项目一 水位控制系统设计

工业组态控制技术•授课班级：电气101、102、103、104控制101•授课学时：30•授课时间：2012—2013第一学期•授课教师：应用技术学院王丹项目一水位控制系统设计一、教学目标终极目标：能应用通用版及嵌入版MCGS组态软件基本功能进行简单项目设计、仿真运行。促成目标:1.掌握MCGS通用版及嵌入版基本操作，完成工程分析及变量定义；2.掌握简单界面设计，完成数据对象定义及动画连接；3.掌握模拟设备连接方法，完成简单脚本程序编写及报警显示；4.掌握制作工程报表及曲线方法。二、工作任务用MCGS通用版及嵌入版分别完成如图1-1所示水位控制系统设计、仿真运行。图1-1水位控制系统模块1水位控制工程文件建立一、教学目标终极目标：能建立MCGS新工程。促成目标:1.掌握MCGS组态软件的安装与运行方法；2.能进行工程分析，建立工程文件。二、工作任务建立水位控制系统工程文件。三、能力训练1.MCGS的安装2.MCGS的运行方式①MCGS系统分为组态环境和运行环境两个部分。文件McgsSet.exe对应于MCGS系统的组态环境，文件McgsRun.exe对应于MCGS系统的运行环境。②MCGS系统安装完成后，在用户指定的目录（或系统缺省目录D:\MCGS）下创建有三个子目录：Program、Samples和Work。组态环境和运行环境对应的两个执行文件以及MCGS中用到的设备驱动、动画构件及策略构件存放在子目录Program中，样例工程文件存放在Samples目录下，Work子目录则是用户的缺省工作目录。③分别运行可执行程序McgsSet.exe和McgsRun.exe，就能进入MCGS的组态环境和运行环境。安装完毕后，运行环境能自动加载并运行样例工程。用户可根据需要创建和运行自己的新工程。3.工程建立鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，如果MCGS安装D盘根目录下，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)。选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项，弹出文件保存窗口。在文件名一栏内输入“水位控制系统+班级+学号”，点击“保存”按钮，工程创建完毕。注意：文件名中不能能包含空格，否则MCGS拒绝运行。4.工程分析•二个模拟数据：•液位1（最大值10米）•液位2（最大值6米）•三个数字数据：水泵、调节阀、出水阀。主画面数据显示画面工程中与动画和设备控制相关的变量名称变量名称类型注释水泵开关型控制水泵“启动”、“停止”的变量调节阀开关型控制调节阀“打开”、“关闭”的变量出水阀开关型控制出水阀“打开”、“关闭”的变量液位1数值型水罐1的水位高度，用来控制1#水罐水位的变化液位2数值型水罐2的水位高度，用来控制2#水罐水位的变化液位1上限数值型用来在运行环境下设定水罐1的上限报警值液位1下限数值型用来在运行环境下设定水罐1的下限报警值液位2上限数值型用来在运行环境下设定水罐2的上限报警值液位2下限数值型用来在运行环境下设定水罐2的下限报警值液位组组对象用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件什么是MCGS？•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（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、实时曲线、历史曲线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的构成有哪几部分？各有什么作用？•MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。•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。练习•（一）理论题•什么是MCGS？其主要特点和基本功能有哪些？•2．MCGS的构成有哪几部分？各有什么作用？•（二）实践题•1．每位同学按要求在D：\MCGS\WORK\下建立工程文件，文件名为“水位控制系统+班级+学号”。•2．熟练掌握组态软件常用术语并能与MCGS组态环境中对应。模块2水位控制画面设计一、教学目标•终极目标：掌握MCGS画面设计方法•促成目标：•掌握绘图工具箱的使用；•掌握实时数据库的创建方法；•能实现了图形的动画控制效果。二、工作任务•完成水位控制系统的画面制作，实现动画控制效果。三、能力训练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1．建立新画面•新建窗口•工具箱使用•制作文字框图•设置框图颜色•对象元件库管理•流动块构件制作2.定义数据对象•设定变量鼠标点击图1-2-2MCGS组态平台“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。