1 监控软件控制流程图海水养殖温控系统监视软件已知需要实现启停控制，监控数据，记录数据，报警，相关的还要有必要的原理图帮助使用者了解系统原理4.2 工程构建4.2.1 数据库的建立实时数据库是mcgs的核心内容，数据库的建立保证了数据读取储存以及监视报警的进行。因为m

31、cgs的相关功能都是建立在数据库基础上的。将系统的所有相关的数据内容整合到数据库中，然后将操作界面监控等内容与数据库进行数据连接，在数据库中根据组态内容运算。比如监控部分，首先建立其数据库，比如某些量，监控其数值，便将该量设定成数据量，采集的数据首先传到数据库中，然后用户窗口的显示组态部分与数据库相连，从数据库中读取数据显示在用户界面中，便实现了数据的实时显示。再比如报警部分，数据库设置为开关型变量，某数据到达设定值报警，当数据接收传输到数据库中，数据库变量根据数据置0或者置1，对用户窗口的相关组件输出0或者1，然后对应做出动作，从而实现报警。 表4.1 实时数据库 保存为默认值开关型当前选择区温度摄氏度数值型高低压保护持续最短时间数值型高低压真保护上限次数数值型过热保护上限次数数值型机组1报警开关型机组2报警开关型冷凝器出水温度大于上限开关型冷凝器出水温度矫正数值型冷凝器出水温度摄氏度数值型冷凝器进出水温差大于上限开关型冷凝器进水温度低于下限开关型冷凝器进水温度矫正数值型冷凝器进水温度摄氏度数值型冷凝器水流故障开关型设备0_制度vdf236数值型水池温度当前值数值型水池温度上限数值型水池温度下限数值型水流开关断开最短时间数值型温度异常最短报警时间数值型系统运行指示开关型压机连续启动按钮开关型