【正文】 統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： PC 機(jī)裝有 MCGS西門子 S7200PLC雙容水箱系統(tǒng)液位變送器液位變送器PC/PPI專用電纜線圖 系統(tǒng)框結(jié)構(gòu)圖19 / 62 系統(tǒng)基本硬件構(gòu)成本設(shè)計中選用 CPU 224 DC/DC/DC PLC，數(shù)字量 14 入/10 出，模擬量I/O 物理區(qū)，有一個 RS485 通訊編程口。主要構(gòu)件包括：（1）雙容水箱 （2）PLC（西門子 S7200） （3）PC/PPI 專用電纜線（4）計算機(jī)（5）上,下位機(jī)軟件本系統(tǒng)中通過采用 MCGS 軟件，把指令傳給 PLC，由 PLC 對裝置進(jìn)行控制。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。如何對工程運(yùn)行流程實施有效控制：MCGS 開辟了專用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺計算機(jī)都要安裝一套 MCGS 工控組態(tài)軟件。MCGS 如何實施遠(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)將多臺計算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件17 / 62的快速傳遞。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，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(chǎn)生一定的動畫效果。 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。（6） 出于保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)的考慮,MCGS 很好地解決了授權(quán)及安全性問題, 依據(jù)系統(tǒng)的授權(quán), 用戶允許或禁止對系統(tǒng)進(jìn)行操作, 允許或禁止對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。該方法提高了系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)處理效率, 也為其他應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用提供了方便 [8]。對不同的外部硬件設(shè)備, 只需提供相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件, 系統(tǒng)的其他部分無須任何改動。（2） 真正的32位、多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng), 該系統(tǒng)支持WINDOWS的多任務(wù)技術(shù), 有效地優(yōu)化了計算機(jī)資源, 打印任務(wù)作為一個獨(dú)立工作而運(yùn)行于后臺, 實現(xiàn)多任務(wù)的并行處理。用戶在組態(tài)環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)配置,可創(chuàng)建或定義多達(dá)512個用戶策略,并生成數(shù)據(jù)庫文件在運(yùn)行環(huán)境下運(yùn)行。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、定時器、配方操作、多媒體輸出等。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。菜單設(shè)計設(shè)置工程屬性主控窗口15 / 62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：生成各種動畫顯示界面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。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。14 / 62 MCGS 組態(tài)軟件五大組成部分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、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成。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。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)圖 MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)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。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。(7) 實時運(yùn)行系統(tǒng)利用 Windows 多線程機(jī)制，在多線程內(nèi)完成事件管理，實時事務(wù)優(yōu)先級分派，實時調(diào)度算法(價值函數(shù)評估優(yōu)先級)，實時并發(fā)控制策略，歷13 / 62史數(shù)據(jù)緩沖轉(zhuǎn)儲以及主動機(jī)制等功。二者結(jié)合起來就能保證歷史數(shù)據(jù)的正常轉(zhuǎn)儲。一種是采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，盡可能使磁盤能存儲更大的數(shù)據(jù)量。緩沖區(qū)滿，才將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到磁盤上，緩沖區(qū)的大小，可以根據(jù)系統(tǒng)可用內(nèi)存和歷史數(shù)據(jù)的采樣周期而定。大規(guī)模，頻繁的磁盤調(diào)度不僅減慢系統(tǒng)的運(yùn)行，而且也降低磁盤的使用壽命，甚至造成系統(tǒng)癱瘓破壞。是按一定的策略將實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)值、報警事件、記錄事件進(jìn)行存儲，形成一種數(shù)據(jù)表。從而保證實時性。(4) 優(yōu)先級庫其功能在于評測實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級狀態(tài)，為事務(wù)調(diào)度提供依據(jù)。主動機(jī)制規(guī)則的編輯是系統(tǒng)組態(tài)的一部分。(3) 主動規(guī)則庫及其規(guī)則編輯系統(tǒng)報警與否的評測正是主動規(guī)則的體現(xiàn)。