液体混合控制系统设计.docx

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1、摘要“组态”的概念是伴随着集散型限制系统（DiStribUted Contro1. System简 称DCS）的出现才起先被广阔的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业限制 技术不断发展和应用的过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势 日趋明显。这些优势主要体现在:PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术 已经成熟;由PC构建的工业限制系统具有相对较低的拥有成本;PC的软件资源和 硬件资源丰富，软件之间的互操作性强;基于PC的限制系统易于学习和运用，可 以简洁地得到技术方面的支持。在PC技术向工业限制领域的渗透中，组态软件 占据着特别特别而且重要的地位。通用工业自动化组态软件的

2、出现为解决上述实际工程问题供应了一种崭新 的方法，因为它能够很好地解决传统工业限制软件存在的种种问题，运用户能依 据自己的限制对象和限制目的的随意组态，完成最终的自动化限制工程。组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概 念最早出现在工业计算机限制中，如:DCS（集散限制系统）组态、P1.C（可编程限制 器）梯形图组态;人机界面生成软件就叫工控组态软件。在其他行业也有组态的概 念，如AUtOCAD, PhOtOShoP等。不同之处在于，工业限制中形成的组态结果 是用在实时监控的，利用现场监控完成工业工程的调控。关键词：工业组态；自动化；P1.C限制；实时监控1 MCGS

3、 简介11.1 MCGS组态软件的系统构成11.1.1 MCGS组态软件的整体结构11.1.2 MCGS工程的五大部分11.2 MCGS组态软件的工作方式21.2.1 MCGS如何与设备进行通讯21.2.2 MCGS如何产生动画效果21.2.3 MCGS如何实施远程多机监控31.2.4 如何对工程运行流程实施有效限制31.3 MCGS嵌入版概述41.3.1 MCGS嵌入版组态软件的主要功能41.3.2 MCGS嵌入版组态软件的主要特点62 P1.C简介72.1 P1.C的介绍72.2 P1.C的工作原理83 液体混合监控系统设计83.1 限制要求83.2 I/O安排表93.3 程序设计103.

4、4 液体混合装置人机界面设计133.4.1 建立工程133.4.2 定义数据对象143.4.3 界面设计153.4.4 设备连接153.4.5 设备调试164 P1.C程序模拟运行结果17总结19参考文献201 MCGS简介MCGS （Monitor and Contro1. Generated System,通用监控系统）是一套 基于MiCroSOft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 9598MeNT2000 等操作系统。MCGS为用户供应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

5、和平安机制、流程限制、动画显示、趋 势曲线和报表输出以与企业监控网络等功能。它充分利用了 Windows图形功能 完备、界面一样性好、易学易用的特点，比以往运用专用机开发的工业限制系统 更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。1.1 MCGS组态软件的系统构成1.1.1 MCGS组态软件的整体结构MCGS组态软件（以下简称MCGS）由“MCGS组态环境”和aMCGS 运行环境”两个系统组成。两部分相互独立，又紧密相关。MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，它由可执行程序 McgsSet.exe支持,其存放于MCGS书目的Program子书目中。用户在MCGS 组态环境中完成动画设计

6、、设备连接、编写限制流程、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” o1.1.2 MCGS工程的五大部分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。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，

7、指定数据库存盘文件名称与存盘时间等。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 集与限制输出设备，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、输出限制、动画连接与设备驱动的对象。5、运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的限制。包括编写限制程序 （ifthen脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历

8、史曲线、定时器、 配方操作、多媒体输出等。1.2 MCGS组态软件的工作方式1.2.1 MCGS如何与设备进行通讯MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换o包括数据采集和发送设 备指令。设备驱动程序是由VB程序设计语言编写的D1.1. （动态连接库）文件， 设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序，将设备运行状态的特征 数据采集进来或发送出去。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各个部分，完成整个系统的通讯过程。每个驱动程序独占一 个线程，达到互不干扰的目的。1.2.2 MCGS如何产生动画效果MCGS为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性，如：

9、一个长方形的动 画属性有可见度，大小变更，水平移动等，每一种动画属性都会产生肯定的动画 效果。所谓动画属性，事实上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪耀性等 状态的特征参数。然而，我们在组态环境中生成的画面都是静止的，如何在工程 运行中产生动画效果呢？方法是：图形的每一种动画属性中都有一个“表达式” 设定栏，在该栏中设定一个与图形态态相联系的数据变量，连接到实时数据库中, 以此建立相应的对应关系，MCGS称之为动画连接。当工业现场中测控对象的状 态（如：储油罐的液面高度等）发生变更时，通过设备驱动程序将变更的数据采 集到实时数据库的变量中，该变量是与动画属性相关的变量，数值的变更，使图 形的

