施工組織設(shè)計(jì) (金升達(dá))

1、7過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)題目： 利用MCGS組態(tài)軟件 畫(huà)監(jiān)控畫(huà)面 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué) 號(hào) 0704100125 班級(jí) 自動(dòng)化1001 學(xué)生姓名 趙金梁 指導(dǎo)教師 朱志芳 二一三年十二月引言過(guò)程控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是采用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程工業(yè)控制（含管理）系統(tǒng)。從控制系統(tǒng)引入計(jì)算機(jī)，可以充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、邏輯判斷和記憶等功能完成多種控制任務(wù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜東芝規(guī)律。由于計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因此給定值和反饋要先經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，才能輸入計(jì)算機(jī)。但計(jì)算機(jī)接受了給定量和反饋量后，依照偏差值，按某種控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算（如PID運(yùn)算），計(jì)算結(jié)果（數(shù)字信號(hào)）在經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字 信

2、號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而完成對(duì)系統(tǒng)的控制作用。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，工藝條件越來(lái)越復(fù)雜。對(duì)過(guò)程控制的要求越來(lái)越高。過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以被控過(guò)程的特性為依據(jù)的。由于工業(yè)過(guò)程的復(fù)雜、多變，因此其特性多半屬多變量、分布參數(shù)、大慣性、大滯后和非線性等等。為了滿(mǎn)足上述特點(diǎn)與工藝要求，過(guò)程控制中的控制方法是十分豐富的。通常有單變量控制系統(tǒng)，也有多變量控制系統(tǒng)，有復(fù)雜控制系統(tǒng)，也有滿(mǎn)足特定要求控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，液體貯槽設(shè)備如進(jìn)料罐、成品罐、中間緩沖容器、水箱等應(yīng)用十分普遍，為保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，物料進(jìn)出需均衡，以保證過(guò)程的物料平衡，因此工藝要求貯槽內(nèi)的液位需維持在某個(gè)給定值上下，或在

3、某一小范圍內(nèi)變化，并保證物料不產(chǎn)生溢出，要求設(shè)計(jì)一個(gè)液位控制系統(tǒng)。 MCGS (Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶(hù)提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專(zhuān)用機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。MCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，普通工程人

4、員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開(kāi)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問(wèn)題，集中精力去解決工程問(wèn)題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專(zhuān)業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件綜述MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于 Windows 平臺(tái)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)，可運(yùn)行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系統(tǒng)。MCGS 為用戶(hù)提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)， 能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、 實(shí)

5、時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用 MCGS， 用戶(hù)無(wú)須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)， 就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。MCGS 具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化 、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS 5.1 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶(hù)設(shè)計(jì)和構(gòu)造

6、自己的應(yīng)用系統(tǒng)。 運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程， 以用戶(hù)指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶(hù)組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 MCGS的構(gòu)成MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。用戶(hù)的所有組態(tài)配置過(guò)程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶(hù)設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶(hù)組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，稱(chēng)為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶(hù)指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶(hù)組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒(méi)有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)就可以

7、離開(kāi)組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。 MCGS組態(tài)軟件的工作方式1.MCGS如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MCGS通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序是由VB、VC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的DLL（動(dòng)態(tài)連接庫(kù)）文件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(lái)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)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中的各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過(guò)程。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)占一個(gè)線程，達(dá)到互不干擾的目的。2.MCGS如何產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫(huà)屬性，如：一個(gè)長(zhǎng)方形的動(dòng)畫(huà)屬性有可見(jiàn)度，

8、大小變化，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫(huà)屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫(huà)效果。所謂動(dòng)畫(huà)屬性，實(shí)際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見(jiàn)度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。然而，我們?cè)诮M態(tài)環(huán)境中生成的畫(huà)面都是靜止的，如何在工程運(yùn)行中產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)效果呢？方法是：圖形的每一種動(dòng)畫(huà)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(kù)中，以此建立相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，MCGS稱(chēng)之為動(dòng)畫(huà)連接。詳細(xì)情況請(qǐng)參閱后面第四講中的動(dòng)畫(huà)連接。3.MCGS如何實(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(guò)TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺(tái)計(jì)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

9、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(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺(tái)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(hù)調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號(hào)、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。4.如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制：MCGS開(kāi)辟了專(zhuān)用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶(hù)運(yùn)行策略。MCGS提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶(hù)選用，通過(guò)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(chēng)為“用戶(hù)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(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫(huà)窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的

10、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。 MCGS繪制實(shí)際圖監(jiān)控畫(huà)面-模塊分析1、 液位傳感器測(cè)量環(huán)節(jié)2、上限、下限報(bào)警環(huán)節(jié)液位傳感器測(cè)量環(huán)節(jié)3、 報(bào)警實(shí)例設(shè)定下限值為5，上限值為20，報(bào)警畫(huà)面如下：（1）下限報(bào)警，綠燈轉(zhuǎn)換為綠色（2） 上限報(bào)警，綠燈轉(zhuǎn)換為綠色（3）正常工作課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)MCGS組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)方法有了初步的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我以后系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很大的作用。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)過(guò)程控制系統(tǒng)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才