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1、基于MCGS的三个水箱的水位控制系统的设计侯*（*学院电气工程系计算机控制技术专业*073班级，陕西 * 723003）指导教师：*【摘要】计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了
2、，开发难度却下降了。随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。一方面要求界面简单明了、宜于操作、数据采集实时性好以及高可靠监控性,同时还要求开发周期短,系统便于更改、扩充、升级。工控组态软件正是符合这些要求而在工业领域得到广泛应用。本文对组态技术进行了一些研究，对其发展概况进行了比较全面的了解。利用组态软件对双储液罐水位控制系统进行监控系统设计。【关键词】组态软件；监控设计；mcgs；水箱水位；传感器The three water tanks on MCGS level control system*（Grade07,Class3, Ma
3、jor Computer Contorl Technology，The School of Electrical Engineering，*University of Technology，* 723003，Shaanxi）Tutor:*Abstract ：Computer technology and the rapid development of network technology, opened up for industrial Zi Donghua broad space for development, you can convenient in establishing hi
4、gh quality and efficiency of the monitoring system, Bingju by using RMON and Zhen Duan, dual-plane Re advanced technology equipment, etc, so that the system Gengjia safe and reliable, in this regard, MCGS Control Software will provide you with a strong software support. Configuration technology is t
5、he integrated development of computer control technology the result is a sign of maturity of the technology.As the technology involved in the configuration, the computer control system greatly accelerated pace. Configuration control technology using a computer control system is characterized by the
6、largest software development from hardware design to have a configuration, therefore the system reliability and development speed of the difficulty of development has declined. With the domestic industrial production and technological progress and development of automation technology, automated moni
7、toring system that people on the growing demand for increasingly high demand. While asking the interface is simple, appropriate for operation, data acquisition and high reliability and good real-time monitoring of, but also requires a short development cycle, the system easy to change, expand, upgra
8、de. Configuration Software is to meet these requirements are widely used in industry. In this paper, configuration technology for a number of studies, their development profile of a more comprehensive understanding. Use of double tank configuration software to monitor the water level control system
9、design. Key words: Configuration software; control design; mcgs; water tank level; sensor目 录1 引 言31.1 MCGS的背景31.2 监控组态软件的发展32 三储液罐水位控制系统控制方案62.1 系统设计原理62.2 组态软件的简介62.3 组态软件的构成62.4 组态软件特点63 基于MCGS组态软件简介及开发过程83.1 MCGS概述83.2 MCGS的主要特点和基本功能83.3 MCGS构成93.4 MCGS的组态过程113.5 工程整体规划113.6 工程建立步骤113.7 组态主控窗口143
