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1、MCGS组态课程设计恒压供水系统 班级:自动化0701班姓名：学号：恒压供水系统概述供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，而且在相当一部分领域有着很好的应用。自来水供水、生活小区及消防供水系统。工业企业生活、生产供水系统及工厂其它需恒压控制领域（如空压机系统的恒压供气、恒压供风）。各种场合的恒压、变压控制，冷却水和循环供水系统。污水泵站、污水处理及污水提升系统。农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统。宾馆、大型公共建筑
2、供水及消防系统等都广泛的应用了恒压供水系统。课程设计任务和目的本课程设计要求在修完监控系统程序设计技术课程后，运用工业监控系统组态软件（MCGS），结合一个自动控制系统，完成该控制系统的上位机监控系统组态设计。使学生掌握监控软件的设计和编程方法，得到计算机监控系统程序设计与调试，以及编写设计技术文件的初步训练。为从事计算机控制方面的工作打下一定基础。一、恒压供水系统原理用户用水量一般是动态的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也
3、多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。恒压供水设备中采用多泵供水方案，当供水对用水发生相对变化时，供水系统自动调节供水1阀和供水2阀的开关，以次来保持供水管道中的压力恒定。恒压供水系统效果图封面：二、组态步骤2.1 工程分析 在开始组态工程之前，先对该工程进行剖析，以便从整体上把握工程的结构、流程、需实现的功能及如何实现这些功能。工程框架： 1 4个用户窗口：水位控制、数据显示、报警窗口、封面 2 4个主菜单：系统管理、数据显示、历史数据、报警数据 3 4个子菜单：登录用户、退出登录、用户管理、修改密码 4 5个策略：启动策略、退出策略、循环策略、报警数据、历史数据 数据对象：出水阀、出
4、水压力、供水1阀、供水2阀、开水阀、流量1、流量2、流量3、水箱液位、水箱液位上限、水箱液位下限、停止、稳压阀、压力上限、压力下限、组对象 2.2 建立工程 可以按如下步骤建立样例工程：A.鼠标单击文件菜单中新建工程选项，如果MCGS安装在D盘根目录下，则会在D:MCGSWORK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) B.选择文件菜单中的工程另存为菜单项，弹出文件保存窗口。 C.在文件名一栏内输入“恒压供水系统”系统，点击保存按钮，工程创建完毕。 2.3 制作工程画面 2.3.1 建立画面 1 在用户窗口中单击新建窗口按钮，建立窗口0
5、。 2 选中窗口0，单击窗口属性，进入用户窗口属性设置。 3 将窗口名称改为：恒压供水系统；窗口标题改为：恒压供水系统；窗口位置选中最大化显示， 其它不变，单击确认。 4 在用户窗口中，选中水位控制，点击右键，选择下拉菜单中的设置为启动窗口 选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。2.3.2 编辑画面选中“恒压供水系统”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面。生成的画面如下图所示：2.4 定义数据对象实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。1) 指定数据变量的名称、类型、初始值和
6、数值范围；2) 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。开关量：出水阀、供水1阀、供水2阀、开水阀、停止、稳压阀模拟量：出水压力、流量1、流量2、流量3、水箱液位、水箱液位上限、水箱液位下限、压力上限、压力下限2.5 动画连接由图形对象搭建而成的图形对象画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实的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实时数据建立相关性连接，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
7、效果。2.6 设备连接MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序，模拟设备是供用户调试工程的虚拟的设备。该构件可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号。其幅值和周期都可以任意设置。我们通过模拟设备的连接，可以使动画不需要手动操作，自动运行起来。通常情况下，在启动 MCGS 组态软件时，模拟设备都会自动装载到设备工具箱中。如果未被装载，可按照以下步骤将其选入：【1】在工作台设备窗口中双击设备窗口图标进入。【2】点击工具条中的工具箱图标，打开设备工具箱。【3】单击设备工具箱中的设备管理按钮，弹出如图所示窗口：【4】在可选设备列表中，双击通用设备。【5】双击模拟数据设备，在下方出现
