mcgs课设论文

电路计算机辅助设计

班 级： 测控1141 姓 名： 张扬 学 号： 08 指导教师： 张立新 冯璐 于静 撰写日期： 2013年11月22日

目录

第一章 课程设计内容及要求分析 .................................................................... 1

1.1 设计内容 ................................................................................................ 1 1.2 课程设计要求分析 ................................................................................ 1

1.2.1 组态软件工艺画面设计要求 ...................................................... 1 1.2.2 分析设计要求时主要考虑了以下几种情况 .............................. 2

第二章 工控组态软件MCGS简介 ................................................................... 3

2.1 什么是MCGS组态软件 ....................................................................... 3 2.2 MCGS的主要特点 ................................................................................ 3 2.3 MCGS的构成 ......................................................................................... 4 2.4 MCGS组态软件的工作方式 ................................................................ 5 第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计 ................................................ 7

3.1 设计流程简介 ........................................................................................ 7

3.1.1 建立工程 ...................................................................................... 7 3.1.2 画面设计及动画连接 .................................................................. 9 3.2 数据处理及相关曲线 .......................................................................... 12 3.3 编写控制流程 ...................................................................................... 13

3.3.1 新增策略 .................................................................................... 13 3.3.2 编辑脚本程序 ............................................................................ 15

第四章 课设总结 .............................................................................................. 17 参考文献 ............................................................................................................ 18

第一章 课程设计内容及要求分析

第一章 课程设计内容及要求分析

1.1 设计内容

本题目以RS485模块为核心器件组成用户室内温度数据采集系统，采用多路采集；选择式显示；利用提供的单元模块构成硬件系统。

小区冬日室内供暖温度采集系统的设计要求： 1）基本功能：

可以在一栋楼7层的小区中对各个用户的室内温度进行数据采集，并且将数据进行汇总传输到中央数据处理中心，在中心安放显示表，在内部进行多路选通电路，实现可以将冲用户采集到的温度数据分个的显示在仪表上。并且在中央安装报警系统，对用户室内的温度进行监测，并设定报警值实现低温报警，为检修和维护提供依据。

2）扩展功能：

设置自动流量控制功能：利用报警信息，转化为高低电平。以此作为控制信号，对用户的供暖系统进行调整，增加调节阀或加热工具。

设置对比功能：在室外安装温度传感器，与室内温度进行比较，利用门电路构成的比较器，实现控制，将将室内温度与室外温度的温差保持到一定的范围之内，既保证供暖又可以实现节能。

1.2 课程设计要求分析

1.2.1 组态软件工艺画面设计要求

1.用户图形界面生成：创建用户窗口。 2.设置用户窗口属性：设置为启动窗口。

3.创建编辑图形对象：插入元件并制作文字框图。 4.制作用户动画界面：使用工具箱中的流动块。

5.设计制作的工艺画面应布局合理、图形应形象逼真、文字应清晰简洁 流动滑块应生动形象。

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第一章 课程设计内容及要求分析

1.2.2 分析设计要求时主要考虑了以下几种情况

1.为了精确测量，在用户内应该设立多处监控点，并配有综合微型处理器。将采集到的数据进行平均处理，并传送到中央处理器。

2.在实现选通线路显示时用单刀多选开关来实现此功能。 3.仪表选用的方面应该选取低位精确度较高的仪表。

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第二章 工控组态软件MCGS简介

第二章 工控组态软件MCGS简介

2.1 什么是MCGS组态软件

MCGS (Monitor and Control Generated System，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。

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。

2.2 MCGS的主要特点

1.简单灵活的可视化操作界面。 2.实时性强、良好的并行处理性能。 3.丰富、生动的多媒体画面。

4.开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能。 5.完善的安全机制。 6.多样化的报警功能。

7.实时数据库为用户分部组态提供极大方便。 8.支持多种硬件设备，实现“设备无关”。 9.方便控制复杂的运行流程。 10.良好的可维护性和可扩充性。

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第二章 工控组态软件MCGS简介

11.用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。 12.设立对象元件库，组态工作简单方便。 13.实现对工控系统的分布式控制和管理。

2.3 MCGS的构成

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2-1 MCGS系统环境

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。

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。

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第二章 工控组态软件MCGS简介

图2-2 MCGS生成的用户应用系统

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。

2.4 MCGS组态软件的工作方式

1.MCGS如何与设备进行通讯：MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。包括数据采集和发送设备指令。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，设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序，将设备运行状态的特征数据采集进来或发送出去。MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序，将数据传送到工程中的各个部分，完成整个系统的通讯过程。每个驱动程序独占一个线程，达到互不干扰的目的。

2.MCGS如何产生动画效果：MCGS为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性，如：一个长方形的动画属性有可见度，大小变化，水平移动等，每一种动画属性都会产生一定的动画效果。所谓动画属性，实际上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。然而，我们在组态环境中生成的画面都是静止的，如何在工程运行中产生动画效

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第二章 工控组态软件MCGS简介

果呢？方法是：图形的每一种动画属性中都有一个“表达式”设定栏，在该栏中设定一个与图形状态相联系的数据变量，连接到实时数据库中，以此建立相应的对应关系，MCGS称之为动画连接。详细情况请参阅后面第四讲中的动画连接。

