MCGS课程设计

基于MCGS的测控系统设计

班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：张立新 冯璐 罗忠宝 撰写日期： 2014年6月27日

摘要

摘要

在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到过程控制的相关问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工等多种行业的生产加工过程通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。

早期，针对工业自动化中特殊规格及严苛的环境要求，工业计算机厂商设计特殊的主板、芯片、机箱、操作系统等，以满足特殊作业环境的需要。随着计算能力的提高，工业计算机日渐成为工业自动化的关键技术。

目前国内外在液位监测方面采用的技术和产品很多, 传统的液位传感器按其采用的测量技术及使用方法分类已多达十余种。其中包括超声波、电容、压力、浮子、射频、光纤等传感器等等, 近年来国内外一些研制单位还在研制开发更新的传感器。这些传感器的出现大大推动了液位测量技术的发展。所以就目前的技术来看，我们研制出智能水箱，可以自动调节液位和温度的，较以前的方便快捷多了。

关键词：过程控制装置、MCGS、研华板卡

目录

目录

第一章 课程设计的内容与要求 ...................................................... 1

1.1 课程设计的目的 ..................................................................................... 1 1.2 课程设计的内容 ..................................................................................... 1 1.3 课程设计的要求 ..................................................................................... 1 第二章 工控组态软件MCGS简介 ......................................................... 2 2.1 MCGS软件概述 ..................................................................................... 2 2.2 MCGS软件的五大部分 ......................................................................... 2 2.3 组态软件功能应用 ................................................................................. 3 第三章 水箱组态过程 ........................................................................... 4 3.1 水箱整体规划 ......................................................................................... 4 3.2 水箱工程建立 ......................................................................................... 4 3.3 水箱构建实时数据库 ............................................................................. 5 3.4 水箱的动画组态设置 ............................................................................. 6 第四章 通道的连接与板卡的设置 .......................................................... 8 4.1 研华板卡的简介 ..................................................................................... 8 4.2 研华板卡通道连接 ................................................................................. 9 4.3 中泰板卡通道连接 ............................................................................... 10 组态课程设计总结 ............................................................................... 12 参考文献 ............................................................................................ 13 附录 ................................................................................................... 14

第一章 课程设计的内容与要求

第一章 课程设计的内容与要求

1.1 课程设计的目的

1、掌握MCGS的使用方法和工程设计步骤。

2、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 课程设计的内容

1、采用研华板卡PCL-818HG 和 PCL-730 完成测控系统设计 2、采用北京中泰数据模块RS-485完成远程串行数据通讯系统

1.3 课程设计的要求

1、测控系统（并行通讯，子题目自拟） （1）开关量输入：4个（TTL电平）； （2）开关量输出：4个（TTL电平）； （3）模拟量输入：2路（DC 0-5V）； （4）模拟量输出：2路（DC 0-5V）； （5）组态画面设计：用户窗口和设备窗口。 2、通讯系统（串行通讯，子题目自拟）

（1）开关量输入：4个（DC24V为高电平，DC0V为低电平）； （2）开关量输出：4个（DC24V为高电平，DC0V为低电平）； （3）模拟量输入：2路（DC 0-5V）； （4）模拟量输出：2路（DC 0-5V）；

（6）脉冲量输入：1路（DC24V为高电平，DC0V为低电平）； （5）组态画面设计：用户窗口和设备窗口。

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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 MCGS软件概述

MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows 平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系统。MCGS 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。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i10i MCGS 组态软件培训教程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。

MCGS 软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。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 运行境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程” 。

2.2 MCGS软件的五大部分

MCGS 组态软件所建立的工程由主控窗口、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MCGS 组态软件培训教程各个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。

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第二章 工控组态软件MCGS简介

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（if…then脚本程序）。

2.3 组态软件功能应用

1、庞大的标准图形库、完备的绘图工具、22种不同形式的渐进色填充功能以及丰富的多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的丰富多样、精美的工程画面。

2、强大的网络功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。

3、对象元件库，组态工作简单方便。对象元件库，实际上是分类存储各种组态对象的图库。组态时，可把制作完好的对象（包括图形对象、窗口对象、策略对象以至位图文件等）以元件的形式存入图库中，也可把元件库中的各种对象取出，直接为当前的工程所用，随着工作的积累，对象元件库将日益扩大和丰富。