10、.8 系统菜单设计143.9 主控窗口属性设置143.10 组态设备窗口143.11 组态运行策略153.12 组态结果检查173.13 工程测试174 组态画面的设计194.1 建立水池流量水位控制系统194.2 控制工程画面设计194.3 对水箱、水泵等模块的设计204.3.1 水池的控制模块204.3.2 水泵的控制模块214.3.3 水位传感器模块224.3.4 流动块构建的控制模块234.3.5 调节阀的控制模块234.4 运行工程244.5 连接模拟设备244.6 编写控制流程264.7 报警显示与报警数据274.8 报表输出284.9 曲线显示295 总结36致 谢37参考文献3
11、81 引 言近年来对城市供水提出了更高的请求，水塔水位控制自动化系统被不断地改革，以适应社会的发展和国民生涯程度的进步，满足及时、正确、安全和保证充分供水。目前水位自动节制系统有很多成熟的产品，控制手腕重要有单片机监控、比拟电路监控、应用PLC和传感器构成水塔水位恒定的掌握系统等，运行可靠，可实现远程监控和无人值守。在很多偏远地域，特殊是居住相对疏散的农村地域，供水问题也待解决。假如仍然沿用人工方法，劳动强度大，工作效力低，安全性难以保障。本文针对乡镇和偏远农村家庭供水的特色，设计一款简略适用、符合请求的水位主动控制系统。1.1 MCGS的背景自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场
12、都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。 监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。 关于新技术的不断涌现和快速发展对监控组态软件会产生何种影响，有人认为随着技术的发展，通用组态软件会退出市场，例如有的自动化装置直接内嵌“Web Server”实时画面供中控室操作人员访问。 作者并不这样认为。用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有的画面要求，最终用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此最终用户的监控系统是始终需
13、要“组态”和“定制”的。这就是监控组态软件不可能退出市场的主要原因，因为需求是存在且不断增长的。 监控组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起来的。在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的，它带动着整个社会生产、生活方式的变化，这种变化仍在继续发展。因此组态软件作为新生事物尚处于高速发展时期，目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨，更没有形成独立、专门的理论研究机构。 近5年来，一些与监控组态软件密切相关的技术如OPC、OPC-XML、现场总线等技术也取
14、得了飞速的发展，是监控组态软件发展的有力支撑。 1.2 监控组态软件的发展（1）监控组态软件日益成为自动化硬件厂商争夺的重点 整个自动化系统中，软件所占比重逐渐提高，虽然组态软件只是其中一部分，但因其渗透能力强、扩展性强，近年来蚕食了很多专用软件的市场。因此，监控组态软件具有很高的产业关联度，是自动化系统进入高端应用、扩大市场占有率的重要桥梁。在这种思路的驱使下，西门子的WinCC在市场上取得巨大成功。目前，国际知名的工业自动化厂商如Rockwell、GE Fanuc、Honeywell、西门子、ABB、施耐德、英维思等均开发了自己的组态软件。 监控组态软件在DCS操作站软件中所占比重日益提高
15、 继FOXBORO之后，Euro therm(欧陆)、Delta V、PCS7等DCS系统纷纷使用通用监控组态软件作为操作站。同时，国内的DCS厂家也开始尝试使用监控组态软件作为操作站。 在大学和科研机构，越来越多的人开始从事监控组态软件的相关技术研究 从国内自动化行业学术期刊来看，以组态软件及与其密切相关的新技术为核心的研究课题呈上升趋势，众多研究人员的存在，是组态软件技术发展及创新的重要活跃因素，也一定能够积累很多技术成果。无论是技术成果还是研究人员，都会遵循金字塔的规律，由基础向高端形成过渡。这些研究人员和他们的研究成果为监控组态软件厂商开发新产品提供了有益的经验借鉴，并开拓他们的思路。
16、 基于Linux 的监控组态软件及相关技术正在迅速发展之中，很多厂商都相继推出成熟的商品，对组态软件业的格局将产生深远的影响。 （2） 集成化、定制化 从软件规模上看，大多数监控组态软件的代码规模超过100万行，已经不属于小型软件的范畴了。从其功能来看，数据的加工与处理、数据管理、统计分析等功能越来越强。 监控组态软件作为通用软件平台，具有很大的使用灵活性。但实际上很多用户需要“傻瓜”式的应用软件，即需要很少的定制工作量即可完成工程应用。为了既照顾“通用”又兼顾“专用”，监控组态软件拓展了大量的组件，用于完成特定的功能，如批次管理、事故追忆、温控曲线、油井示功图组件、协议转发组件、ODBCRo
