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1、MCGS 组态课程设计 恒压供水系统 班级:0 班 姓名: 学号: 1 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
2、乐喷泉系统。宾 馆、大型公共建筑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。 2 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
3、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: 3 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
4、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、出水压力、供水1 阀、供水 2 阀、开水 4 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
5、 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“。 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 5 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
6、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、初始值和数值范围; 6 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
7、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 7 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 现了图形的动画效果。 8 9 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
8、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: 10 【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
9、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: 11 【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。 12 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、快速地掌握和使用。 对于大多数简单的应用系统
10、,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 13 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
11、大于 6 且小于 9 时,关闭供水 1 阀,如果出水压力大于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。 14 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。 15 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
12、“,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。 16 2.9 报表输出 在工程应用中,大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(
13、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,对实时数据、历史数据的查看、 17 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
14、要用于事后查看数据和状态变化趋势和总结规律。 18 19 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。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
15、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。 20 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
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