在物理層、邏輯層和視圖層上的數(shù)據(jù)模型和處理方式與實時數(shù)據(jù)管理基本相同，開發(fā)工具也相同。③將報警狀態(tài)及用戶對報警的響應(yīng)等信息通知整個系統(tǒng)，并將相關(guān)信息存入指定的歷史數(shù)據(jù)庫。報警數(shù)據(jù)庫的功能:①對從實時數(shù)據(jù)庫中獲取的數(shù)據(jù)對象的值或狀態(tài)，與報警數(shù)據(jù)庫中的報警設(shè)置值進(jìn)行比較，判斷是否產(chǎn)生報警。當(dāng)系統(tǒng)的 1/0 數(shù)據(jù)發(fā)生故障或故障狀態(tài)變化11 / 62時(如故障結(jié)束時)，系統(tǒng)的操作站通過聲音、文字、變色、圖形閃爍等方式通知操作人員，以引起注意。ADO 是目前在 Windows 環(huán)境中比較流行的客戶端數(shù)據(jù)庫編程技術(shù)。(1) 組態(tài)數(shù)據(jù)庫由于其主要用于系統(tǒng)項目工程的特殊配置，記錄項目中的設(shè)備配置情況，數(shù)據(jù)點(diǎn)的屬性，時間相關(guān)性等，考慮到充分利用操作系統(tǒng)的功能和現(xiàn)有成熟技術(shù)的廉價性，采用傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，用于記錄組態(tài)信息，以便構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。一旦系統(tǒng)進(jìn)入實時運(yùn)行模式，系統(tǒng)就根據(jù)事先定義的事務(wù)優(yōu)先級進(jìn)行執(zhí)行，不能動態(tài)增減。實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的運(yùn)行分為組態(tài)狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。實時數(shù)據(jù)庫運(yùn)行系統(tǒng)的基本功能就是根據(jù)組態(tài)數(shù)據(jù)庫的組態(tài)信息，構(gòu)造實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、事件庫、主動規(guī)則庫、優(yōu)先級庫、歷史數(shù)據(jù)庫及其緩沖區(qū)，并根據(jù)事務(wù)優(yōu)先級，創(chuàng)建事務(wù)處理線程，完成事務(wù)處理，且給外部應(yīng)用提供訪問接口。因此它需要存儲在磁盤中，以便下次啟動項目時，不需要重新配置。 在組態(tài)軟件中，實時數(shù)據(jù)庫的功能和要求又有其不同的特點(diǎn)。9 / 62組態(tài)環(huán)境圖形庫模塊 數(shù)據(jù)庫模塊 通信庫模塊報警顯示 圖形顯示 實時數(shù)據(jù)庫 歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)處理TCP/IP 通信MAC MODEMServer圖 軟件總體模塊關(guān)系而在軟件中需要配置的現(xiàn)場對象復(fù)雜多樣，與對象的數(shù)據(jù)交互方式也千差萬別，而且數(shù)量巨大，這就需要在監(jiān)控組態(tài)軟件中有一個實時數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)組織和管理的核心。MCGS 的工作原理與一般組態(tài)軟件的工作原理是一致的。 組態(tài)軟件中實時數(shù)據(jù)庫的基本工作原理工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件，其根本上是通過人機(jī)交互，在系統(tǒng)中配置需要監(jiān)控的對象。使用 MCGS，用戶無須具備計算機(jī)編程的知識，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完成一個運(yùn)行穩(wěn)定，功能成熟，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。8 / 62 組態(tài)軟件MCGS 是一套基于 Windows 平臺的，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)。并編寫 PID 控制策略。（3）針對設(shè)計中用到的硬件設(shè)備以及其特點(diǎn)做了簡單的介紹。（2）對于課題涉及到的控制系統(tǒng)做簡要介紹，分析關(guān)于雙容水箱系統(tǒng)的基本內(nèi)容。XML（Extensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語言）技術(shù)將被組態(tài)軟7 / 62件廠商善加利用，來改變現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，它的推廣也將改變現(xiàn)有組態(tài)軟件的某些使用模式，滿足更為靈活的應(yīng)用需求。在這種體系結(jié)構(gòu)下，應(yīng)用軟件以中間件或插件的方式被“安裝”在總線上，并支持熱插拔和即插即用。很多新的技術(shù)將不斷地被應(yīng)用到組態(tài)軟件當(dāng)中，組態(tài)軟件裝機(jī)總量的提高會促進(jìn)在某些專業(yè)領(lǐng)域?qū)Ｓ冒孳浖恼Q生，市場被自動地細(xì)分了。目前的組態(tài)軟件均產(chǎn)生于過程工業(yè)自動化，很多功能沒有考慮其他應(yīng)用領(lǐng)域的需求。這種應(yīng)用系統(tǒng)具有一些“傻瓜”型軟件的特征，用戶只需用組態(tài)軟件做一些系統(tǒng)硬件及其參數(shù)的配置，就可以自動生成某種特定模式的自動監(jiān)控系統(tǒng)，如果用戶對自動生成的監(jiān)控系統(tǒng)的圖形界面不滿意，還可以進(jìn)行任意修改和編輯，這樣既滿足了用戶對簡便性的要求，又同時配備比較完善的編輯工具。這也是現(xiàn)在仍然有很多用戶還在自己用 VB 編寫自動化監(jiān)控系統(tǒng)的主要原因。專用系統(tǒng)所占比例日益提高。類似 OPC 這樣的組織的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場總線、尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，大大簡化了異種設(shè)備間互連、開發(fā) I/O 設(shè)備6 / 62驅(qū)動軟件的工作量。用戶要求的多樣化，決定了不可能有哪一種產(chǎn)品囊括全部用戶的所有要求，直接用戶對監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面的需求不可能固定為單一的模式，因此直接用戶的監(jiān)控系統(tǒng)是始終需要“組態(tài)”和“定制”的。