【文章內(nèi)容簡介】 新項(xiàng)目的開發(fā)表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，信息化社會將為組態(tài)軟件帶來更多的市場機(jī)會。影響組態(tài)軟件發(fā)展的因素。軟件質(zhì)量是影響產(chǎn)品發(fā)展的主要因素。在競爭不斷加劇的今天，企業(yè)規(guī)模、科研開發(fā)的投入量、質(zhì)量體系建設(shè)情況等對組態(tài)軟件的質(zhì)量影響甚大。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4第 2 章 控制系統(tǒng)設(shè)備簡介 加熱反應(yīng)爐簡介 反應(yīng)爐控制的過程系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后，按啟動按鈕 SB1 后，進(jìn)入送料階段。在送料階段中使得排氣閥 Y1 和進(jìn)料閥 Y2 打開系統(tǒng)自動向加熱反應(yīng)爐中注入反應(yīng)物，當(dāng)反應(yīng)爐內(nèi)的反應(yīng)物的液位到達(dá)上液位傳感器 X3 時(shí)系統(tǒng)自動關(guān)閉排氣閥 Y1和進(jìn)料閥 Y2，些時(shí)系統(tǒng)停止對反應(yīng)爐中送料，系統(tǒng)延時(shí) 10s，使得反應(yīng)爐內(nèi)的物料均勻。定時(shí) 10s 后氮?dú)忾y Y3 自動打開，爐內(nèi)壓力升高，當(dāng)爐內(nèi)壓力升高到 80Pa 時(shí)壓力變送器 X4 動作，此時(shí)停止氮?dú)忾y Y3 對反應(yīng)爐內(nèi)注入氮?dú)猓到y(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)階段。在反應(yīng)階段中加熱電源 Y5 接通，系統(tǒng)溫度緩慢升高。當(dāng)溫度升高到一定值 80℃時(shí)溫度變送器 X2 動作，使得電源 Y5 斷開，并段延時(shí) 10S，使得爐內(nèi)的反應(yīng)物充分反應(yīng)完，系統(tǒng)進(jìn)入泄料階段。在泄料階段中系統(tǒng)自動打開排氣閥 Y1 和泄料閥 Y4，使反應(yīng)爐內(nèi)壓力、溫度降低，并收集有用的氣體。同時(shí)爐內(nèi)的反應(yīng)后的物料通過泄料閥 Y4 泄出后。系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一反應(yīng)循環(huán)。 加熱反應(yīng)爐原理圖加熱反應(yīng)爐系統(tǒng)原理圖由三個(gè)部分組成：動作輸入部分（如按鈕輸入） 、動作輸出部分（如閥門） 、顯示輸出部分（如指示燈和數(shù)據(jù)） 。原理圖通過按鈕輸入控制閥門和顯示輸出，如圖 所示。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5圖 加熱反應(yīng)爐原理 加熱反應(yīng)爐的 I/O 分配加熱反應(yīng)爐的 I/O 分配由輸入輸出設(shè)備兩大部分組成。其中輸入包括按鈕和傳感器等設(shè)備，輸出包括閥門和指示燈等設(shè)備，如表 所示。表 加熱反應(yīng)爐的 I/O 分配輸入設(shè)備 輸出設(shè)備啟動按鈕 SB1 排氣閥 Y1停止按鈕 SB2 進(jìn)氣閥 Y2復(fù)位按鈕 SB3 氮?dú)忾y Y3低液位傳感器 X1 泄料閥 Y4溫度傳感器 X2 電源 Y5上液位傳感器 X3 報(bào)警燈 Y6壓力傳感器 X4 MCGS 組態(tài)軟件的介紹 組態(tài)軟件的功能及特點(diǎn)MCGS 組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納為：（1）概念簡單，易于理解和使用。（2）功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)。（3）實(shí)時(shí)性與并行處理。（4）建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。（5）利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面。以圖像、圖符、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，為操作員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)警等有關(guān)信息。（6）引入“運(yùn)行策略”的概念。復(fù)雜的工程作業(yè)，運(yùn)行流程都是多分支的。用傳統(tǒng)的編程方法實(shí)現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯(cuò)。（7）MCGS 系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要功能部件以構(gòu)成形式來構(gòu)造。不同的構(gòu)造有著不同的功能，且各自獨(dú)立。三種基本類型的構(gòu)件完成 MCGS 系統(tǒng)的三大部分的所有工作。（8）MCGS 中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時(shí)，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫；運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)對象、報(bào)警信息的存儲也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率，同時(shí)也使其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成1．MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由“MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“MCGS 運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序 支持，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(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為 [7]。MCGS 的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與 MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。MCGS 運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。2．MCGS 組態(tài)的工程組成MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。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(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)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(shè)計(jì)封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)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(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。3．MCGS 組態(tài)軟件的工作方式MCGS 如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MCGS 通過設(shè)備驅(qū)動程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動程序是由 VB 程序設(shè)計(jì)語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來或發(fā)送出去。