MCGS 组态软件
——水位控制系统分析
专业及班级： 10级自动化2班
姓 名： 孙修才
学 号： 1005075044
完 成 时间：
摘要
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工控组态软件是一套32位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。
【关键词】 ： MCGS 组态软件 水位控制 控制运行
正文：
一、MCGS 简介
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，它充分利用了Windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
二、MCGS 特点
—概念简单，易于理解和使用。
功能齐全，便于方案设计。
实时性与并行处理。
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。
设立“设备工具箱”，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。
“面向窗口”的设计方法，增加了可视性和可操作性。
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。 引入“运行策略”的概念。复杂的工程作业，运行流程都是多分支的。 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。 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。
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。 设立“对象元件库”，解决了组态结果的积累和重新利用问题。
提供对网络的支持。
三、MCGS 工程的五大部分
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。
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个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。
设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。
用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。
实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS 工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。
运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（if „
then 脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。
四、 MCGS组态软件的工作方式
1. MCGS 与设备进行通讯。
2. MCGS 产生动画效果。
3. MCGS 实施远程多机监控。
4. 工程运行流程实施有效控制。
五、应用实例--水位控制系统
1.定义数据对象
实时数据库是MCGS 工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。 定义数据对象的内容主要包括：
（1） 指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围
（2）确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。
在开始定义之前，我们先对所有数据对象进行分析。在本样例工程中需要用到以下数据对象： 对象名称
水泵
调节阀
出水阀
液位1
液位2
液位1上限 类 型 开 关 型 开 关 型 开 关 型 数 值 型 数 值 型 数 值 型 注 释 控制水泵“启动”、“停止”的变量 控制调节阀“打开”、“关闭”的变量 控制出水阀“打开”、“关闭”的变量 水罐1的水位高度，用来控制1#水罐水位的变化 水罐2的水位高度，用来控制2#水罐水位的变化 用来在运行环境下设定水罐1的上限报警值
液位1下限
液位2上限
液位2下限
液位组 数 值 型 数 值 型 数 值 型 组 对 象 用来在运行环境下设定水罐1的下限报警值 用来在运行环境下设定水罐2的上限报警值 用来在运行环境下设定水罐2的下限报警值 用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件
2.动画连接
由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS 实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。 本样例中需要制作动画效果的部分包括：
1) 水箱中水位的升降。
2) 水泵、阀门的启停。
3) 水流效果。
水位升降效果是通过设置数据对象“大小变化”连接类型实现的。
3.设备连接
MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序。在本样例中，我们仅以模拟设备为例，简单地介绍一下关于MCGS 组态软件的设备连接，使用户对该部分有一个概念性的了解。本书将在后面的章节中对设备构件进行详细地介绍。
模拟设备是供用户调试工程的虚拟的设备。该构件可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号。其幅值和周期都可以任意设置。
4.编写控制流程
用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic 语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。
对于大多数简单的应用系统，MCGS 的简单组态就可完成。只有比较复杂的系统，才需要使用脚本程序，但正确地编写脚本程序，可简化组态过程，大大提高工作效率，优化控制过程。
本书将在“用户脚本程序”一章中详细介绍脚本程序的语法规则及用法。本节主要目的是想通过编写一段脚本程序实现水位控制系统的控制流程，从而使您熟悉脚本程序的编写环境。
下面先对控制流程进行分析：
① 当“水罐1”的液位达到9米时，就要把“水泵”关闭，否则就要自动启动“水泵”；
② 当“水罐2”的液位不足1米时，就要自动关闭“出水阀”，否则自动开启“出水阀”；
③ 当“水罐1”的液位大于1米，同时“水罐2”的液位小于6米就要自动开启“调节阀”，否则自动关闭“调节阀”。
5.报警显示
MCGS 把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。
6.报表输出
在工程应用中，大多数监控系统需要对设备采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表。所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来，如：实时数据报表、历史数据报表（班报表、日报表、月报表等）。数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出；数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。
7.曲线显示
在实际生产过程控制中，对实时数据、历史数据的查看、分析是不可缺少的工作。但对大量数据仅做定量的分析还远远不够，必须根据大量的数据信息，画出曲线，分析曲线的变化趋势并从中发现数据变化规律，曲线处理在工控系统中也是一个非常重要的部分。
8.MCGS安全机制
工业过程控制中，应该尽量避免由于现场人为的误操作所引发的故障或事故，而某些误操作所带来的后果有可能是致命性的。为了防止这类事故的发生，MCGS 组态软件提供了一套完善的安全机制，严格限制各类操作的权限，使不具备操作资格的人员无法进行操作，从而避免了现场操作的任意性和无序状态，防止因误操作干扰系统的正常运行，甚至导致系统瘫痪，造成不必要的损失。
六、总结
由于在此之前对MCGS 组态软件有些了解，所以本次报告主要介绍了MCGS 组态软件以及其应用实例。通过该组态软件可以模拟水位控制系统，保持水位的动态调整；要实施一个工控系统，组态软件模拟是必不可缺少的，在做一个系统是，整体的规划和布局也是同样重要；在设计要考虑到各种因素的影响以及对其实施对应的措施。
七、参考文献
【1】工控组态技术及应用—MCGS 李红萍 西安电子科技大学出版社
【2】网上资料
【3】组态软件 -- 图书馆查找资料