有的裝置直接內(nèi)嵌“Web Server”，通過以太網(wǎng)就可以直接訪問過程實時數(shù)據(jù)。歸根結(jié)底，應(yīng)用的帶動對其發(fā)展起著最為關(guān)鍵的推動作用。在圖形及組態(tài)方案、數(shù)據(jù)點(diǎn)管理、網(wǎng)絡(luò)功能、通信功能、管理方面、加鎖設(shè)計等方面各具特色。以上幾種監(jiān)控軟件都具備工業(yè)生產(chǎn)過程的動態(tài)可視化控制；生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和管理；生產(chǎn)過程監(jiān)控報警；報表功能；基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的上傳和相應(yīng)控制等基本功能。（6）MCGS ： MCGS(Monitor and Control Generated System)是由北京昆侖通態(tài)自動化軟件公司開發(fā)的一套基于Windows平臺，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)。32位，在體系結(jié)構(gòu)上就已經(jīng)具備了較為明顯的先進(jìn)性，其最大的特征之一就是其基于真正意義的分布式實時數(shù)據(jù)庫的三層結(jié)構(gòu)，而且其實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)可作為組態(tài)的活結(jié)構(gòu)。后，又開發(fā)出了16位Windows版的力控。只是因為早期力控一直沒有作為正式商品廣泛推廣，所以并不為大多數(shù)人所知。Controx同時提供網(wǎng)絡(luò)支持和WevServer功能。作為國內(nèi)最早加入OPC組織的軟件開發(fā)商，Controx內(nèi)建OPC支持，并提供數(shù)十種高性能驅(qū)動程序。組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動程序。(3) 組態(tài)王：組態(tài)王是國內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司（更早的品牌多數(shù)已經(jīng)湮滅） 。WinCC內(nèi)嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。iFiX的OPC組件和驅(qū)動程序同樣需要單獨(dú)購買。在iFiX中，Intellution的產(chǎn)品與Microsoft的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了緊密的集成。原有的Script語言改為VBA（Visual BasicFor Application） ，并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA開發(fā)環(huán)境。下面就對幾種組態(tài)軟件分別進(jìn)行介紹：(1) Fix：Intellution公司以Fix組態(tài)軟件起家，1995年被愛默生收購，現(xiàn)在是愛默生集團(tuán)的全資子公司，概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動程序。 組態(tài)軟件的特點(diǎn)：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性，用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學(xué)易用） ，通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝3 / 62起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)） ，就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I／O驅(qū)動、開放式的數(shù)據(jù)庫和界面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 組態(tài)軟件的組成、功能和特點(diǎn)組態(tài)軟件主要包括人機(jī)界面軟件（HMI） 、基于PC的控制軟件以及生產(chǎn)執(zhí)行管理軟件。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供用于快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)的軟件工具。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。 在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）來實現(xiàn)的。并且由于計算機(jī)技術(shù)和 DCS 技術(shù)的迅速發(fā)展，組態(tài)軟件成為了自動化系統(tǒng)的主力軍。因此，組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)信息交流的橋梁，是最基本的數(shù)據(jù)采集和顯示環(huán)節(jié)，其角色不僅是一個圖形顯示軟件，而且是連接現(xiàn)場數(shù)據(jù)和企業(yè)ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃系統(tǒng)）的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。組態(tài)的主要內(nèi)涵是HMI，是使用者與機(jī)器間傳達(dá)和接收信息的一個接口，是通過專用軟件定義系統(tǒng)的過程，以解決人機(jī)對話界面問題。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來。關(guān)鍵詞： MCGS 組態(tài)軟件 雙容水箱 監(jiān)控系統(tǒng)II / 62Monitoring System of Double Capacity Water Tank of Configuration Software Based on MCGSAbstractThe monitoring configuration software is facing the software platform tool of the monitoring and data collection. By using it, the monitoring system of above machine can be constructed and formed rapidly and conveniently. And, the development period of industrial monitoring software will greatly shorten and the development effic