17、uter、ADO曲线、专家报表、万能报表组件、事件管理、GPRS透明传输组件等。 （3） 纵向：功能向上、向下延伸 组态软件处于监控系统的中间位置，向上、向下均具有比较完整的接口，因此对上、下应用系统的渗透能力也是组态软件的一种本能，具体表现为： 向上 其管理功能日渐强大，在实时数据库及其管理系统的配合下，具有部分MIS、MES或调度功能。尤以报警管理与检索、历史数据检索、操作日志管理、复杂报表等功能较为常见。 向下 日益具备网络管理（或节点管理）功能：在安装有同一种组态软件的不同节点上，在设定完地址或计算机名称后，互相间能够自动访问对方的数据库。组态软件的这一功能，与OPC规范以及IEC61
18、850规约、BACNet等现场总线的功能类似，反映出其网络管理能力日趋完善的发展趋势。 软PLC、嵌入式控制等功能：除组态软件直接配备软PLC组件外，软PLC组件还作为单独产品与硬件一起配套销售，构成PAC控制器。这类软PLC组件一般都可运行于嵌入式Linux操作系统。 OPC服务软件：OPC标准简化了不同工业自动化设备之间的互联通讯，无论在国际上还是国外，都已成为广泛认可的互联标准。而组态软件同时具备OPC Server和OPC Client功能，如果将组态软件丰富的设备驱动程序根据用户需要打包为OPCServe单独销售，则既丰富了软件产品种类又满足了用户的这方面需求，加拿大的Matriko
19、n公司即以开发、销售各种OPCServer软件为主要业务，已经成为该领域的领导者。监控组态软件厂商拥有大量的设备驱动程序，因此开展OPCSever软件的定制开发具有得天独厚的优势。 工业通信协议网关：它是一种特殊的Gateway，属工业自动化领域的数据链产品。OPC标准适合计算机与工业I/O设备或桌面软件之间的数据通讯，而工业通信协议网关适合在不同的工业I/O设备之间、计算机与I/O设备之间需要进行网段隔离、无人值守、数据保密性强等应用场合的协议转换。市场上有专门从事工业通讯协议网关产品开发、销售的厂商，如Woodhead、prolinx等，但是组态软件厂商将其丰富的I/O驱动程序扩展一个协议
20、转发模块就变成了通讯网关，开发工作的风险和成本极小。Multi_OPCServer和通讯网关pFieldComm都是力控ForceControl组态软件的衍生产品。 （4）横向：监控、管理范围及应用领域扩大 只要同时涉及实时数据通讯（无论是双向还是单向）、实时动态图形界面显示、必要的数据处理、历史数据存储及显示，就存在对组态软件的潜在需求。 除了大家熟知的工业自动化领域，近几年以下领域已经成为监控组态软件的新增长点： 设备管理或资产管理（PAM，Plant Asset Management）。此类软件的代表是艾默生公司的设备管理软件AMS。据ARC机构预测，到2009年全球PAM的业务量将达到
21、19亿美元。PAM所包含的范围很广，其共同点是实时采集设备的运行状态，累积设备的各种参数（如运行时间、检修次数、负荷曲线等），及时发现设备隐患、预测设备寿命，提供设备检修建议，对设备进行实时综合诊断。 先进控制或优化控制系统。在工业自动化系统获得普及以后，为提高控制质量和控制精度，很多用户开始引进先进控制或优化控制系统。这些系统包括自适应控制、（多变量）预估控制、无模型控制器、鲁棒控制、智能控制（专家系统、模糊控制、神经网络等）、其他依据新控制理论而编写的控制软件等。这些控制软件的常项是控制算法，使用监控组态软件主要解决控制软件的人机界面、与控制设备的实时数据通讯等问题。 工业仿真系统。仿真软
22、件为用户操作模拟对象提供了与实物几乎相同的环境。仿真软件不但节省了巨大的培训成本开销，还提供了实物系统所不具备的智能特性。仿真系统的开发商专长于仿真模块的算法，在实时动态图形显示、实时数据通讯方面不一定有优势，力控®监控组态软件与仿真软件间通过高速数据接口联为一体，在教学、科研仿真应用中应用越来越广泛。 电网系统信息化建设。电力自动化是监控组态软件的一个重要应用领域，电力是国家的基础行业，其信息化建设是多层次的，由此决定了对组态软件的多层次需求。 智能建筑：物业管理的主要需求是能源管理（节能）和安全管理，这一管理模式要求建筑物智能设备必须联网，首先有效地解决信息孤岛问题，减少人力消耗，
23、提高应急反应速度和设备预期寿命，智能建筑行业在能源计量、变配电、安防&门禁、消防系统系统联入IBMS服务器方面需求旺盛。 公共安全监控与管理：公共安全的隐患可造成突发事件应急失当，容易造成城市公共设施瘫痪、人员群死群伤等恶性灾难。公共安全监控包括： 人防（车站、广场）等市政工程有毒气体浓度监控及火灾报警。 水文监测：包括水位、雨量、闸位、大坝的实时监控。 重大建筑物（如桥梁等）健康状态监控：及时发现隐患，预报事故的发生。 机房动力环境监控：在电信、铁路、银行、证券、海关等行业以及国家重要的机关部门，计算机服务器的正常工作是业务和行政正常进行的必要条件，因此存放计算机服务器的机房重地已经成为监控
24、的重点，监控的内容包括：UPS工作参数及状态、电池组的工作参数及状态、空调机组的运行状态及参数、漏水监测、发电机组监测、环境温湿度监测、环境可燃气体浓度监测、门禁系统监测等。 城市危险源实时监测：对存放危险源的场所、危险源行踪的监测。避免放射性物质和剧毒物质失控地流通。 国土资源立体污染监控：对土壤、大气中与农业生产有关的污染物含量进行实时监测，建立立体式实时监测网络。 城市管网系统实时监控及调度：包括供水管网、燃气管网、供热管网等的监控。2 三储液罐水位控制系统控制方案2.1 系统设计原理 利用MCGS模拟水位和流量测算过程，开发一个水位控制远程监控系统。根据过程控制实验需要，采用MCGS组
