课程设计（论文）-中央空调冷却水循环系统.doc

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1、第一章 课程内容分析与要求目 录第一章 课设内容分析与要求11.1课程设计要求11.2课设内容与分析2第二章工控组态软件MCGS简介32.1 MCGS软件设计42.2 MCGS组态软件的系统构成4第三章 冷水循环电器控制系统63.1中央空调结构63.2 中央空调冷却水循环电器控制工作原理（根据设计图）73.3中央空调冷却水循环电器控制系统设计图：8第四章 CAD课程设计总结19参考文献2021第一章 课程内容分析与要求第一章 课设内容分析与要求1.1课程设计要求 在整体的了解MCGS软件的前提下，利用它做图，随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越

2、高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。MCGS 工控组态软件的出现为解决一些实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程设计。 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。 设计制作的工艺画面应布局合理、图形应形象逼真，文字清晰简洁。能够清新准确的表现出所设计工程的整体画

3、面，使人看见设计图就可以整体的了解工厂或者机器的概况或者原理，同时要熟练的掌握 MCGS 的使用方法和工程设计步骤。给一个工程或者机器就就可以熟练的画出来，并且可以了解其工作原理和能设计出个部分零件。重点掌握 MCGS的流程控制、设备驱动、数据采集、数据处理、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作方法。1.2 课设内容与分析 MCGS软件为全中文工业自动化控制组态软件，是一套32 位工控组态软件，可稳定Windows95/98/Me/NT/2000 等多种操作系统，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保

4、、智能楼宇、实验室等多种工程领域。利用MCGS软件设计中央空调冷却水循环系统的设计，使系统中应具有“手动”及“自动”操作功能，各种保护，确保系统的安全运行MCGS本课设通过使用MCGS软件画图，使设计图完成一定的功能，使人能整体的了解一个工厂或者机器整体构图，工作原理和其各部分的工作流程，当人们看到设计图时，一切的情况尽收眼底。当一个人根本不了解此机器的时候，看到设计图就可以知道其运行结果，如果此图是一个工厂，当外人看见此图时，就可以知道此工厂的发展前景，有哪些优点和缺点，会使很多事情简单化，形象化。重点掌握 MCGS 的使用方法和工程设计步骤，同时掌握 MCGS的流程控制、设备驱动、数据采集

5、、数据处理、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作方法。完成以下内容：（1）设计题目总体设计方案（2）应用工控组态软件MCGS进行硬件接口设计；（3）系统的综合硬件调试（4）撰写课程设计论文（5）完成课程设计论文答辩第二 章工控组态软件MCGS简介2.1 MCGS软件设计 MCGS 工控组态软件的出现为解决一些实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。 MCGS 全中文工业自动化控制组态软件（以下简称MCGS 工控组态软件或MCGS）是一套32 位工控组态软件，可稳定运行于W

6、indows95/98/Me/NT/2000 等多种操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。它的主要特点有（1）延续性和可扩充性。使用MCGS 工控组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），MCGS 工控组态软件所

7、能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性和可扩充性，每个用户根据工程实际情况，利用MCGS 工控组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的设备驱动、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有网络功能的工程，不受行业限制。 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows 平台的，MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平

8、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能。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。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。目前，MCGS 组态软件已经成功推出了MCGS 通用版组态软件、MCGSWWW 网络版组态软

9、件和MCGSE 嵌入版组态软件。三类产品风格相同，功能各异，三者完美结合，融为一体，形成了整个工业监控系统的从设备采集、工作站数据处理和控制、上位机网络管理和web 浏览的所有功能，很好的实现了自动控制一体化的功能。2.2 MCGS组态软件的系统构成 MCGS 软件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，帮助用户设计和构造自己的应用系统。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 组态软件（以下简称MCGS）由“MCGS 组态环境”和“MCGS 运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密

10、相关。MCGS 组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序McgsSet.exe 支持，其存放于MCGS 目录的Program 子目录中。用户在MCGS 组态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” 。MCGS 运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgsRun.exe 支持，其存放于MCGS 目录的Program 子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。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

11、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。 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，定义连接与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机交互界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据

12、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。 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（ifthen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。第三章 冷水循环电气控制系统第三章 冷水循环电器控制系统3.1中央空调结构在现代工厂企业、办公大楼、商厦、酒店等环境中，中央空调系统是不可缺少的，因此，中央空调的各部分结构和工作原理也是我们关注的问题，中央空调系统主要由电动机，冷却水泵，冷却水管，

