基于組態(tài)軟件和simulink的虛擬試驗平臺(doc畢設論文)(已修改)
2025-07-06 15:52 本頁面
【正文】 基于組態(tài)軟件和simulink的虛擬試驗平臺虛擬實驗平臺簡介本實驗平臺是基于MATLAB實驗模型和MCGS和力控組態(tài)軟件設計的工業(yè)過程控制虛擬實驗平臺，學生可以通過該試驗平臺了解相關的過程裝備的工作原理以及操作流程，并且可以通過和好的人機界面監(jiān)控過程裝備的運行，還可以通過simulink模型了解過程設備的工作機理，輔助過程控制課程的學習。MCGS組態(tài)軟件簡介新型的工業(yè)自動控制系統正以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構成的集成系統取代傳統的封閉式系統，它們具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發(fā)周期短等鮮明優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結構。 其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現對現場的實時監(jiān)測與控制，且常在自動控制系統中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級的微型計算機和工作站為主，目前更趨向于工業(yè)微機。 組態(tài)軟件指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O設備，與高可靠的工控計算機和網絡系統結合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進行系統集成。MCGS組態(tài)軟件的系統構成MCGS組態(tài)軟件的整體結構MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統的工作環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，又稱為組態(tài)結果數據庫，其與MCGS 運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統，統稱為“工程” 。MCGS運行環(huán)境是用戶應用系統的運行環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。MCGS工程的五大部分MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。l 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個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。l 設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數據采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。l 用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數據與曲線圖表等。l 實時數據庫：是工程各個部分的數據交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數據采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。l 運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（if…then腳本程序），選用各種功能構件，如：數據提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。MCGS組態(tài)軟件的工作方式l MCGS如何與設備進行通訊：MCGS通過設備驅動程序與外部設備進行數據交換。包括數據采集和發(fā)送設備指令。設備驅動程序是由VB程序設計語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫）文件，設備驅動程序中包含符合各種設備通訊協議的處理程序，將設備運行狀態(tài)的特征數據采集進來或發(fā)送出去。MCGS負責在運行環(huán)境中調用相應的設備驅動程序，將數據傳送到工程中各個部分，完成整個系統的通訊過程。每個驅動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。l MCGS如何產生動畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產生一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運行中產生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設定欄，在該欄中設定一個與圖形狀態(tài)相聯系的數據變量，連接到實時數據庫中，以此建立相應的對應關系，MCGS稱之為動畫連接。當工業(yè)現場中測控對象的狀態(tài)（如：儲油罐的液面高度等）發(fā)生變化時，通過設備驅動程序將變化的數據采集到實時數據庫的變量中，該變量是與動畫屬性相關的變量，數值的變化，使圖形的狀態(tài)產生相應的變化（如大小變化）?，F場的數據是連續(xù)被采集進來的，這樣就會產生逼真的動畫效果（如儲油罐的液面的升高和降低）。用戶也可編寫程序來控制動畫界面，以達到滿意的效果。l MCGS如何實施遠程多機監(jiān)控：MCGS提供了一套完善的網絡機制，可通過TCP/IP網、Modem網和串口網將多臺計算機連接在一起，構成分布式網絡測控系統，實現網絡間的實時數據同
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