25、态软件开发三只水箱水位控制实验装置，利用MCGS与VB实现远程数据通讯，并利用智能调节仪进行下位数据采集，通过实验证实实现了良好的测控效果。MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序，将数据传送到工程中的各个部分，完成整个系统的通讯过程。2.2 组态软件的简介组态软件是指在软件领域内，操作人员根据应用对象及控制任务的要求，配置（包括对象的定义，制作和编辑，对象状态特征属性参数的设定等）用户应用软件的过程，及适应软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到让计算机会或软件按照预先设定自动执行特定任务，满足使用者要求目的，也就是把组态软件视为“应运程序生成器”。从应用角度讲组态软件是完成硬件
26、与软件沟通，建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台，它主要应运用与工业自动化领域，但又不仅仅局限于此。伴随着集散型控制系统（Distributed Control System，DCS）的出现，组态软件已引入工业控制系统。在工业控制系统中存在着两大类可变因素：仪式操作人员需求的变化；二是被控对象状态的变化及被控对象所用硬件的变化。而组态软件正是保持软件平台执行代码不变的基础上，通过改变软件配置信息（包括图形文字，硬件配置文字，实时数据库等）适应两大不同系统对两大因素的要求，构建新的监控系统的平面软件。以这种方式构建系统既提高了系统的成套速度，有保证了系统软件的成熟性和可靠性，使用起来方便灵活
27、，而且便于修改和维护。2.3 组态软件的构成组态环境：组态生成应用系统无论是美国Wonderware公司推出的世界上第一个工控组态软件Intouch，还是现在的各类组态软件，从总体结构上看一般都是由系统开发环境（或称组态环境）与系统运行环境两大部分组成。系统开发环境和系统运行环境之间联系纽带是实时数据库，三者之间的关系如2.1图所示：运行环境：解释执行组态结果实时数据库：组态结果 图2.1 系统组态环境，系统运行环境和实时数据库三者之间的关系2.4 组态软件特点组态软件是数据采集与过程控制的专用软件，他们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提
28、供良好的用户开发界面，其预设置的各种软件模块可以非常容易的实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算几和I/O产品，与工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。目前世界上有不少专业厂商（包括专业软件公司和硬件/系统厂商）生产和提供各种软件产品。概括起来，组态软件有如下特点：（1）功能多样组态软件提供工业标准数据模型库和控制功能库，组态模式灵活，能满足用户所需的测控要求。能对测控信息的历史记录进行存储、显示、计算、分析、打印，界面操作灵活方便，具有双重安全系统，数据处理安全可靠。（2）丰富的画面显示组态功能组态软件提供给用户丰富的编辑工具和
29、作图工具，提供大量的工业设备图符、仪表图符，还提供趋势图、历史曲线、组数据分析图等；提供十分友好的图形化用户界面（Graphics User Interface，GUI），包括一整套Windows风格的窗口、菜单、按钮、信息区、工具栏、滚动条、监控画面等。画面丰富多彩，为设备的正常运行、操作人员的集中监控提供了极大的方便。具有强大的通信功能和良好的开放性，组态软件向下可以与数据采集硬件通信；向上通过TCP/IP可与高层管理网互联。（3）多任务的软件运行环境、数据库管理及资源共享组态软件基于Windows系统，充分利用面向对象的技术和ActiveX动态链接库技术，极大的丰富了控制系统的显示画面和
30、编程环境，从而方便灵活的实现多任务操作。（4）MCGS整体结构框图多任务多线程建动画构建动画动画显示报警组态设计报表连接设备实时数据库现场控制报警输出报表打印设备输出流程控制组态软件核心实时数据库构建动画流程控制组态组态环境运行环境图2.2 MCGS整体结构框图3 基于MCGS组态软件简介及开发过程3.1 MCGS概述MCGS (Monitor and Control Generated System，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
31、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。3.2 MCGS的主要特点和基本功能（1） 简单灵活的可视化操作界面。MCGS采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国的使用习惯和要求，以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS的组态工作既简单直观，又灵活多变。用户可以使用系统的缺省构架，也可以根据需要自己组态配置图形界面，生成各种类型和风格的图形界面，包括DOS风格的图形界面、标准Windows风格的图形界
32、面并且带有动画效果的工具条和状态条等。（2） 实时性强、良好的并行处理性能。MCGS是真正的32位应用系统，充分利用了32位Windows操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如MCGS在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内分时处理打印数据等类似的非关键性工作，实现系统并行处理多任务、多进程。（3） 丰富、生动的多媒体画面。MCGS以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等有关信息；通过对
