01目的

·了解MCGS嵌入版組態軟件的組態過程、操作方法和實現功能等環節；

·熟悉MCGS嵌入版組態軟件的動畫制作、控制流程的設計、腳本程序的編寫、數據對象的設計等多項組態操作；

·學會使用MCGS嵌入版組態軟件設計實現對模擬工廠監控系統控制的全過程。

02設備

·計算機1臺、MCGS嵌入版組態軟件1套、TP717B型MCGS觸摸屏1臺、數據通信線2根、西門子S7-200PLC 1臺、V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6軟件1套。

03工藝過程及控制要求

·1.工廠設備：1個電機、1個鍋爐、1個水灌、1個水池、四個傳感器、四個閥。

·2.工藝流程：第一階段;送料控制、第二階段;控制裝置加熱、第三階段;泄放控制。

·3.設計元件：1個測熱度的熱度計、1個測壓強的壓力計。

·4.控制方式：由MCGS觸摸屏控制。

·5.設置用戶權限管理、報警信息管理。

01工程框架結構

·MCGS嵌入版組態軟件設計模擬工廠監控系統，模擬工廠監控系統由8個用戶窗口組成分別是：監控裝置、實時曲線窗口、報警窗口、歷史曲  線窗口、實時數據表格窗口、歷史數據表格窗口、定時器窗口。模擬工  廠監控系統有三個控制過程分別是：送料控制過程、控制裝置加熱過程、泄放控制過程。

02工藝流程

·進入模擬工廠監控系統按啟動按鈕SB1后系統運行，按停止按鈕SB2后系統停止。工廠監控系統分三個階段 第一階段的送料控制，首先檢測下液面X1、爐內溫度X2、爐內壓力X4是否都為0，0則開啟排氣閥Y1和進料閥Y2。液位上升到上液位X3時，因關閉排氣閥Y1和進料閥Y2。延時10s，開啟氮氣閥Y3。最后當爐內壓力升到100時，開啟壓力變送器X4（即X4=1）和加熱爐電源Y5,關閉氮氣閥Y3。第二階段的控制裝置加熱過程，控制裝置電源Y5=1時，溫度計開始進行上升。其次當溫度計=100攝氏度時，開啟溫度變送器X2（即X2=1），關閉控制裝置電源Y5。第三階段的泄放控制，首先在第二階段基礎上延時10s，當前值1=10s時 打開泄放閥Y4和排氣閥Y1。當水位減少到小于70時，壓力表與溫度計開始降低。然后當溫度計與壓力表下降到0時，關閉壓力變送器X4和溫度變送器X2。當水位下降到0時，關閉排氣閥Y1、氮氣閥Y3、泄放閥Y4，定時器計時狀態都清0。最后當水池=80時，計時條件都置1。當水池=0時，定時器開始復位，當溫度變送器X2=1時，定時器1開始復位。

03建立工程

·進入MCGS 嵌入版組態軟件新建工程,并在菜單“文件”中選擇

“工程另存為”選項, 把新建工程存為: D：\MCGS\WORK\模擬工廠監控系統設計。進入MCGS 嵌入版組態軟件的組態平臺單擊“新建窗口”按鈕，分別創建8個新的用戶窗口以圖標形式顯示，分別命名為“監控裝置窗口”、“報警窗口”、“實時曲線窗口”、“歷史曲線窗口”、“實時報表窗口”、“歷史報表窗口”、“定時器”。用戶窗口如圖實訓5-1所示。

·選中新建窗口單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”， 將“窗口名稱”和“窗口標題”改為所需的名稱，在“窗口位置”中選中“最大化顯示”其他屬性設置不變，單擊“確認”退出完成。將其他窗口也進行相同的設置則新建窗口完成。用戶窗口運行效果圖如圖實訓5-2至圖實訓5-8所示。

 

圖實訓5-1 用戶窗口

 

圖實訓5-2 監控主窗口

 

圖實訓5-3 實時曲線窗口

 

圖實訓5-4 歷史曲線窗口

 

圖實訓5-5 歷史數據窗口

 

圖實訓5-6 定時器

 

圖實訓5-7 實時數據窗口

 