13、冷却塔，冷却风扇和制冷机组组成，同时也要设计各种传感器测量各部分参数，以确保空调正常工作，随着电力电子技术、微电子技术的发展，应用CAD画图软件和MCGS软件控制系统可以大幅度提高系统的自动程度，并使系统具有运行可靠、结构简化、维护维修方便等优点。此课设为中央空调冷却水循环电器控制系统。该系统由电动机、冷却水泵、冷却水管、冷却塔，冷却风扇和制冷机组组成。工作流程如下：一、冷却塔的工作过程?以冷却塔为例：从冷却塔来的较低温度的冷却水，经冷却泵加压后送入冷水机组，带走冷凝器的热量后，温度便升高了，然后被送到冷却塔上进行喷淋，由于冷却塔风扇的转动，使冷却水在喷淋下落过程中，不断与室外空气发生热湿交换

14、而冷却，冷却后的水落入冷却塔积水盘中，然后再次被冷却泵加压后进入下一个循环。二、水泵和电机是什么关系？电机是将电力转变成机械力的一种设备，在制造过程中，往往将水泵跟电机安装在一起，当电机转动时带动水泵旋转，从而达到输送介质的目的。三、水进入主机，经温度处理后进入水泵 再经管网去到各个供冷的房间？这得根据你所选择的最终热量交换的介质而定。假如是优质的天然湖（水），当其水质符合要求时，你完全可以不用主机，直接将其引入到未端系统，但这种情况相对较少，一般而言都需要中间加个机组来进行热量的转换与传递，也就是说，去往用户端的冷冻水循环系统和去往交换源的冷却水系统分属两个独立的系统，互不相干。四、水如何回

15、来？就有制冷机组的系统而言，冷冻水系统（用户端管道循环系统）是人们加进去的，在加入之前通常要进行水质处理，会有一个定压补水装置保持管网内的水量和压力；在它的另一侧，冷却水系统则比较复杂，有采取上面措施人工加入的，也有直接用天然水质的，比如：湖、河、地下水等，甚至还有用自来水的。五、 电机是作什么用的？电机的作用在前面已经说了，包括主机的动力来源，通常由电力来提供，没有电机这个电能与机械能转换的设置是不成了。六、是不是电机让水泵运转？电机让水泵运转。七、还是作其他用处？除了水泵外，主机大多也得用电机提供机械能。八、如果是风冷或者加什么乙二醇 又是怎么工作的呢？我们平常家用空调就是风冷的，其制冷的

16、原理是相同的（直燃机组的情况除外），只是根据冷却源不同我们分成了：空气源（风冷）、地源（包括土壤源和地下水源）、水源。乙二醇的主要目的是为了降低冰点，使冷却系统在零度以下也能保证正常运行，如果换成水的话，那就结冰了。冷却水通过冷却塔是充分和空气接触，在被冷却的同时也将空气的大量尘埃等杂质被引入水系统中，沉积在冷却塔、空调机组和管道里形成淤泥，降低循环水量，影响热交换。3.2 中央空调冷却水循环电器控制工作原理（根据设计图）电动机为整个机器提供动力来源，直接控制水泵的转速，同时通过出水压力值体现此时水泵的转速，瞬时流量值可以表现出某一时段的水的流量，可以随时检测出机器是否工作，冷却塔的作用是装水

17、和冷却的作用，冷却风扇冷却冷却塔里的水，控制水温，水温过高，空调不能正常工作，水温过低，空调也不能正常工作，冷却风扇的转速通过冷却塔里水的温度变化而改变转速，属于自动控制，但是冷却风扇必须手动开关，空调内水量小于冷却塔的容量，所以不用控制水位，空调内水的温度直接表现空调的质量，水温接近恒温，空调质量好，否则空调质量不好，空调水温变化越大，空调质量越不好。冷却塔和冷却风扇不能直接把水温控制在要求的温度，需要制冷机组继续制冷，达到要求温度，温度传感器检测制冷机组制冷后的水温，看是否达到要求的水温标准，也可以检测空调的的性能，仪表显示出水的温度，指示灯用于报警，如果温度大于40度时，指示灯亮，否则灯

18、灭，同时下面给出提示语，温度大于40度了。输入框显示具体的数值，可以直观的看出温度的显示和变化，出水压力传感器和瞬时流量值传感器都有仪器显示，可以更直观的控制空调的工作状况。3.3中央空调冷却水循环电器控制系统设计图： 1 建立MCGS新工程：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，则产生窗口0，即：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：中央空调冷却水循环电器控制系统；将“窗口标题”改为：中央空调冷却水循环电气控制系统；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。 在新建的工程窗口画图：单击“工具”

19、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,在工具箱中选中对应图形库的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象，放在工程中，如下图： 设计图中的其他图形做法如上，流动的水是由MCGS 动画工具箱中的“ 流动块” 构件制作成的。选中工具箱内的“流动块”动画构件。移动鼠标至窗口的预定位置，（鼠标的光标变为十字形状），点击一下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定距离后，点击鼠标左键，生成一段流动块。再拖动鼠标（可沿原来方向，也可垂直原来方向），生成下一段流动块。当用户想结束绘制时，双击鼠标左键即可。当用户想修改流动块时，先选中流动块（流动块周围出现