33、图形大小的变化、颜色的改变、明暗的闪烁、图形的移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；在图元、图符对象上定义相应的状态属性，实现动画效果。MCGS还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。MCGS还支持多媒体功能，使能够快速地开发出集图像、声音、动画于一体的漂亮、生动的工程画面。（4） 开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能。MCGS采用开放式结构，系统可以与广泛的数据源交换数据，MCGS提供多种高性能的I/O驱动；支持Microsoft开放数据库互连（ODBC）接口，有强大的数据库连接能力；MCGS全面支持OPC（OLE for Process Cont
34、rol）标准，既可作为OPC客户端，也可以作为OPC服务器，可以和更多的自动化设备相连接；MCGS通过DDE（Dynamic Data Exchange，动态数据交换）与其它应用程序交换数据，充分利用计算机丰富的软件资源；MCGS全面支持ActiveX控件，提供及其灵活的面向对象的动态图形功能，并且包含丰富的图形库。（5） 完善的安全机制。MCGS提供了良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。此外，MCGS还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，大大加强了保护组态开发者劳动成果的力度。（6） 强大的网络功能。MCGS支持TCP/IP、Modem、RS-485/ RS-4
35、22/ RS-232等多种网络体系结构，使用MCGS网络版组态软件，可以在整个企业范围内，用IE浏览器方便地浏览到实时和历史的监控信息，实现设备管理与企业管理的集成。（7） 多样化的报警功能。MCGS提供多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型和灵活多样的报警处理函数。不仅方便用户进行报警设置，并且实现了系统实时显示、打印报警信息的功能。报警信息的存储与应答，为工业现场安全可靠地生产运行提供了有力的保障。（8） 实时数据库为用户分步组态提供极大方便。MCGS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，其中实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数
36、据区，是整个系统的核心。各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干，而在系统运行过程中，各个部分都通过实时数据库交换数据，形成互相关联的整体。（9） 支持多种硬件设备，实现“设备无关”。MCGS针对外部设备的特征，设立设备工具箱，定义多种设备构件，建立系统与外部设备的连接关系，赋予相关的属性，实现对外部设备的驱动和控制。用户在设备工具箱中可方便选择各种设备构件。不同的设备对应不同的设备构件，所有的设备构件均通过实时数据库建立联系，而建立时又是相互独立的，即对某一构件的操作或改动，不影响其它构件和整个系统
37、的结构，因此MCGS是一个“设备无关”的系统，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。（10） 方便控制复杂的运行流程。MCGS开辟了“运行策略”窗口，用户可以选用系统提供的各种条件和功能的策略构件，用图形化的方法和简单的类Basic语言构造多分支的应用程序，按照设定的条件和顺序，操作外部设备，控制窗口的打开或关闭，与实时数据库进行数据交换，实现自由、准确地控制运行流程，同时也可以由用户创建新的策略构件，扩展系统的功能。（11） 良好的可维护性和可扩充性。MCGS系统由五大功能模块组成，主要的功能模块以构件的形式来构造，不同的构件有着不同的功能，且各自独立。三种基本类型的构件（设备构件、
38、动画构件、策略构件）完成了MCGS系统三大部分（设备驱动、动画显示和流程控制）的所有工作。除此之外，MCGS还提供了一套开放的可扩充接口，用户可根据自己的需要用VB、VC等高级开发语言，编制特定的构件来扩充系统的功能。（12） 用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。MCGS中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理。组态时，系统生成的组态结果是一个数据库；运行时，系统自动生成一个数据库，保存和处理数据对象和报警信息的数据。利用数据库来保存数据和处理数据，提高了系统的可靠性和运行效率，同时，也使其它应用软件系统能直接处理数据库中的存盘数据。（13） 设立对象元件库，组态工作简单方便。对象
39、元件库，实际上是分类存储各种组态对象的图库。组态时，可把制作好的数据对象（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，同样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，这样解决了对象元件库的元件积累和元件重复利用问题。组态工作将会变得更加简单、方便。（14） 实现对工控系统的分布式控制和管理。考虑到工控系统今后的发展趋势，MCGS充分运用现今发展的DCCW(Distributed Computer Cooperator Work，分布式计算机协同工作方式)技术，使分布在不同现场的采集设备和工作站之间实现协同工作，不同