圖實訓5-8 報警窗口

·監控主窗口設計：在MCGS組態平臺上單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產生新“窗口0” 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”將“窗口名 稱”改為：控制裝置；將“窗口標題”改為：控制裝置；在“窗 口位置”中選中“最大化顯示”，其他不變，單擊“確認”。選中“控制裝置”，單擊“動畫組態”，進入動畫制作窗口。在該窗口中添加一個水罐、一個水池、一個液位灌、一個水泵、一個滑動輸入器、一個進料閥Y2、一個排氣閥Y1、一個泄放閥Y4、一個氮氣閥Y3、一個控制電源Y5、四個傳感器，一個壓強計、一個熱度計、二個定時器、一個開啟按鈕SB1和一個停止按鈕SB2。用10個指示燈和開關分別控制進料閥、排氣閥、泄放閥、氮氣閥、四個傳感器、水泵和控制裝置電源，2個指示燈分別控制2個定時器。在工具箱中分別選擇流動塊構件，當鼠標變為“十”拖動鼠標到適當大小，用流動塊連接各個器件完成的監控主窗口如圖實訓5-2所示。

04定義數據對象

·數據對象是構成實時數據庫的基本單元，建立實時數據庫的過程就是創建數據對象。定義數據對象包括：

·（1）指定數據對象的名稱、類型、初始值和數值范圍。

·（2）確定與數據變量存盤相關的參數，如存盤周期、存盤時間范圍等。

·打開工作臺的“實時數據庫”窗口標簽，進入實時數據庫窗口頁面。按“新增對象”按鈕，在窗口的數據變量列表中，增加新的數據變量，分別添加26個變量并進行屬性設置。鼠標點擊工作臺的“實時數據庫”窗口標簽，按“新增對象” 按鈕，在窗口的數據變量列表中，增加新的數據變量，選中變量，按“對象屬性”按鈕或雙擊選中變量，則打開對象屬性設置窗口。在實時數據庫添加水、水池、水罐、水泵、溫度計、壓強計、啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、低液位傳感器X1、溫度變送 器X2、上夜位傳感器X3、壓力變送器X4、進料閥Y2、排氣  閥Y1、泄放閥Y4、氮氣閥Y3、控制裝置電源Y5、定時器的  計時狀態、當前值、計時條件ZHV 1、復位條件ZHV2和定時器1的計時狀態1、當前值1、計時條件ZHV3、復位條件ZHV 4、液位組等實時數據庫的數據對象的建立。實時數據庫的數據對象見表實訓5-1所示。

表實訓5-1 實時數據庫列表

變量名	類型	初值	注釋
SB1	開關	0	開始狀態
SB2	開關	0	停止狀態
X1	開關	0	低液位傳感器X1狀態
X2	開關	0	溫度變送器X2狀態
X3	開關	0	上夜位傳感器X3狀態
X4	開關	0	壓力變送器X4狀態
X6	數值	0	表現水位狀態
Y1	開關	0	排氣閥Y1狀態
Y3	開關	0	氮氣閥Y3狀態
Y4	開關	0	泄放閥Y4狀態
Y5	開關	0	控制裝置電源Y5狀態
ZHV1	開關	0	定時器狀態
ZHV2	開關	0	定時器狀態
ZHV3	開關	0	定時條件
ZHV4	開關	0	定時復位
當前值1	數值	0	定時器1當前值
當前值2	數值	0	定時器2當前值
計數狀態1	開關	0	定時器1計數狀態
計數狀態2	開關	0	定時器2計數狀態

·數據對象的建立以液位組變量的屬性設置為例進行講解；進入組對象的基本屬   性，將對象名稱為：液位組；對象類型為：組對象；其他屬性設置不變。在組變 量的存盤屬性中，數據對象值的存盤選中定時存盤，存盤周期設為5秒。在組對  象成員中選擇所需添加的組變量成員。具體設置如圖實訓5-9至圖實訓5-11所示。

 

 

圖實訓5-9 液位組基本屬性窗口圖

 

圖實訓5-10 液位組成員選擇窗口

 

圖實訓5-11 滑動輸入器的基本屬性設置

05動畫連接

·上述過程創建完成后，模擬工廠監控系統還需要把各個圖素與數據庫中的相應變量建立聯系，才能使畫面動起來。建立動畫連接后，組態系統根據實時數據庫中的變量變化，圖形對象可以按照動畫連接的要求變化。以下是模擬工廠監控主窗口的動畫連接過程。

·（1）滑動輸入器的屬性設置：在“工具箱”中選中滑動輸入器圖標，當鼠標變為“十”后拖動鼠標到適當大小。在“滑動輸入器構件屬性設置”的“操作屬性”中，把對應數據對象的名稱改為水，可以通過單擊圖標，到庫中選或者自己輸入也可以；“滑塊在最右邊時對應的值”為80。在 “滑動輸入器基本屬性”