3.MCGS如何实施远程多机监控：MCGS提供了一套完善的网络机制，可通过TCP/IP网、Modem网和串口网将多台计算机连接在一起，构成分布式网络监控系统，实现网络间的实时数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。同时，可利用MCGS提供的网络功能，在工作站上直接对服务器中的数据库进行读写操作。分布式网络监控系统的每一台计算机都要安装一套MCGS工控组态软件。MCGS把各种网络形式，以父设备构件和子设备构件的形式，供用户调用，并进行工作状态、端口号、工作站地址等属性参数的设置。

4.如何对工程运行流程实施有效控制：MCGS开辟了专用的“运行策略”窗口，建立用户运行策略。MCGS提供了丰富的功能构件，供用户选用，通过构件配置和属性设置两项组态操作，生成各种功能模块（称为“用户策略”），使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实时数据库，实现对动画窗口的任意切换，控制系统的运行流程和设备的工作状态。所有的操作均采用面向对象的直观方式，避免了烦琐的编程工作。

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第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

3.1 设计流程简介

3.1.1 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3-1所示。 图3-1 MCGS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3-2所示。

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第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

图3-2 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\\室内温度数据采集。如图3-3、3-4所示。

图3-3 保存新建的工程

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第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

3.1.2 画面设计及动画连接

1.建立新画面

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：室内温度数据采集；将“窗口标题”改为：室内温度数据采；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”如图3-5所示。

图3-4新建用户窗口

图3-5 设置用户窗口属性

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第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

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。如图3-6所示。

图3-6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

图标图标

用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；

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

最后生成的画面如图3-7所示。 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。

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第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

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。

图3-7 控制主界面

MCGS中定义的实时数据库如表3-1： 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，双击楼层水压监控系统窗口进入，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3-8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。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”或直接按工具条中进入运行环境。

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图标，都可以

第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

3.2 数据处理及相关曲线

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）。

数据名称 总开关 用户1室内温度 用户2室内温度 用户3室内温度 用户4室内温度 用户5室内温度 用户6室内温度 用户7室内温度 用户1室内温度下限 用户2室内温度下限 用户3室内温度下限 用户4室内温度下限 用户5室内温度下限 用户6室内温度下限 用户7室内温度下限 用户1室内温度监测 用户2室内温度监测 用户3室内温度监测 用户4室内温度监测 用户5室内温度监测 用户6室内温度监测 用户7室内温度监测 用户室内温度显示 用户室内温度下限 用户室内温度显示

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数据类型 开关型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 数值型 开关型 开关型 开关型 开关型 开关型 开关型 开关型 数值型 数值型 组对象 表3-1 所需要的数据列举

第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

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。

图3-8属性设置窗口

3.3 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。

3.3.1 新增策略

在“运行策略”中，双击“启动策略”进入，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3-9所示。

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第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

图3-9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3-10所示。

图3-10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，把小手放在所示：

上，单击鼠标左键，则显示如下图3-11

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第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

图3-11 脚本程序策略

3.3.2 编辑脚本程序

分别在各个用户策略中双击下：

!SysWindow() IF 总开关=1 THEN

IF 用户1室内温度监测=1 THEN 用户室内温度显示=用户1室内温度 ELSE

IF 用户2室内温度监测=1 THEN 用户室内温度显示=用户2室内温度 ELSE

IF 用户3室内温度监测=1 THEN 用户室内温度显示=用户3室内温度 ELSE

IF 用户4室内温度监测=1 THEN 用户室内温度显示=用户4室内温度 ELSE

IF 用户5室内温度监测=1 THEN 用户室内温度显示=用户5室内温度 ELSE

IF 用户6室内温度监测=1 THEN 用户室内温度显示=用户6室内温度 ELSE

IF 用户7室内温度监测=1 THEN 用户室内温度显示=用户7室内温度 ENDIF ENDIF

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进入脚本程序编辑环境，程序如

第三章 小区冬日室内供暖温度采集系统设计

ENDIF ENDIF ENDIF ENDIF ENDIF ENDIF

按“确认”退出，则脚本程序就编写好了，这时再进入运行环境，就会按照所需要的控制流程，出现相应的动画效果。

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第四章 课程总结

第四章 课设总结

通过本次设计，对温度数据采集系统有了深入的了解，本次设计系统利用了MCGS组态软件，不与PLC连接。并且在控制系统中添加了室内温度数据采集系统动画作为演示界面，只要用鼠标点击界面上相关选择按钮，通过编好的MCGS脚本程序就可以控制系统的运行和停止。

通过运行结果可知，设计基本满足数据采集的要求，可以通过脚本程序的调节和元件参数的设置来控制系统的运行状态。在本次设计中，脚本程序的编写是我们遇到的最大困难。它的编程与C语言相似，但是其中的逻辑关系十分严谨，如若未理清逻辑关系，变成就会变得十分艰难。

通过这次课程设计，我了解到组态软件给自动工业控制带来的便利之处和控制的准确性。MCGS是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，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。在以后的学习中我应该学会更好的利用MCGS组态软件，为设计控制系统服务。

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参考文献

参考文献

[1] 张修太.基于RS485的温度采集系统设计

[2] 孙学飞.基于MSP430的数据采集系统的研究与设计 [3] 胡寿松.《自动控制原理》.科学出版社.2001.2 [4] 金以慧.《过程控制》.清华大学出版社.2003.6

[5] 张伯龙主编.可编程逻辑控制器实用教程:PLC起步与进阶.北京: 国防工业出版社.2008.6

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iv4.html