10、状态产生相应的变更（如大小变更）。现场的数据是连续被采集进来的，这 样就会产生逼真的动画效果（如储油罐的液面的上升和降低）。用户也可编写程 序来限制动画界面，以达到满足的效果。1.2.3 MCGS如何实施远程多机监控MCGS供应了一套完善的网络机制，可通过TCP/IP网、Modem网和串口 网将多台计算机连接在一起，构成分布式网络测控系统，实现网络间的实时数据 同步、历史数据同步和网络事务的快速传递。同时，可利用MCGS供应的网络 功能，在工作站上干脆对服务器中的数据库进行读写操作。分布式网络测控系统 的每一台计算机都要安装一套MCGS工控组态软件。MCGS把各种网络形式， 以父设备构件和子设

11、备构件的形式，供用户调用，并进行工作状态、端口号、工 作站地址等属性参数的设置。1.2.4 如何对工程运行流程实施有效限制MCGS开拓了专用的“运行策略”窗口，建立用户运行策略。MCGS供应 了丰富的功能构件，供用户选用，通过构件配置和属性设置两项组态操作，生成 各种功能模块（称为“用户策略”），使系统能够依据设定的依次和条件，操作 实时数据库，实现对动画窗口的随意切换，限制系统的运行流程和设备的工作状 态。全部的操作均采纳面对对象的直观方式，避开了烦琐的编程工作。1.3 MCGS嵌入版概述1.3.1 MCGS嵌入版组态软件的主要功能简洁敏捷的可视化操作界面。MCGS嵌入版采纳全中文、可视化、

12、面对窗 口的开发界面，符合中国人的运用习惯和要求。以窗口为单位，构造用户运行系 统的图形界面，使得MCGS嵌入版的组态工作既简洁直观，又敏捷多变。实时 性强、有良好的并行处理性能。MCGS嵌入版是真正的32位系统，充分利用了 32位WindoWSCE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，使嵌入式PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如，MCGS嵌入版在处理数据采集、设备驱动和异样处理等关键任务时, 可在主机运行周期时间内插空进行象打印数据一类的非关键性工作，实现并行处 理。丰富、生动的多媒体画面。M

13、CGS嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种 形式，为操作员与时供应系统运行中的状态、品质与异样报警等相关信息；用大 小变更、颜色变更、明暗闪耀、移动翻转等多种手段，增加画面的动态显示效果; 对图元、图符对象定义相应的状态属性，实现动画效果。MCGS嵌入版还为用户 供应了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。完善的平安 机制。MCGS嵌入版供应了良好的平安机制，可以为多个不同级别用户设定不同 的操作权限。此外，MCGS嵌入版还供应了工程密码功能，以爱护组态开发者的 成果。强大的网络功能。MCGS嵌入版具有强大的网络通讯功能，支持串口通讯、 Modem串口通讯、以太网TCP/IP通

14、讯，不仅可以便利快捷的实现远程数据传 输，还可以与网络版相结合通过Web阅读功能，在整个企业范围内阅读监测到 全部生产信息，实现设备管理和企业管理的集成。多样化的报警功能。MCGS嵌入版供应多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型，便利用户 进行报警设置，并且系统能够实时显示报警信息，对报警数据进行应答，为工业 现场平安牢靠地生产运行供应有力的保障。实时数据库为用户分步组态供应极大 便利。MCGS嵌入版由主控窗口、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，是系统各个部分与其各种 功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。各个部件独立地向实时数据库输

15、 入和输出数据，并完成自己的差错限制。在生成用户应用系统时，每一部分均可 分别进行组态配置，独立建立，互不相干。支持多种硬件设备，实现“设备无关” OMCGS嵌入版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，给予相关的属性，实现对外部设备的驱动和限 制。用户在设备工具箱中可便利选择各种设备构件。不同的设备对应不同的构件, 全部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的结构，因此MCGS嵌入版 是一个“设备无关”的系统，用户不必担忧因外部设备的局部改动，而影响整个 系统。便利限制困难

16、的运行流程。MCGS嵌入版开拓了 “运行策略”窗口，用户 可以选用系统供应的各种条件和功能的策略构件，用图形化的方法和简洁的类 BaSiC语言构造多分支的应用程序，依据设定的条件和依次，操作外部设备，限 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、精确地限制运行 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。良好的可维护性。MCGS嵌入版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、动画构件、策略构件）完成了 MCGS嵌入版系统的三大部分（设备驱动、 动画显示和流程限制）的全部工作。用自建文件系统来管理数据存储，系统牢靠 性更高。由于MCGS嵌入版不再运用ACCESS数据库