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，如图1-2-9。3.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。为什么说实时数据库是MCGS系统的核心？•实时数据库相当于一个数据处理中心，同时也起到公用数据交换区的作用。MCGS用实时数据库来管理所有实时数据。从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库，实时数据库将数据传送给系统其它部分操作系统其它部分操作的数据也来自于实时数据库。实时数据库自动完成对实时数据的报警处理和存盘处理，同时它还根据需要把有关信息以事件的方式发送给系统的其它部分，以便触发相关事件，进行实时处理。练习•（一）理论题•为什么说实时数据库是MCGS系统的核心？•2．一个应用系统由哪五个部分组成？•（二）实践题•1．参考图1-17完成水位控制系统的画面制作，实现动画控制效果测试。模块3模拟设备连接•教学目标•终极目标：能实现动画自动运行•促成目标：•掌握模拟设备使用方法；•掌握策略工具箱使用方法，能编写脚本程序；•掌握系统报警方法。•二、工作任务•能实现动画水位控制系统自动运行。编写控制流程•控制要求•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”。•2策略组态•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”，如图1-29，只需要把“循环时间”设为：200ms，脚本程序编辑•IF液位19THEN•水泵=1•ELSE•水泵=0•ENDIF•IF液位21THEN•出水阀=0•ELSE•出水阀=1•ENDIF•IF液位11and液位29THEN•调节阀=1•ELSE•调节阀=0•ENDIF脚本程序基本语句(1)赋值语句(2)条件语句(3)退出语句(4)注释语句六、练习•（一）理论题•1．脚本程序数据类型有哪几类？•2．脚本程序基本语句有哪几条？•（二）实践题•1．完成图1-33中脚本程序输入及编辑环境。•2．设置指示灯3，可见度对应的数据对象连接设置为：液位2=液位2上限or液位2=液位2下限。模块4报警显示与报警数据输出•教学目标•终极目标：掌握MCGS报警显示与报警数据设计方法。•促成目标：–掌握MCGS实时报表的制作方法；–掌握MCGS历史报表的制作方法；–掌握MCGS实时曲线的制作方法；•掌握MCGS实时曲线的制作方法；二、工作任务三、能力训练•报表输出实时报表、历史报表•曲线显示实时曲线、历史曲线理论知识•1．报表输出在工程应用中的作用是什么？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。2、什么是实时数据报表？什么是历史数据报表？•实时数据报表是实时的将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印，即：对瞬时量的反映，实时数据报表可以通过MCGS系统的实时表格构件来组态显示实时数据报表。•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练习•（一）理论题•1．报表输出在工程应用中的作用是什么？•2．什么是实时数据报表？什么是历史数据报表？•4、什么是实时曲线构件？什么是历史曲线构件？•（二）实践题•1．参考图1-57完成水位控制系统实时/历史报表制作。•2．参考图1-57完成水位控制系统实时/历史曲线的制作。模块5nTouch嵌入式系统设计•教学目标•终极目标：掌握MCGSnTouch嵌入式系统设计方法。•促成目标：•掌握MCGS嵌入版组态软件设计方法；•掌握MCGS嵌入版工程下载到nTouch触摸屏方法；工作任务能力训练1、上位机的安装2、下位机的安装3、上位机组态设计4、MCGS嵌入版系统的下载配置理论知识嵌入版与通用版的不同之处：功能作用不同：虽然嵌入版中也集成了人机交互界面，但嵌入版是专门针对实时控制而设计的，应用于实时性要求高的控制系统中，而通用版组态软件主要应用于实时性要求不高的监测系统中，它的主要作用是用来做监测和数据后台处理，比如动画显示、报表等，当然对于完整的控制系统来说二者都是不可或缺的；运行环境不同：嵌入版运行于嵌入式实时多任务操作系统WindowsCE；通用版运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系统；体系结构不同：嵌入版的组态和通用版的组态都是在通用计算机环境下进行的，但嵌入版的组态环境和运行环境是分开的，在组态环境下组态好的工程要下载到嵌入式系统中运行，而通用版的组态环境和运行环境是在一个系统中。练习•（一）理论题•1．嵌入版与通用版相同之处？不同之处？•2．MCGS嵌入版组态软件的有哪些主要特点？•（二）实践题•1．完成如图1-58的上位机嵌入式水位控制系统设计并完成模拟运行。•2．下载到nTouch触摸屏并进入运行程序调试。