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过程控制系统监控软件设计

计算机技术和网络技术的飞速发展,为工业自动化开辟了广阔的发展空间,用户可以方便快捷 地组建优质高效的监控系统,并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术,使系统更加安 全可靠,在这方面,MCGS 工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。

MCGS(Monitor and Control Generated System,通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计

算机监控系统的组态软件,它能够在基于 Microsoft 的各种 32 位 Windows 平台上运行,通过对现 场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际 工程问题的方案,在工业控制领域有着广泛的应用。

3.3.1 MCGS 组态软件的功能和系统构成 3.3.1.1 MCGS 工控组态软件的功能和特点

MCGS 是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件,具有功能完善、操作 简便、可视性好、可维护性强的突出特点。

(1)概念简单,易于理解和使用。用户可避开复杂的计算机软硬件问题,集中精力解决工程 本身的问题,按照系统的规定,组态配置出高性能、高可靠性、高度专业化的上位机监控系统。

(2)功能齐全,便于方案设计。MCGS 为解决工程监控问题提供了丰富多样的手段,从设备 驱动(数据采集)到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出、曲线显示等各个环节,

均有丰富的功能组件和常用图形库可供选用,用户只需根据工程作业的需要和特点,进行方案设计 和组态配置,即可生成用户应用软件系统。

(3)实时性与并行处理。MCGS 充分利用了 Windows 操作平台的多任务、按优先级分时操作 的功能,使 PC 机广泛应用于工程测控领域。

(4)建立实时数据库,便于用户分步组态,保证系统安全可靠运行。MCGS 组态软件由主控 窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成。其中的“实时数据库”是整个系 统的核心。实时数据库是一个数据处理中心,是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区。

各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据,并完成自己的差错控制。

(5)“设备工具箱”功能。针对外部设备的特征,用户从中选择某种“构件”,设置于设备窗 口内,赋予相关的属性,建立系统与外部设备的连接关系,即可实现对该种设备的驱动和控制。不 同的设备对应于不同的构件,所有的设备构件均通过实时数据库建立联系,而建立时又是相互独立 的,即对某一构件的操作或改动,不影响其他构件和整个系统的结构。

(6)“面向窗口”的设计方法,增加了可视性和可操作性。以窗口为单位,构造用户运行系统 的图形界面,使得 MCGS 的组态工作既简单直观,又灵活多变。

(7)利用丰富的“动画组态”功能,快速构造各种复杂生动的动态画面。

(8)引入“运行策略”的概念。

(9)MCGS 系统由五大功能部件组成,主要的功能部件以构件的形式来构造。不同的构件有 着不同的功能,且各自独立。三种基本类型的构件(设备构件、动画构件、策略构件)完成了 MCGS 系统三大部分(设备驱动、动画显示和流程控制)的所有工作。用户也可以根据需要,定制特定类 型构件,使 MCGS 系统的功能得到扩充。这种充分利用“面向对象”的技术,大大提高了系统的 可维护性和可扩充性。

(10)支持 OLE Automation 技术。MCGS 允许用户在 Visual Basic 中操作 MCGS 中的对象,

提供了一套开放的可扩充接口,用户可根据自己的需要用 VB 编制特定的功能构件来扩充系统 的功能。

(11)MCGS 中数据的存储不再使用普通的文件,而是用数据库来管理一切。组态时,系统 生成的组态结果是一个数据库;运行时,数据对象、报警信息的存储也是一个数据库。利用数据库 来保存数据和处理数据,提高了系统的可靠性和运行效率,同时,也使其他应用软件系统能直接处

理数据库中的存盘数据。

(12)设立“对象元件库”,解决了组态结果的积累和重新利用问题。

(13)提供对网络的支持。

3.3.1.2 MCGS 组态软件的系统构成

MCGS 组态软件由“MCGS 组态环境”和“MCGS 运行环境”两个系统组成。两部分互相独 立,又紧密相关,如图 3-31 所示。

图 3-31 MCGS 组态软件的系统构成

MCGS 组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序 McgsSet.exe 支持,其存放于 MCGS 目录的 Program 子目录中。用户在 MCGS 组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制 流程、编制工程打印报表等全部组态工作后,生成扩展名为.mcg 的工程文件,又称为组态结果数 据库,其与 MCGS 运行环境一起,构成了用户应用系统,统称为“工程”。

MCGS 运行环境是用户应用系统的运行环境,由可执行程序 McgsRun.exe 支持,其存放于 MCGS 目录的 Program 子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。

MCGS 组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五 部分构成,每一部分分别进行组态操作,完成不同的工作,具有不同的特性。

3.3.2 MCGS 组态软件的安装运行

MCGS 组态软件是专为标准 Microsoft Windows 系统设计的 32 位应用软件。因此,它必须运 行在 Microsoft Windows 95、Windows NT 4.0或以上版本的 32 位操作系统中。推荐使用中文 Windows 98、中文 Windows NT 4.0 或以上版本的操作系统。