8、模拟设备图标。【6】双击模拟设备图标，即可将模拟设备添加到右测选定设备列表中。【7】选中选定设备列表中的模拟设备，单击确认，模拟设备即被添加到设备工具箱中。下面详细介绍模拟设备的添加及属性设置：1双击设备工具箱中的模拟设备，模拟设备被添加到设备组态窗口中。如图：【2】双击设备0-模拟设备，进入模拟设备属性设置窗口，如图：【3】点击基本属性页中的内部属性选项，该项右侧会出现图标，单击此按钮进入内部属性设置。2.7 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
9、、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。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】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，增加一策略行，如图：双击进入脚本程序编辑环境，输入下面的程序：水箱液位控制当水箱液位低于9时，开水阀就打开向水箱注入水，否则关闭。出水压力控制当出水压力小于6时，供水1阀和供水2阀都打开，如果出水压力大于6且小于9时，关闭供水1阀，如果出
10、水压力大于9时，将供水2阀也关闭。当停止按钮按下时，出水阀关闭，此时水箱液位维持在8，出水压力维持在7，保持不变。2.8 报警显示MCGS 把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。在对数据对象进行报警定义时，我们已经选择报警产生时，自动保存产生的报警信息，我们可以使用报警信息浏览构件，浏览数据库中保存下来的报警信息。2.9 报表输出在工程应用中，大
11、多数监控系统需要对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。实时报表是对瞬时量的反映，通常用于将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印出来。实时报表可以通过 MCGS 系统的自由表格构件来组态显示实时数据报表。2.10 曲线显示在实际生产过程控制中
12、，对实时数据、历史数据的查看、分析是不可缺少的工作。但对大量数据仅做定量的分析还远远不够，必须根据大量的数据信息，画出曲线，分析曲线的变化趋势并从中发现数据变化规律，曲线处理在工控系统中也是一个非常重要的部分。实时曲线构件是用曲线显示一个或多个数据对象数值的动画图形，象笔绘记录仪一样实时记录数据对象值的变化情况。历史曲线构件实现了历史数据的曲线浏览功能。运行时，历史曲线构件能够根据需要画出相应历史数据的趋势效果图。历史曲线主要用于事后查看数据和状态变化趋势和总结规律。2.11 安全机制工业过程控制中，应该尽量避免由于现场人为的误操作所引发的故障或事故，而某些误操作所带来的后果有可能是致命性的。
13、为了防止这类事故的发生，MCGS 组态软件提供了一套完善的安全机制，严格限制各类操作的权限，使不具备操作资格的人员无法进行操作，从而避免了现场操作的任意性和无序状态，防止因误操作干扰系统的正常运行，甚至导致系统瘫痪，造成不必要的损失。MCGS 组态软件的安全管理机制和 Windows NT 类似，引入用户组和用户的概念来进行权限的控制。在 MCGS 中可以：定义无限多个用户组、每个用户组中可以包含无限多个用户同一个用户可以隶属于多个用户组。设计总结通过本次对恒压供水系统的组态设计，加深了我们对组态监控课程设计的认识，从中了解到设计过程中的基本方法和步骤，一天天的设计过程，让我们更真切地感受到理
14、论与实践之间确实还存在很大的距离，觉得这门课的关键在于与实践的联系。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想还有待我们进一步的深入学习。另外，通过这次课程设计使我们更加懂得了各学科之间的联系，就比如过程控制与组态之间的联系运用，我们从中初步掌握了组态监控系统的设计方法，深入地理解了组态控制的意义，对我们今后的学习和实践有很大的帮助。通过此次课程设计，也让我们发现了我们现在的不足，通过查阅资料我们对自己的专业知识也做到查漏补缺，及时补充改正。在今后的学习过程中我会更加努力。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。主要参考资料【1】曹辉，马栋萍，王暄等主编组态软件技术及应用电子工业出版社【2】龚运新，方立友编著工业组态软件实用技术清华大学出版社【3】MCGS组态软件用户指南北京昆仑通态自动化软件科技有限公司【4】MCGS培训教程北京昆仑通态自动化软件科技有限公司【5】MCGS高级教程北京昆仑通态自动化软件科技有限公司21