MCGS 負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7的設(shè)備驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過程。每個(gè)驅(qū)動程序獨(dú)占一個(gè)線程，達(dá)到互不干擾的目的。MCGS 如何產(chǎn)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。所謂動畫屬性，實(shí)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(shù)。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(yùn)行中產(chǎn)生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個(gè)“表達(dá)式”設(shè)定欄，在該欄中設(shè)定一個(gè)與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系，MCGS 稱之為動畫連接 [8]。當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場中測控對象的狀態(tài)（如：反應(yīng)爐的液面高度等）發(fā)生變化時(shí)，通過設(shè)備驅(qū)動程序?qū)⒆兓臄?shù)據(jù)采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的變量中，該變量是與動畫屬性相關(guān)的變量，數(shù)值的變化，使圖形的狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的變化（如大小變化）?，F(xiàn)場的數(shù)據(jù)是連續(xù)被采集進(jìn)來的，這樣就會產(chǎn)生逼真的動畫效果（如反應(yīng)爐中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(dá)到滿意的效果。（1）MCGS 實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控MCGS 提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過 TCP/IP 網(wǎng)、Modem 網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時(shí)，可利用 MCGS 提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)的每一臺計(jì)算機(jī)都要安裝一套 MCGS 工控組態(tài)軟件。MCGS 把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。（2）對工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制MCGS 開辟了專用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。 MCGS 提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式，避免了煩瑣的編程工作。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8第 3 章 控制畫面的創(chuàng)建 工程的建立建立工程步驟：（1）進(jìn)入 MCGS 組態(tài)環(huán)境。（2）單擊“文件”菜單，彈出下拉菜單，單擊“新建工程”如圖 所示。（3）單擊“文件”菜單，彈出下拉菜單，單擊“工程另存為”，彈出文件保存窗口。在文件名一欄輸入工程名“加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)”，單擊“保存”按鈕，工程建立完畢。圖 文件下拉菜單 變量的定義 變量的分配變量定義前需要對系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定需要的變量，本系統(tǒng)至少需要 20 個(gè)變量，見表 。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9表 變量分配表名字 類型 注釋SB1 開關(guān)型 啟動反應(yīng)爐SB2 開關(guān)型 停止反應(yīng)爐SB3 開關(guān)型 復(fù)位反應(yīng)爐X1 開關(guān)型 下液面是否超值X2 開關(guān)型 爐內(nèi)溫度是否超值X3 開關(guān)型 上液面是否超值X4 開關(guān)型 爐內(nèi)壓力是否超值Y1 開關(guān)型 排氣閥打開或關(guān)閉Y2 開關(guān)型 進(jìn)料閥打開或關(guān)閉Y3 開關(guān)型 氮?dú)忾y打開或關(guān)閉Y4 開關(guān)型 泄放閥打開或關(guān)閉Y5 開關(guān)型 加熱電源打開或關(guān)閉水 數(shù)值型 動畫參數(shù)爐內(nèi)水的高度溫度 數(shù)值型 爐內(nèi)溫度值壓力 數(shù)值型 爐內(nèi)壓力值數(shù)據(jù)組 組對象 數(shù)據(jù)對象組ZHV1 開關(guān)型 定時(shí)器時(shí)間到ZHV2 開關(guān)型 定時(shí)器啟動ZHV3 數(shù)值型 定時(shí)器當(dāng)前值報(bào)警燈 開關(guān)型 檢查反應(yīng)爐是否報(bào)警 變量的定義步驟（1）單擊工作臺中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”選項(xiàng)卡，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口頁。（2）單擊工作臺右側(cè)“新增對象”按鈕，在數(shù)據(jù)對象列表中立刻出現(xiàn)了一個(gè)新數(shù)據(jù)對象，如圖 所示。（3）選中數(shù)據(jù)對象，單擊右側(cè)“對象屬性”按鈕或直接雙擊該數(shù)據(jù)對象，彈出“數(shù)據(jù)對象屬性”設(shè)置窗口。（4）將“對象名稱”改為 X1；“對象初”改為 0；對象類型改為開關(guān)型；“對象內(nèi)容注釋”欄填入：下液面是否超過值，如圖 所示。（5）單擊“確定”按鈕。（6）重復(fù)（2）到（5），定義其他 20 個(gè)變量。（7）單擊“保存”按鈕。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10圖 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫圖 數(shù)據(jù)對像屬性設(shè)置 控制畫面的設(shè)計(jì)與制作按照 MCGS 組態(tài)軟件的要求，建立并編輯自動控制畫面如圖 示。畫面畫出了加熱反應(yīng)爐的簡單示意圖，并設(shè)計(jì)了十三個(gè)指示燈，分別代表低液位傳感器、溫度變送器、上液位傳感器、壓力變送器、排氣閥、進(jìn)料閥、氮?dú)庑狗砰y、報(bào)警燈、啟動按鈕、停止按鈕、復(fù)位按鈕和加熱爐電源的情況，運(yùn)行時(shí)，指示燈隨之做出相應(yīng)指示。圖中還設(shè)計(jì)了八個(gè)按鈕。分別代表啟動、停止、復(fù)位、下一頁、X1 、X2 、XX4。其中 XXXX4 這幾個(gè)按鈕分別代表與之對應(yīng)的傳感器情況，用來模擬傳感器信號；用鼠標(biāo)點(diǎn)擊啟動、停止、復(fù)位這幾個(gè)按鈕可對系統(tǒng)進(jìn)行控制操作。在軟件中可以利用這些按鈕來進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試（注：當(dāng)調(diào)試完成后，安裝板卡，接通實(shí)際對象，這些按鈕可以去掉）。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11 畫面建立（1）單擊屏幕上角的工作臺圖標(biāo)，彈出工作