0界面组态软件设计.docx
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0界面组态软件设计
组态画面的设计方案
1组态软件概述
1.1组态的定义
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）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MicrosoftWindows95/98/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，功能成熟，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。
1.2组态软件的系统构成
（1）MCGS组态软件的整体结构
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，又紧密相关。
（2）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，如图7-1所示，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。
1、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。
2、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。
3、用户窗口：
本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：
生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。
4、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。
5、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），选用各种功能构件，如：
数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。
图7-1MCGS组态软件五大部分
1.3组态软件的功能和特点
与国内外同类产品相比，MCGS组态软件具有以下特点：
一、全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的32位程序，可运行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多种操作系统。
二、庞大的标准图形库、完备的绘图工具集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、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。
三、全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。
四、支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外，独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。
五、简单易学的类Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件，使您能够轻而易举地开发出复杂的流程控制系统。
六、强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据。
七、方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以及灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
八、提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。
在整个企业范围内，只使用IE浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览到与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势，生产报表等等，并提供完善的用户权限控制。
2温室大棚控制系统的组态设计
2.1新建工程
进入MCGS组态环境，新建工程“温室大棚控制系统”，如图7-2所示。
图6-2新建工程
2.2定义变量
在MCGS中，变量也叫数据对象。
定义变量之前先对变量进行分配。
变量分配即数据对象定义前需要对系统进行分析，确定需要的变量。
本系统需要17个变量，见表7-1。
表6-1温室大棚控制系统变量分配表
变量名
类型
初值
注释
启动按钮
开关型
0
温室大棚启动信号，1有效
复位按钮
开关型
0
温室大棚复位信号，1有效
温度
数值型
0
温度传感器测定值
光照
数值型
0
光照传感器测定值
CO2浓度
数值型
0
CO2传感器测定值
通风扇
开关型
0
1有效
热风机
开关型
0
1有效
冷风机
开关型
0
1有效
加热器
开关型
0
1有效
通风扇正转指示灯
开关型
0
1有效
通风扇反转指示灯
开关型
0
1有效
遮阳帘
开关型
0
1有效
遮阳帘开帘指示灯
开关型
0
1有效
遮阳帘关帘指示灯
开关型
0
1有效
补光灯
开关型
0
1有效
CO2调节阀
开关型
0
1有效
进入“实时数据库”窗口页定义变量，定义结果如图图6-3所示。
图6-3实时数据库
2.3设计画面
画面的设计分为画面建立、画面编辑、动画连接三个步骤。
通过上述步骤，建立的“温室大棚控制系统”画面如图6-4所示。
图6-4组态画面
2.4编写程序
该温室控制系统的控制要求如下：
按下启动按钮，系统将传感器对温室温度、光照、二氧化碳浓度等环境因素进行检测的测量值与温室控制系统的设定值进行比较，如果温度的检测量高于设定值，PLC就会发出相应的指令控制冷风机的开启和通风扇正转（将温室中的空气排向外界）；如果测量值低于设定值，则打开加热器和热风机，对温室进行加温，并使通风扇反转（将外界的空气引入温室）。
当温室的光照低于设定值时，系统打开遮阳帘和补光灯；当温室的光照高于设定值时，系统关闭遮阳帘。
当温室的二氧化碳浓度低于设定值，系统开启二氧化碳调节阀。
如果温室中的测量值与设定值相等，则关闭关闭相应设备，保持温室中的环境参数。
上述功能可以通过编写控制程序来实现。
在MCGS中编写控制程序采用策略组态的形式。
所谓运行策略，可以简单地理解为系统运行与控制的思想和方法。
MCGS提供了许多“策略构件”，如定时器、计数器、脚本程序等供系统设计人员使用。
正如画面设计是对MCGS提供的图形对象进行组态一样，编程就是根据系统的需要，对这些策略构件案进行组态。
该温室大棚控制系统的脚本程序清单如下：
'**********************复位控制***************************
IF复位按钮=1THEN
通风扇=0
通风扇正转指示灯=0
通风扇反转指示灯=0
遮阳帘=0
遮阳帘开帘指示灯=0
遮阳帘关帘指示灯=0
冷风机=0
热风机=0
加热器=0
CO2调节阀=0
补光灯=0
ENDIF
'**********************温度控制***************************
IF启动按钮=1THEN
IF温度<20THEN
热风机=1
加热器=1
通风扇=1
通风扇正转指示灯=1
冷风机=0
温度=温度+0.5
ENDIF
IF温度>25THEN
热风机=0
加热器=0
通风扇=1
通风扇反转指示灯=1
冷风机=1
温度=温度-0.5
ENDIF
IF温度>=20AND温度<=25THEN
热风机=0
冷风机=0
加热器=0
通风扇=0
通风扇正转指示灯=0
通风扇反转指示灯=0
ENDIF
'****************光照控制*******************
IF光照<15THEN
遮阳帘=1
遮阳帘开帘指示灯=1
补光灯=1
光照=光照+0.5
ENDIF
IF光照>25THEN
遮阳帘=0
遮阳帘关帘指示灯=1
补光灯=0
光照=光照-0.5
ENDIF
IF光照>=15AND光照<=25THEN
遮阳帘开帘指示灯=0
遮阳帘关帘指示灯=0
补光灯=0
ENDIF
'**************CO2浓度控制*****************
IFCO2浓度<1000THEN
CO2调节阀=1
CO2浓度=CO2浓度+20
ELSE
CO2调节阀=0
ENDIF
ENDIF
2.5运行调试
在MCGS中，进入“运行环境”，如图6-5所示，通过点击画面上的控制按钮，观察温室大棚控制系统的运行情况是否与设计要求一致。
在运行调试的过程中，通过不断地改进完善使得系统的运行情况与设计要求完全一致。
图6-5运行画面
2.6报表输出
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出来，常用报表有实时数据报表和历史数据报表。
数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是对生产过程中系统监控对象状态的综合记录。
实时报表用于将当前时间的数据变量按一定报告格式显示出来。
历史报表通常是用于从历史数据库中提取数据记录，并以一定的格式显示历史数据。
在MCGS中，该控制系统的实时报表和历史报表将实时显示温室大棚中的温度、光照和CO2浓度，如图6-6所示。
图6-6报表画面
2.7曲线显示
对运行过程的重要参数进行曲线记录有两个好处：
一是评价过去的运行情况，二是预测以后的运行情况，因此曲线显示在工控系统中是一个非常重要的部分。
曲线显示有实时曲线和历史曲线显示。
实时曲线可像笔绘记录仪一样以曲线形式实时显示一个或多个数据对象熟知的变化情况。
历史曲线主要用于事后查看数据和状态、分析变化趋势和总结规律。
在MCGS中，该控制系统的实时曲线和历史曲线将实时显示温室大棚中的温度、光照和CO2浓度变化曲线，如图6-7所示。
图6-7曲线显示
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