总之，MCGS 嵌入版组态软件具有强大的功能，并且操作简单，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嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，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。

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第三章 水箱组态过程

第三章 水箱组态过程

3.1 水箱整体规划

在实际工程项目中，使用MCGS 嵌入版构造应用系统之前，应进行工程的整体规划，保证项目的顺利实施。对工程设计人员来说，首先要了解整个工程的系统构成和工艺流程，清楚监控对象的特征，明确主要的监控要求和技术要求等问题。在此基础上，拟定组建工程的总体规划和设想，主要包括系统应实现哪些功能，控制流程如何实现，需要什么样的用户窗口界面，实现何种动画效果以及如何在实时数据库中定义数据变量等环节，同时还要分析工程中设备的采集及输出通道与实时数据库中定义的变量的对应关系，分清哪些变量是要求与设备连接的，哪些变量是软件内部用来传递数据及用于实现动画显示的等问题。做好工程的整体规划，在项目的组态过程中能够尽量避免一些无谓的劳动，快速有效地完成工程项目。完成工程的规划，下面就开始工程的建立工作了。

3.2 水箱工程建立

在文件中选择新建工程，打开的新建工程，在用户窗口中新建窗口。如图

图3-1 新建工程

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第三章 水箱组态过程

图3-2 新建工程界面

新创建的用户窗口,我们可以根据需要设置窗口的属性.这里我们更改窗口名称为首页与监控界面,窗口的背景颜色为淡黄色,窗口位置为最大化显示。具体设置在画面流程设计中会介绍。

3.3 水箱构建实时数据库

实时数据库是MCGS 嵌入版系统的核心，也是应用系统的数据处理中心，系统各部分均以实时数据库为数据公用区，进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处理。

基本属性设置：鼠标单击“对象属性”按钮或双击对象名，显示“数据对象属性设置”对话框的“基本属性”窗口页，用户按所列项目分别设置。数据对象有开关型、数值型、字符型、事件型、组对象五种类型，在实际应用中，数字量的输入输出对应于开关型数据对象；模拟量的输入输出对应于数值型数据对象；字符型数据对象是记录文字信息的字符串；事件型数据对象用来表示某种特定事件的产生及相应时刻，如报警事件、开关量状态跳变事件；组对象用来表示一组特定数据对象的集合，以便于系统对该组数据统一处理。

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第三章 水箱组态过程

图3-3 水箱组态实时数据库

3.4 水箱的动画组态设置

在前面我们讲过，实时数据库是MCGS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即是定义数据变量的过程。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。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。

如下图3-4所示的为水箱的动画组态属性设置，这个是设置各个组态过程的类型设置，用户通过设置它来实现动画的连接。下面别的图都是按照下图类似的做法，所以就不一一举例说明了。

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第三章 水箱组态过程

图3-4 水箱的动画组态连接

组态课程设计智能过程控制系统监控界面的完成界面图如下图所示。该套系统主要是讲如何设置一套自动的过程控制界面，通过图中的液位传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器控制上水箱和下水箱的平衡。

图3-5 过程控制系统组态界面

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第四章 通道的连接与板卡的设置

第四章 通道的连接与板卡的设置

4.1 研华板卡的简介

1、设备简介

研华PCL730板卡提供32路光电隔离数字量I/O通道（16路DI和16路DO）和32路TTL数字量I/O通道（16路DI和16路DO）。允许1000V电隔离。

(1) 16路光隔离输入 输入电压：5～24V（直流） 输入阻抗：1.2千欧@0.5瓦 隔离电压：2500V（直流） 最大速度：10KHZ (2) 16路TTL输入

输入电压：低电平：0.8V max；高电平；2.0V min

输入负荷：低电平：在0.5V最大0.4mA；高电平：在2.7V最大0.05mA (3) 16路光隔离输出 输出电压：5～40V（直流） 反向电流：200mA max 隔离电压：1000V（直流） (4) 16路TTL输出

输出电压：低电平：在0.5V最大反向电流8mA；高电平：在2.4V最小源电流-0.4mA

内部属性：点击“设置设备内部属性”，进入内部属性页设置对话框。 在线帮助：点击“查看设备在线帮助”，获得设备使用帮助信息。 设备名称：可根据需要来对设备进行重新命名，但不能和设备窗口中已有的其它设备构件同名。

