【導(dǎo)讀】近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。特別是微機(jī)己經(jīng)滲透到人們生活生產(chǎn)。今天，許多以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)測與控制系統(tǒng)正在控制著各種各樣的生產(chǎn)過。我國的一些主要行業(yè)，如石化、電力、冶金等已大量使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它可以。各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)這些任務(wù)，都是通過編寫程序。編寫程序不但工作量大、周期長，而且。容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期。監(jiān)控問題，方便有效的實(shí)現(xiàn)了泵站的自動(dòng)化監(jiān)控。我國水利系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用由于多種原因尚處于起步階段。之一，但這些計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)大多沒有真正充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。多年來，由于泵站運(yùn)行產(chǎn)生的是社會(huì)效益，其經(jīng)濟(jì)效益一直未被重視。大多數(shù)泵站采用繼電器邏輯控制、獨(dú)立的檢測裝置或儀表，這樣運(yùn)行方。事故發(fā)生后，由于信息量不足往往難以對事故原因。各控制之間有時(shí)不能進(jìn)行可靠的安全閉鎖，不能完全。組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以上對象也可在中央控制室操作。DDC控制比起模擬儀表控制

　　

【正文】 /O 設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將不斷被賦予新的內(nèi)容。 組態(tài)軟件的特點(diǎn) 組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、圖形顯示及人機(jī)對話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索管理、實(shí)時(shí)通信等多個(gè)任務(wù)要在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行。 組態(tài)軟件的使用者是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員。組態(tài)軟 件的主要目的是使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)不需要修改軟件程序的源代碼，因此在設(shè)計(jì)組態(tài)軟件時(shí)應(yīng)充分了解自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員的基本需求，并加以總結(jié)提煉，重點(diǎn)、集中解決共性問題。下面是組態(tài)軟件主要解決的問題。 如何與采集、控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來。 處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警 存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢。 各類報(bào)表的生成和打印輸出。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 42 為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 具有與第三方程序的接口、 方便數(shù)據(jù)共享。 自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員在組態(tài)軟件中只需填寫一些事先設(shè)計(jì)的表格，再利用圖形功能把被控對象（如反應(yīng)罐、溫度計(jì)、趨勢曲線、報(bào)表等）形象的畫出來，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與 I/O 設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。當(dāng)由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運(yùn)行后，與被控對象相連的 I/O 設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化會(huì)直接帶動(dòng)被控對象的屬性變化。若要對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行修改，也十分方便，這就是組態(tài)軟件的方便性。 從以上可以看出，組態(tài)軟件具有實(shí)時(shí)多任務(wù)、接口開放、使用靈活、功能多樣、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。 組態(tài)軟件 MCGS 全 中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件 (以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或MCGS).MCGS 工控組態(tài)軟件是一套 32 位工控組態(tài)軟件 ,可穩(wěn)定運(yùn)行于WINDOWS95/98/NT 操作系統(tǒng) ,集動(dòng)畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機(jī)熱備、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機(jī)械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域。 MCGS 組態(tài)件的功能和特點(diǎn) MCGS 是基于微軟公司的 WINDOWS95/NT 平臺(tái)，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。 