MCGS 组态软件
——水位控制系统分析
专业及班级： 10级自动化2班
姓 名： 孙修才
学 号： 1005075044
完 成 时间：
摘要
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工控组态软件是一套32位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。
【关键词】 ： MCGS 组态软件 水位控制 控制运行
正文：
一、MCGS 简介
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，它充分利用了Windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
二、MCGS 特点
—概念简单，易于理解和使用。
功能齐全，便于方案设计。
实时性与并行处理。
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。
设立“设备工具箱”，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。
“面向窗口”的设计方法，增加了可视性和可操作性。
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。 引入“运行策略”的概念。复杂的工程作业，运行流程都是多分支的。 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。 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。
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。 设立“对象元件库”，解决了组态结果的积累和重新利用问题。
提供对网络的支持。
三、MCGS 工程的五大部分
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。
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个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。
设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。
用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。
实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS 工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。
运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（if „
then 脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。
四、 MCGS组态软件的工作方式
1. MCGS 与设备进行通讯。
2. MCGS 产生动画效果。
3. MCGS 实施远程多机监控。
4. 工程运行流程实施有效控制。
五、应用实例--水位控制系统
1.定义数据对象
实时数据库是MCGS 工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。 定义数据对象的内容主要包括：
（1） 指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围
（2）确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。
在开始定义之前，我们先对所有数据对象进行分析。在本样例工程中需要用到以下数据对象： 对象名称
水泵
调节阀
出水阀
液位1
液位2
液位1上限 类 型 开 关 型 开 关 型 开 关 型 数 值 型 数 值 型 数 值 型 注 释 控制水泵“启动”、“停止”的变量 控制调节阀“打开”、“关闭”的变量 控制出水阀“打开”、“关闭”的变量 水罐1的水位高度，用来控制1#水罐水位的变化 水罐2的水位高度，用来控制2#水罐水位的变化 用来在运行环境下设定水罐1的上限报警值
液位1下限
液位2上限
液位2下限
液位组 数 值 型 数 值 型 数 值 型 组 对 象 用来在运行环境下设定水罐1的下限报警值 用来在运行环境下设定水罐2的上限报警值 用来在运行环境下设定水罐2的下限报警值 用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件
2.动画连接
由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS 实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。 本样例中需要制作动画效果的部分包括：
1) 水箱中水位的升降。
2) 水泵、阀门的启停。
3) 水流效果。
水位升降效果是通过设置数据对象“大小变化”连接类型实现的。
3.设备连接
MCGS组态软件提供了大量的工控领域常用的设备驱动程序。在本样例中，我们仅以模拟设备为例，简单地介绍一下关于MCGS 组态软件的设备连接，使用户对该部分有一个概念性的了解。本书将在后面的章节中对设备构件进行详细地介绍。
模拟设备是供用户调试工程的虚拟的设备。该构件可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号。其幅值和周期都可以任意设置。
4.编写控制流程
用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编程语法非常类似于普通的Basic 语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。
对于大多数简单的应用系统，MCGS 的简单组态就可完成。只有比较复杂的系统，才需要使用脚本程序，但正确地编写脚本程序，可简化组态过程，大大提高工作效率，优化控制过程。
本书将在“用户脚本程序”一章中详细介绍脚本程序的语法规则及用法。本节主要目的是想通过编写一段脚本程序实现水位控制系统的控制流程，从而使您熟悉脚本程序的编写环境。
下面先对控制流程进行分析：
① 当“水罐1”的液位达到9米时，就要把“水泵”关闭，否则就要自动启动“水泵”；
② 当“水罐2”的液位不足1米时，就要自动关闭“出水阀”，否则自动开启“出水阀”；
③ 当“水罐1”的液位大于1米，同时“水罐2”的液位小于6米就要自动开启“调节阀”，否则自动关闭“调节阀”。
5.报警显示
MCGS 把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。
6.报表输出
在工程应用中，大多数监控系统需要对设备采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表。所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来，如：实时数据报表、历史数据报表（班报表、日报表、月报表等）。数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出；数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。
7.曲线显示
在实际生产过程控制中，对实时数据、历史数据的查看、分析是不可缺少的工作。但对大量数据仅做定量的分析还远远不够，必须根据大量的数据信息，画出曲线，分析曲线的变化趋势并从中发现数据变化规律，曲线处理在工控系统中也是一个非常重要的部分。
8.MCGS安全机制
工业过程控制中，应该尽量避免由于现场人为的误操作所引发的故障或事故，而某些误操作所带来的后果有可能是致命性的。为了防止这类事故的发生，MCGS 组态软件提供了一套完善的安全机制，严格限制各类操作的权限，使不具备操作资格的人员无法进行操作，从而避免了现场操作的任意性和无序状态，防止因误操作干扰系统的正常运行，甚至导致系统瘫痪，造成不必要的损失。
六、总结
由于在此之前对MCGS 组态软件有些了解，所以本次报告主要介绍了MCGS 组态软件以及其应用实例。通过该组态软件可以模拟水位控制系统，保持水位的动态调整；要实施一个工控系统，组态软件模拟是必不可缺少的，在做一个系统是，整体的规划和布局也是同样重要；在设计要考虑到各种因素的影响以及对其实施对应的措施。
七、参考文献
【1】工控组态技术及应用—MCGS 李红萍 西安电子科技大学出版社
【2】网上资料
【3】组态软件 -- 图书馆查找资料