40、的工作站之间则通过MCGS实时交换数据，实现对工控系统的分布式控制和管理。总之，MCGS组态软件功能强大，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组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，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。3.3 MCGS构成MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，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
41、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。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡，它们之间的关系如下图所示。由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，如3.1图所示图 3.1 MCGS用户应用系统结构窗口是屏幕中的一块空间，是一个“容器”，直接提供给用户使用。在窗口内，用户可以放置
42、不同的构件，创建图形对象并调整画面的布局，组态配置不同的参数以完成不同的功能。在MCGS的单机版中，每个应用系统只能有一个主控窗口和一个设备窗口，但可以有多个用户窗口和多个运行策略，实时数据库中也可以有多个数据对象。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面，组态配置各种不同类型和功能的对象或构件，同时可以对实时数据进行可视化处理。（1） 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
43、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。因此，实时数据库所存储的单元，不单单是变量的数值，还包括变量的特征参数（属性）及对该变量的操作方法（报警属性、报警处理和存盘处理等）。这种将数值、属性、方法封装在一起的数据我们称之为数据对象。实时数据库采用面向对象的技术，为其它部分提供服务，提供了系统各个功能部件的数据共享。（2） 主控窗口构造了应用系统的主框架主控窗口确定了工业控制中工程作业的总体轮廓，以及运行流程、菜单命令、特性参数和启动特性等项内容，是应用系统的主框
44、架。（3） 设备窗口是MCGS系统与外部设备联系的媒介设备窗口专门用来放置不同类型和功能的设备构件，实现对外部设备的操作和控制。设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。一个应用系统只有一个设备窗口，运行时，系统自动打开设备窗口，管理和调度所有设备构件正常工作，并在后台独立运行。注意，对用户来说，设备窗口在运行时是不可见的。（4） 用户窗口实现了数据和流程的“可视化”用户窗口中可以放置三种不同类型的图形对象：图元、图符和动画构件。图元和图符对象为用户提供了一套完善的设计制作图形画面和定义动画的方法。动画构件对应于不同的动画功能，它们是从
45、工程实践经验中总结出的常用的动画显示与操作模块，用户可以直接使用。通过在用户窗口内放置不同的图形对象，搭制多个用户窗口，用户可以构造各种复杂的图形界面，用不同的方式实现数据和流程的“可视化”。（5） 运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段运行策略本身是系统提供的一个框架，其里面放置有策略条件构件和策略构件组成的“策略行”，通过对运行策略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭并确定设备构件的工作状态等，从而实现对外部设备工作过程的精确控制。一个应用系统有三个固定的运行策略：启动策略、循环策略和退出策略，用户也可根据具体需要创建新的用户策略、循环策略、报
46、警策略、事件策略、热键策略，并且用户最多可创建512个用户策略。启动策略在应用系统开始运行时调用，退出策略在应用系统退出运行时调用，循环策略由系统在运行过程中定时循环调用，“用户策略”供系统中的其它部件调用。综上所述，一个应用系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分组成。3.4 MCGS的组态过程使用MCGS完成一个实际的应用系统，首先必须在MCGS的组态环境下进行系统的组态生成工作，然后将系统放在MCGS的运行环境下运行。MCGS的组态过程包括：l 工程整体规划l 工程建立l 构造实时数据库l 组态用户窗口l 组态主控窗口l 组态设备窗口l 组态运行策略l 组态结果检
47、查l 工程测试l 新工程的提交3.5 工程整体规划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，弄清监控对象的特征，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。3.6 工程建立步骤MCGS中用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统，打开工程就是打开一个已经存在的应用系统。工程文件的命名规则和Windows系统相同，MCGS自动给工程文件名加上后缀“.mcg”。每个工程都对应一个组态结果数据库文件。在Windows系统桌面上，通过以下三种方式中的任一种，都可以进入MCGS组态环境：l 鼠标双击Windows桌面上的“MCGS组态环境”图标；l 选择“开始”“程序”“MCGS组态软件”“MCGS 组态环境”命令；l 按快捷键“Ctrl + A