MCGS 的全名為“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”，是 Monitor and control generated system 的縮寫。 MCGS 是為工業(yè)過程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是瞄準(zhǔn)高檔 PC 機(jī)和高檔主流操作系統(tǒng)，充分利用高檔 PC機(jī)的低價(jià)格、高性能來為工業(yè)應(yīng)用級(jí)的用戶提供安全、快速而可靠的服務(wù)。 MCGS充分利用了分布式計(jì)算機(jī)協(xié)同工作的技術(shù)來使 分散在不同地方的采集系統(tǒng)和工作站之間協(xié)同工作。通過不同 MCGS 工作站間可交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式采集和監(jiān)控，它為工程技術(shù)問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集、到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出、曲線顯示等環(huán)節(jié)均有功能組建和常用功能庫可供選用。用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和組態(tài)配置，即可生產(chǎn)用戶軟件系統(tǒng)，它具有良好的擴(kuò)充性，它的擴(kuò)充是基于微軟公司的 OLE 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。 VB、 VC 都充分支持 OLE 技術(shù)，用戶畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 43 可以在自己編織的軟件中，通過 OLE 自動(dòng)化調(diào)用來控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 庫的讀寫操作、運(yùn)行策略、用戶窗口及設(shè)備的運(yùn)行，同時(shí)可利用這些工具來開發(fā)擴(kuò)充構(gòu)件。 MCGS 的特點(diǎn)： (1)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為中心，在 MCGS 組態(tài)的工程中，需建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，便于用戶分布組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 MCGS 由五個(gè)部分組成，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的核心，在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)每一部分可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立建構(gòu)、互不相干。而在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各部分都通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)形成相互關(guān)聯(lián)的整體。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各部分及各功能物件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，也是各部分獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完 成自己的差錯(cuò)控制。 (2)MCGS 組態(tài)軟件是設(shè)備無關(guān)的，在 MCGS 組態(tài)軟件中設(shè)立了設(shè)備工具框，針對外部設(shè)備的特征，用戶從中選取某種構(gòu)建設(shè)置于設(shè)備窗口內(nèi)，并賦予相關(guān)屬性，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)對這種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和控制。不同的設(shè)備對應(yīng)不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，而建立時(shí)又是相互獨(dú)立的。對于某一構(gòu)件的操作和改動(dòng)，不會(huì)影響其它構(gòu)件和整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。用戶不必因?yàn)橥獠吭O(shè)備的局部改動(dòng)從而影響整個(gè)系統(tǒng)。 (3)MCGS 采用了面向窗口的設(shè)計(jì)思想，增加了可視性與可操作，以窗口為單位 構(gòu)造用戶系統(tǒng)的圖形界面，使得 MCGS 的組態(tài)工作既簡單，又靈活多變。 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) MCGS 組態(tài)軟件由“ MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“ MCGS 運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成，如下圖所示。兩個(gè)部分相互獨(dú)立，又緊密相關(guān)。 MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) : 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 44 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(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。 (1)主控窗 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、編織工程菜單、設(shè)計(jì)封面圖形、確定自動(dòng)啟動(dòng)窗口、設(shè)計(jì)動(dòng)畫刷新周期、指定數(shù)據(jù)庫存批文件名稱及存盤時(shí)間等。 (2)設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序、定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的變量。 (3)用戶窗口：用于設(shè)計(jì)工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 (4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：它是工程各部分的數(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)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(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對象。 (5)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。 組建工程的一般過程 (1)工程項(xiàng)目系統(tǒng)分析 分析工程項(xiàng)目的系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和測控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動(dòng)畫顯示方式，分析工程中的設(shè)備采集及輸出通道與軟件中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連 接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動(dòng)畫顯示的。 (2)工程立項(xiàng)搭建框架 MCGS 稱為建立新工程。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱 、封面窗口名稱和啟動(dòng)窗口名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設(shè)定動(dòng)畫刷新的周期。 (3)設(shè)計(jì)菜單基本體系 為了對系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)及工作流程進(jìn)行有效的調(diào)度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編織菜單。 (4)制作動(dòng)畫顯示畫面 動(dòng)畫制作分為靜態(tài)圖形設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)屬性設(shè)置兩個(gè)過程。前一部分類似“畫面”，可通過組態(tài)軟件提供的基本圖形元素及動(dòng)畫構(gòu)建庫在用戶窗口內(nèi)“組合”各種畫面。后一部分則設(shè)置 圖形的動(dòng)畫屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫圖形的驅(qū)動(dòng)源。 (5)編寫控制流程程序 在運(yùn)行策略窗口內(nèi)，從策略構(gòu)建箱中，選擇所需功能 功能構(gòu)建用來編寫工程控制程序。 (6)完善菜單按鈕功能 包括對菜單命令、控制器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警信息輸出等功能；建立安全機(jī)制等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 45 (7)編寫程序調(diào)試工程 利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動(dòng)畫顯示和控制流程是否正確。 (8)連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 選定與設(shè)備相匹配的設(shè)備構(gòu)件，連接設(shè)備通道，確定數(shù)據(jù)變量 的數(shù)據(jù)處理方式，完成設(shè)備屬性的設(shè)置。 (9)工程完工綜合測試 最后測試工程各部分的工作情況，完成整個(gè)工程的組態(tài)工作。 系統(tǒng)組態(tài)軟件設(shè)計(jì) 組態(tài) 打開工程文件 為了保護(hù)工程開發(fā)人員的勞動(dòng)成果， MCGS 組態(tài)軟件提供了工程運(yùn)行“安全性”保護(hù)措施?？梢酝ㄟ^ 工具菜單中的“工程安全管理” 設(shè)定工程運(yùn)行的密碼和時(shí)間限制來保護(hù)工程開發(fā)者的勞動(dòng)成果。本設(shè)計(jì)通過設(shè)置密碼來進(jìn)行保護(hù)。 當(dāng)進(jìn)入 MCGS 打開工程文件“大型泵站計(jì)算機(jī)控制”時(shí)首先彈出對話框，要求輸入 工程密碼，系統(tǒng)認(rèn)定密碼準(zhǔn)確無誤時(shí)，方 能進(jìn)入工程內(nèi)部實(shí)施操作。這樣可以防止無關(guān)人員隨意進(jìn)入工程進(jìn)行非法操作和修改。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 46 組態(tài) 輸入密碼進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，在 工作臺(tái)中可以對主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、運(yùn)行策略進(jìn)行組態(tài)。下面是對用戶窗口的組態(tài)。其中水循環(huán)窗口是現(xiàn)場模擬狀態(tài)圖 ， 實(shí)時(shí)曲線是現(xiàn)場控制數(shù)據(jù)的曲線顯示， 報(bào)警顯示是對水位 超出正常值、水壓超出正常值 、水溫超出正常值的報(bào)警及 數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)顯示是對控制數(shù)據(jù)的 實(shí)時(shí)及歷史顯示，歷史曲線 是對所控?cái)?shù)據(jù)過去特定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的曲線顯示 。 