20、选中标志：白色小方块），鼠标指针指向小方块，按住左键不放，拖动鼠标，就可调整流动块的形状。用工具箱中的图标A，分别对各个部件进行文字注释， 如果在对象元件库管理中没有此元器件，可以自己画，生成位图，把各部分形成一个整体，在下面设置时可以直接当成整体使用。2 定义数据变量 鼠标点击工作台的“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。指定名称类型：在窗口的数据变量列

21、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。本系统中要定义的数据变量都按照以下方式设置，都按照以下方式设置，每个元器件都要设置，并且每一步都设置，如下图： 其他的数据也按照如上设计的方法。如果某些元件不是数据型的，例如开关指示灯这些就没有必要在数据库中设置了，可以在工程中，双击所要设置的元件，所有的元器件都可以这样设置，这样可以设置元器件的名称，如下图：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，使人们在观看图形时有一种动的美感，看起来就像真的动一样，

22、更真实，在用户窗口中，双击水位控制窗口进入，选中电动机双击，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，按下图所示修改，其它属性不变。设置好后，再按确定，变量连接成功。设计图中的水流就可以动起来，给人一种真实的感觉，其他的部分器件也是用同样的方法，分别设出各部分对应的类型和对应的值，每一个步如下图所示：有的元器件设置还要设置可见度，要求在什么条件下可见，什么条件不可见，都得一一确定，设置方法如下：4模拟元器件设备图形已经设计完毕，但是图形中只有水流在动，不能显示各部分的参数，如出水温度，瞬时流量值，出水压力值等都是静止不动的，我们要利用一种方式使图形变得更加形象

23、，更加逼真，所以我们就引入了模拟设备，模拟设备可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号，并且模拟设备的幅值和周期都可以任意设置。我设计的中央空调冷却水循环电器系统原理图中有出水温度传感器，出水压力传感器，瞬时流量值传感器，还有冷却塔的温度需要设成模拟设备，如果在“设备工具箱”中没有发现“模拟设备”，请单击“设备工具箱”中的“设备管理”进入。在“可选设备”中您可以看到MCGS 组态软件所支持的大部分硬件设备。在“通用设备”中打开“模拟数据设备”，双击“模拟设备”，按确认后，在“设备工具箱”中就会出现“模拟设备”，双击“模拟设备”，则会在“设备窗口”中加入“模拟设备”在“设备属性设置”中，点

24、击“内部属性”，会出现图标，单击进入“内部属性”设置，把通道1设置为出水温度传感器， 最大值设为100，通道2设置为出水压力传感器。最大值设为100，通道三设为瞬时流量值传感器，最大值为100，通道四设置为冷却塔温度，最大值为100，其它不变，设置好后按”确认”按钮退到“基本属性”页。在“通道连接”中“对应数据对象”中输入变量，到实时数据库中选中相应的对象，双击也可把选中的数据对象连接到相应的通道。在“设备调试”中就可看到数据变化。如下图：单击运行策略，再双击循环策略，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，把小手放在上，单击鼠标左键，则显示如下：双击进入

25、脚本程序编辑环境，按下图输入：if 风扇启动开关=1 thenaa=aa mod 2bb=bb mod 2tt=aaaa=bbbb=ttelseaa=0bb=1endifIF 出水温度传感器40 THEN 指示灯1=1else指示灯1=0endifIF 出水压力传感器80 THEN 指示灯2=1else指示灯2=0endifIF 瞬时流量值传感器20 THEN 指示灯3=1else指示灯3=0endif也可以双击设计图界面，在循环策略中编程。报警设置也是设计图中不可缺少的， 在实时数据库中分别设置各个报警项目，单击小铃铛就可以显示出来，完整的设计图完成了。第四章 CAD课程设计总结 MCGS

26、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。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。MCGSMCGS 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。目前，MCGS 组态软件已经成功推出

27、了MCGS 通用版组态软件、MCGSWWW 网络版组态软件和MCGSE 嵌入版组态软件。三类产品风格相同，功能各异，三者完美结合，融为一体，形成了整个工业监控系统的从设备采集、工作站数据处理和控制、上位机网络管理和web 浏览的所有功能，很好的实现了自动控制一体化的功能。通过本次课设我了解到CAD制图的重要和MCGS软件的相关应用，使我懂得了什么是MCGS软件，MCGS软件怎么应用，怎么画图，怎么应用，原来一个静止的图可以动起来，真的很神奇，也让我感到了团队的力量和同学间情意，MCGS软件是一样我们从来没有接触过得软件，一个人学起来真的很慢，同学之间在一起讨论学起来就很快， 而且掌握的也很牢固，我们会更加深刻的了解其中的过程和其中的技巧，我真的很喜欢这个软件和课设的过程。