菜单中,选择“运行”命令,运行光盘中的 AutoRun.exe 文件),MCGS 安装程序窗口如图 3-32 所示。

图 3-32 MCGS 安装程序窗口

(3)在安装程序窗口中选择“安装 MCGS 组态软件通用版”,启动安装程序。

(4)安装程序将提示指定安装目录,用户不指定时,系统默认安装到 D:\MCGS 目录下。

(5)MCGS 系统文件安装完成后,安装程序要建立象标群组和安装数据库引擎。

(6)安装过程完成后,安装程序将弹出“安装完成”对话框,上面有两个复选框,重新启动 计算机和不启动计算机。一般在计算机上初次安装时需要选择重新启动计算机。单击“完成”按钮,

将结束安装程序的运行。

(7)安装完成后,Windows 操作系统的桌面上添加如图 3-33 所示的两个图标,分别用于启动 MCGS 组态环境和运行环境。

(8)同时,Windows 开始菜单中也添加了相应的 MCGS 程序组,如图 3-34 所示。MCGS 程 序组包括五项:MCGS 组态环境、MCGS 运行环境、MCGS 电子文档、MCGS 自述文件以及卸载 MCGS 组态软件。运行环境和组态环境为软件的主体程序,自述文件描述了软件发行时的最后信 息,MCGS 电子文档则包含有关 MCGS 的最新帮助信息。

图 3-33 MCGS 桌面图标 图 3-34 MCGS 程序组 3.3.2.2 MCGS 组态软件的运行

MCGS 系统分为组态环境和运行环境两个部分。文件 McgsSet.exe 对应于 MCGS 系统的组态 环境,文件 McgsRun.exe 对应于 MCGS 系统的运行环境。此外,系统还提供了几个组态完好的样

例工程文件,用于演示系统的基本功能。

MCGS 系统安装完成后,在用户指定的目录(或系统缺省目录 D:\MCGS)下创建有三个子目 录:Program、Samples 和 Work。组态环境和运行环境对应的两个执行文件以及 MCGS 中用到的设 备驱动、动画构件及策略构件存放在子目录 Program 中,样例工程文件存放在 Samples 目录下,

Work 子目录则是用户的默认工作目录。

分别运行执行程序 McgsSet.exe 和 McgsRun.exe,就能进入 MCGS 的组态环境和运行环境。安 装完毕后,运行环境能自动加载并运行样例工程。用户可根据需要创建和运行自己的新工程。

3.3.3 MCGS 组态软件的组态过程 3.3.3.1 组建工程的一般过程

(1)工程项目系统分析。分析工程项目的系统构成、技术要求和工艺流程,弄清系统的控制 流程和测控对象的特征,明确监控要求和动画显示方式,分析工程中的设备采集及输出通道与软件 中实时数据库变量的对应关系,分清哪些变量是要求与设备连接的,哪些变量是软件内部用来传递 数据及动画显示的。

(2)工程立项搭建框架。MCGS 称为建立新工程。主要内容包括:定义工程名称、封面窗口 名称和启动窗口(封面窗口退出后接着显示的窗口)名称,指定存盘数据库文件的名称以及存盘数 据库,设定动画刷新的周期。经过此步操作,就在 MCGS 组态环境中建立了由五部分组成的工程 结构框架。封面窗口和启动窗口也可等到建立了用户窗口后,再行建立。

(3)设计菜单基本体系。为了对系统运行的状态及工作流程进行有效的调度和控制,通常要 在主控窗口内编制菜单。编制菜单分两步进行,第一步首先搭建菜单的框架,第二步再对各级菜单 命令进行功能组态。在组态过程中,可根据实际需要,随时对菜单的内容进行增加或删除,不断完 善工程的菜单。

(4)制作动画显示画面。动画制作分为静态图形设计和动态属性设置两个过程。前一部分类 似于“画画”,用户通过 MCGS 组态软件中提供的基本图形元素及动画构件库,在用户窗口内“组 合”成各种复杂的画面。后一部分则设置图形的动画属性,与实时数据库中定义的变量建立相关性 的连接关系,作为动画图形的驱动源。

(5)编写控制流程程序。在运行策略窗口内,从策略构件箱中,选择所需功能策略构件,构 成各种功能模块(称为策略块),由这些模块实现各种人机交互操作。MCGS 还为用户提供了编程 用的功能构件(称之为“脚本程序”功能构件),使用简单的编程语言,编写工程控制程序。

(6)完善菜单按钮功能。包括对菜单命令、监控器件、操作按钮的功能组态;实现历史数据、

实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能;建立工程安全机制等。

实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能;建立工程安全机制等。

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