中 “滑塊指向”選中“指向左（上）”。“刻度與標注屬性”把“主劃線數目”改為6，其他屬性設置不變。如圖實訓5-12至圖實訓5-13所示。

·（2）水罐1的液位變量的屬性設置；在用戶窗口中雙擊自動窗口進入，選中水罐1變量并雙擊進入變量的單元屬性設置窗口。選中矩形，則會出現，單擊則進入動畫組態屬性設置窗口，把表達式的值改為水,最小表達式的值改為0, 最大表達式的值改為80。具體屬性設置參照如圖實訓5-11所示。

 

 

圖實訓5-12 滑動輸入器的屬性設置

 

 

圖實訓5-13水罐1變量的屬性設置

·（3）水罐、水池的液位變量的屬性設置；打開動畫組態屬性設置窗口連接相應 的變量，將最大變化百分比100，對應的表達式的值為80，其他屬性不變。水罐液位變量的屬性設置參照如圖實訓5-12  所示進行設置。而水池中最大變化百分比100，對應的表達式的值該為80即可。水池液位變量的屬性設置參照如圖實訓5-14所示進行設置。

 

 

圖實訓5-14水池變量的屬性設置

（4）開關型構件的屬性設置：在用戶窗口中雙擊自動窗口進入，選 中排氣閥Y1變量雙擊，則彈出單元屬性設置窗口。選中組合圖符單擊 則進入動畫組態屬性設置，按圖實訓5-15所示設置。其他的開關型變量的屬性設置如進料閥Y2變量、氮氣閥Y3變量、泄放閥Y4變量、控 制裝置電源Y5變量跟排氣閥Y1變量屬性設置相同，如圖實訓5-16、5-17所示。

 

 

圖實訓5-15 排氣閥Y1變量的屬性設置

 

 

圖實訓5-16 其他開關型變量的屬性設置

 

 

圖實訓5-17 閥門變量的屬性設置

·（5）流動塊構件屬性設置：在用戶窗口中雙擊自動窗口進入，選中水泵右側的 流動塊雙擊，則彈出流動塊構件屬性設置窗口。水泵右側的流動塊在流動塊構件屬性設置窗口中，表達式為：Y2，其他屬性不變。其余流動塊也相同進行設置  即可，如圖實訓5-18 所示。

 

 

圖實訓5-18 流動塊構件屬性設置

06運行策略設置

·在“運行策略”中，雙擊“循環策略”進入“策略屬性設置”，把“循環時間”設為：200ms，按確定即可。在策略組態中，單擊工具條中的“新增策略行” 圖標，再添加策略工具箱中的2個定時器策略和1個腳本程序策略。顯示 循環策略如圖實訓5-19所示。

 

 

圖實訓5-19 循環策略圖

·腳本程序的編寫是在循環策略窗口的腳本程序屬性設置窗口完成的。打開循環腳本編輯窗 口；設定循環時間為100ms，腳本程序如下進行編輯操作。腳本程序是用來完成特定操作 和處理的程序。腳本程序如下所示。

·IF Y2 = 1 THEN 水 = 水 + 0.5 ENDIF

·IF 水 > 80 THEN 水 = 80 ENDIF

·IF 水泵 = 1 THEN水罐 = 水罐 X 0.5 ENDIF

·IF X1 = 0 THEN水池 = 水池 X 0.5 ENDIF

·IF 水罐 < 0 AND 水池 < 0 THEN水池 = 0 and 水罐 = 0 ENDIF

·IF Y4 = 1 THEN 水 = 水 - 0.5 ENDIF

·IF 水 < 0 THEN 水 = 0 ENDIF

·IF 水泵 = 0 THEN水罐 = 水罐 + 0.5 ENDIF

 · IF Y4 = 1  THEN  水池 = 水池 + 0.5 ENDIF

·IF 水池 > 80 AND 水罐 > 80 THEN水池 = 80 and 水罐 = 80 ENDIF

·IF SB2 = 1 THEN Y1 = 0 and Y2 = 0 and Y3 = 0 and Y4 = 0 and Y5 = 0and水泵 = 0 ENDIF