初始工作状态：运行组态工程时，本设备是“启动”还是“停止”状态，默认为“启动”。

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第四章 通道的连接与板卡的设置

最小采集周期（ms）：此属性为设备驱动采集接口的调用时间周期，其默认值为1000，如果希望驱动计数器的当前计数值刷新频率快些，可以将此属性值改为200。

IO基地址（16进制）：用16进制数表示，默认值300（十六进制）。 通道信息：

本设备构件共提供个通道，所有通道皆为开关型通道。 16路光电隔离数字量输入通道，开关型只读。 16路光电隔离数字量输出通道，开关型只写。 16路TTL数字量输入通道，开关型只读。 16路TTL数字量输出通道，开关型只写。 设备命令：本设备构件没有设备命令。

4.2 研华板卡通道连接

研华板卡PCL-818HG 和 PCL730 完成测控系统设计。利用这两个板卡的设置和通道连接来实现过程控制的实现。首先我们需要把MCGS的用户窗口的设备窗口找到。

图4-1 设备窗口设置

然后我们点击进入设备窗口，点击选中研华板卡PCL-818HD板卡

设置，选中通道连接把da2跟DA0输出连接上，温度检测、流量检测、压力检测、液位检测都跟AD输入连接上即可。

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第四章 通道的连接与板卡的设置

图4-2 PCL-818HD板卡连接

在上面连接好了之后同理选中研华PCL730板卡的设置，首先把IO地址16进制改成200，把开关量kg1、kg2、kg3、kg4和kaiguan1、kaiguan2都连接好通道设置即可，如下图所示。

图4-3 PCL730板卡连接

4.3 中泰板卡通道连接

把所做的组态界面改成用中泰板卡连接界面，我们课程设计中主要用到了中泰RM4041模块、中泰4024模块、中泰RM4018模块。通道连接好了之后就可以运行界面，测量高低电平了。

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第四章 通道的连接与板卡的设置

图4-4 中泰RM4041通道连接

图 4-5 中泰RM4018模块通道连接

板卡连接都设置好了之后，回到组态主界面，点击进入运行阶段软

件会提示并口（USB）上没有软件狗只能运行30分钟按确定之后进入组态运行阶段，过程控制系统界面是一个通过液位传感器来控制上水箱的液位，从上水箱到下水箱经过流量传感器来检测流过水的多少，压力传感器来检测水流的压力，在下水箱里有温度传感器还有加热棒可以检测水箱的温度，通过这一整套全自动的控制系统保持上下水箱的液位、温度的稳定。

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组态课程设计总结

组态课程设计总结

通过为期三周的组态课程设计，我不仅加深了对MCGS理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新，是要我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，从为人类造福的意愿出发，做自己力所能及的，别人却没想到的事。使之不断地战胜别人，超越前人。同时，更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。设计过程，也好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，也许这就是在对我们提出了挑战，勇敢过，也战胜了，胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。

经过近三周的努力，在老师和同学的帮助下，我基本上完成了设计任务。通过这次课程设计，我充分认识到了自学的重要性，以及学以致用的道理，我在图书馆查阅了大量的资料，同时也认识到了图书馆的重作用。在今后的学习过程，应该多到图书馆看一些专业方面的书籍，以丰富自己的知识。也使我加深了对MCGS知识的了解和应用。由于知识水平局限和时间的仓促，设计中可能会存在着一些不足，我真诚的接受老师和同学的批评和指正。最后衷心感谢老师的悉心指导和同学们的热心帮助！

总结人：

2014.6.24

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参考文献

参考文献

[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]李广弟,朱月秀,王秀山编著.单片机基础.北京:北京航空航天大学出版社,2001

[3]何立民编著.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1999

[4] 蔡美琴等编著.MCS-51 单片机系统及应用.北京:高等教育出版社.1992 [5]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

[6]王惠莉;基于MCGS的PLC实验教学系统的构建[J];电气电子教学学报;2010年S2期

[7]黄晓伟;基于MCGS组态与PLC的干燥设备控制系统设计[J];机械制造与自动化;2010年03期

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附录

附录

监控界面首页

组态监控界面

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附录

730板卡连接

D/A输出检测

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