控制 通過 在運(yùn)行策略中 腳本程序的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的模擬運(yùn) 行狀況。 本設(shè)計(jì)要求控制高位水箱的水位恒定 、冷水池水位保持在 正常水位附近 、 熱水池水位保持在正常水位附近、 冷水池水溫不高于 35 攝氏度、側(cè)噴本組的 流量保持在 300立方米 /小時(shí) 用組態(tài)軟件 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的 這些 模擬控制 都是通過腳本程序來實(shí)現(xiàn)的。 此外，在畫面中顯示的時(shí)間及自動(dòng)運(yùn)行 功能等也是通過腳本程序來實(shí)現(xiàn)的。下圖為腳本程序 的部分程序圖。 腳本程序的設(shè)置可以通過運(yùn)行策略中的循環(huán)策略功能構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 47 運(yùn)行 為了能夠直觀的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上位軟件畫面由以下畫面和組件構(gòu)成。 登錄： 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境時(shí)出現(xiàn)以下對話框 MCGS 組態(tài)軟件提供了一套完善的安全機(jī)制，用戶能夠自由組態(tài)控制菜單、按扭和退出系統(tǒng)的操作權(quán)限，只允許有操作權(quán)限的人員才能進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境并對某些功能進(jìn)行操作。例如本設(shè)計(jì)中只有負(fù)責(zé)人才能 進(jìn)行 用戶管理、修改密碼、退出系統(tǒng)、 手 動(dòng)和 自動(dòng)切換 操作。而 操作人員 不能進(jìn)行上述操作，但他可以進(jìn)行各窗口的切換、按鈕的操作等。非負(fù)責(zé)人和操作員不能進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)對其操作。 對于操作權(quán)限可以根據(jù)工程的具體情況由用戶 自己定義。 操作權(quán)限的設(shè)置 可以通過 MCGS 菜單選項(xiàng)工具中的用戶權(quán)限管理來設(shè)置 ，在設(shè)置完后還必須啟動(dòng)主控窗口中的 權(quán)限管理 和各種按鈕和 菜單的操作權(quán)限， 否則設(shè)置的權(quán)限是不起作用的。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 48 封面窗口： 當(dāng)進(jìn)入工程后，首先進(jìn)入 封面窗口，演示工程的封面窗口如下圖所示： 在窗口頂端有菜單欄： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 49 (1)用戶管理 用戶管理包括五個(gè)下拉菜單：登錄用戶、退出登陸、用戶管理、修改密碼、退出系統(tǒng)。通過這些菜單可以方便、快速、有效的執(zhí)行各種功能的命令。 (2)封面窗口 (3)水循環(huán) (4)數(shù)據(jù)顯示 (5)報(bào)警顯示 (6)實(shí)時(shí)曲線 (7)歷史曲線 菜單是用來在工程運(yùn)行情況下，切換不同窗口和執(zhí)行各種功能的命令，無論工程中切換到哪一個(gè)窗口，菜單都顯示在窗口的頂 端，這樣大大方便了用戶的操作。 水循環(huán)： 點(diǎn)擊水循環(huán)菜單，進(jìn)入水循環(huán)窗 。 水循環(huán)窗口是現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況的模擬反映。此界面直觀顯示了現(xiàn)場 設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。 自動(dòng)操作方式：由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成必要的操作過程。 當(dāng)按下自動(dòng)操作按鈕畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 50 時(shí)，水泵組啟動(dòng)運(yùn)行 。 手動(dòng)操作方式：控制系統(tǒng)的延時(shí)關(guān)系被解除，但聯(lián)鎖關(guān)系仍然存在。 當(dāng)水泵組啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，水泵顏色顯示藍(lán) 色 ，運(yùn)行指示燈為綠色 ,停止指示燈為灰色，水管中水開始流動(dòng)。若水泵 出現(xiàn) 過載 則 該泵 故障指示燈顯示為黃色，并且系統(tǒng) 自動(dòng) 停止過載泵（停止 指示燈 顯示紅色），切換到備用泵 （備用泵運(yùn) 行指示燈顯示綠色）。 高位水箱 水位發(fā)生變化時(shí)，通過高位水箱的指示儀表可以準(zhǔn)確的看到水箱水位的具體數(shù)值，并且有報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生（指示燈閃爍） ,系統(tǒng)根據(jù)信息可以自動(dòng)作出反應(yīng)讓水位恢復(fù)到恒值 。 冷水池水溫 可以通過水溫指示儀表看到具體值，當(dāng)溫度 高于 35℃時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào) (相應(yīng)的指示燈閃爍 )，并且系統(tǒng)自動(dòng)降溫使水溫低于 35℃ 。 熱水池水位超過上下限時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào) （相應(yīng)指示燈閃爍）。 冷水池水位超過上下限時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào) （相應(yīng)指示燈閃爍 ） 。 系統(tǒng) 通過 自動(dòng) 與手動(dòng)按扭可以選擇自動(dòng)運(yùn)行方式與手動(dòng)運(yùn)行方式。 在水循環(huán)窗口底部有狀態(tài)條： （ 1） F1水循環(huán) （ 2） F2實(shí)時(shí)曲線 （ 3） F3歷史曲線 （ 4） F4歷史數(shù)據(jù) （ 5） F5封面窗口 （ 6） F6退出系統(tǒng) 底