·IF SB1 =1 THEN

·IF X1 = 0 AND X2 = 0 AND X4 = 0 THEN Y1 = 1and Y2 = 1and水泵 = 1 ENDIF

·IF X3 = 1 THEN Y1 = 0and Y2 = 0 and水泵 = 0 ENDIF

·IF 水 = 80 THEN X3 = 1 and ZHV1 = 1 ENDIF

·IF 計時狀態 = 1 THEN Y3 = 1 ENDIF

·IF Y3 = 1 THEN壓力表 = 壓力表 + 5 ENDIF

·IF 壓力表 > 100 THEN壓力表 = 100 ENDIF

·IF 壓力表 = 100 THEN X4 =1 ENDIF

·IF X4 = 1 THEN Y3 = 0 ENDIF

·IF X4 =1 THEN Y5 = 1 ENDIF

·IF Y5 = 1 THEN溫度計 = 溫度計 + 2 ENDIF

·IF 溫度計 > 100 THEN溫度計 = 100 ENDIF

·IF 溫度計 = 100 THEN X2 = 1 ENDIF

·IF X2 = 1 THEN ZHV3 = 1 ENDIF

·IF 當前值1 = 10 THEN X1 = 1 ENDIF

·IF 水 > 0 AND 水 < 70 THEN壓力表 = 壓力表 – 6 and 溫度計 = 溫度計 - 3 ENDIF

·IF 壓力表 < 0 AND 溫度計 < 0 THEN溫度計 = 0and 壓力表 = 0 ENDIF

·IF 溫度計 = 0 THEN X2 = 0 ENDIF

·IF 壓力表 = 0 THEN X4 = 0 and 計時狀態 = 0 ENDIF

·IF X1 = 1 THEN Y4 = 1and Y1 = 1 ENDIF

·IF 水 = 0 THEN X1 = 0and X3 = 0 ENDIF

·IF X2 = 1 THEN Y5 = 0 ENDIF

·IF Y4 = 0 THEN X1 = 0 ENDIF

·IF 水 = 0 THEN Y1 = 0 and Y4 = 0 and Y3 = 0 計時狀態1 = 0and 計時狀態 = 0and當前值1 = 0and 壓力表 = 0 and溫度計 = 0 ENDIF

·IF 水池 = 80 THEN ZHV2 = 1and ZHV4 = 1 ENDIF

·IF 水池 = 0 THEN ZHV2 = 0 ENDIF

·IF X2 = 1 THEN ZHV4 = 0 ENDIF

·ENDIF

·定時器的屬性設置：雙擊“定時器”進行基本屬性設置，連接相應的變量進行如下屬性設置。循環策略中有2個定時器，2個定時器設定值都改為10即可。其他的 定時器屬性設置參考圖實訓5-20所示進行相應的屬性設置。

 

 

 

圖實訓5-20 定時器屬性設置

07實時曲線與歷史曲線

·（1）實時曲線。

·實時曲線構件是用曲線顯示一個或多個數據對象數值的動畫圖形，象筆繪記錄儀一樣實時記錄數據對象值的變化情況。在MCGS嵌入版組態軟件的組態平臺上，在“用戶窗口”中雙擊“數據顯示”進入，在“工具箱”中單擊“實時曲線”圖標并拖放到適當位置調整大小。雙擊曲線，彈出“實時曲線構件屬性設置”窗口。雙擊曲線彈出“實時曲線構件屬性設置”窗口，在基本屬性中Y主劃線設為4，標注屬性時間單位為秒，最大值為80，畫筆屬性中連接3個液位并分別設置顏色。最后按F5或直接按下載運行的圖標，實時曲線的運行環境效果如圖實訓5-21所示。

 

 

 

 

圖實訓 5-21 實時曲線窗口

·（2）歷史曲線。

·歷史曲線構件是實現了歷史數據的曲線瀏覽功能。運行時， 歷史曲線構件能夠根據需要畫出相應歷史數據的趨勢效果圖。歷史曲線主要用于事后查看數據和狀態變化趨勢和總結規律。雙擊進入“歷史曲線”窗口在“工具箱”中單擊“歷史曲線”圖標， 拖放到適當位置并調整大小。雙擊歷史曲線構件彈出“歷史

曲線構件屬性設置”窗口，并對歷史曲線構其進行相應屬性設置。注意：“存盤數據”中的“組對象對應的存盤數據”在連接變量的過程 “運行組”的“高級屬性”周期和時間都改為1秒， 標注設置和曲線標識如圖實訓 5-22歷史曲線窗口所示。

 

 

 

 

圖實訓5-22歷史曲線窗口設置

08數據表格

·（1）實時數據表格。

·實時數據報表實時的將當前時間的數據變量按一定報告格式（用戶組態）顯示和打印，即：對瞬時量的反映，實時數據報表通過MCGS嵌入版組態軟件的實時表格構件來組態顯示實時數據報表。

·在“工具箱”中單擊“自由表格”圖標，拖放到桌面適當位置。

雙擊表格進入改變單元格大小，請把鼠標移到A與B或1與2 之間，當鼠標變化時拖動鼠標即可；單擊鼠標右鍵進行編輯與調整，如圖實訓5-23所示。在B1B10處單擊鼠標右鍵，單擊“連接”或直接按“F9”，再單擊鼠標右鍵從實時數據庫選取所要連接的變量雙擊或直接輸入。按“F5”或直接按工具條中下載運行圖標，進入運行環境效果，如圖實訓5-24所示。

 

圖實訓5-23實時數據表格創建窗口

 

圖實訓5-24實時數據表格運行環境效果圖

·（2）歷史數據表格

·歷史數據報表是從歷史數據庫中提取數據記錄，以一定格式顯示歷史數據。在MCGS嵌入 版組態軟件的工平臺上單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中雙擊“數據顯示”進入。在“工具箱”   中單擊“歷史表格”圖標拖放到窗口并雙擊表格進入屬性設置狀態，把鼠標移到在C1與C2之 間，當鼠標發生變化時，拖動鼠標改變單元格大小；拖動鼠標從到R2C1-R4C11，表格會 變黑。單擊“合并單元”  圖標出現反斜杠窗口，雙擊表格中反斜杠處，點擊鼠標右鍵彈出“數據庫連接”窗口，如圖實訓5-25所示。

 

 

圖實訓5-25 歷史數據表格運行環境效果創建窗口

·進入“數據庫連接”窗口并且單擊“基本屬性”中的“存盤數據源組態設  置”，彈出“數據源配置”，基本屬性中設置“顯示多頁記錄”數據來源“液位組”，顯示設置為各變量。具體屬性設置如圖實訓5-26所示。按F5 或直接按下載運行圖標，進入運行環境如圖實訓5-27所示。

 

 

 

 

 

圖實訓5-27歷史數據報表運行效果圖

在菜單“工具”中單擊“用戶權限管理”，彈出“用戶管理器”。點擊“用戶名”下面空白處，再單擊“新增用戶”會彈出“用戶屬性設置”，設置用戶名稱與密碼。

在MCGS嵌入版組態軟件的組態平臺上單擊“主控窗口”，選中“主控窗口”，并且單擊“系統屬性”，在“基本屬性”中單擊“權限設置” 按鈕，彈出“用戶權限設置”窗口。在“權限設置”按鈕下面選擇“進入 登錄，退出登錄”，菜單設置為有菜單。菜單管理效果圖如圖實訓5-28所示。

09主控窗口

·在MCGS嵌入版組態軟件的組態平臺上的“主控窗口” 中，按“菜單組態”按鈕打開菜單組態窗口。在“系統管理”下拉菜單下，單擊工具條中 “新增下拉菜單項” 圖標，增加8個菜單，分別為“控制裝置”、“定時器 窗口”、“實時曲線”、“歷史曲線”、“實時報表”、“歷 史報表”、“用戶管理”。再單擊“新增菜單項”圖標增加3個菜單，分別為“登錄系統”、“修改密碼”、 “退出系統”，如圖實訓5-29所示。

·下拉菜單項連接相對應的窗口。其中“登錄系統”的屬性設置，進入“腳本程序”屬性頁，在程序框內輸入代碼!Log On()，具體操作如圖實訓5-30所示。

“退出系統”則輸入代碼!Log Off()，“修改密碼”輸入代碼!Change Pass Word()，與“登錄系統”的屬性設置相同。菜單管理運行效果圖如圖實訓5-31所示。

 

圖實訓5-28 主控窗口屬性設置

 

圖實訓5-29 主控窗口圖

 

 

圖實訓5-30登錄系統菜單屬性設置

 

圖實訓5-31 菜單管理效果圖

10報警制作

報警要求：水的下限報警值為10，報警注釋水沒了。溫度計的上限報

警值為100，報警注釋溫度高了。水的上限報警值為80，報警注釋水滿了。溫度計的下限報警值為10，報警注釋溫度低了。水池的上限報警值為60，報警注釋水滿了。壓力表的上限報警值為98，報警注釋爐內壓力過大。水池的下限報警值為5，報警注釋水沒了。壓力表的下 限報警值為5，報警注釋爐內壓力過小。水灌的上限報警值為70，報 警注釋水滿了。水灌的下限報警值為8，報警注釋水沒了。報警顯示 效果圖如圖實訓5-32所示。

11定時器顯示

·定時器設置是當計時條件等于1時，開始計時。當前值等于設定值等于10，計時狀態為1，定時器0燈亮。復位條件等于1時燈滅，并重新定時。同樣的屬性設置  定時器1。定時器0計時狀態為1，指示燈亮，定時器1計時狀態1為1，指示燈亮。顯示效果圖如圖實訓5-33所示。

 

圖實訓5-32 報警數據顯示窗口

 

圖實訓5-33 定時器顯示窗口

12工程完工綜合測試

·最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態工作。打開下載配置窗口，選擇“模擬運行”，點擊“通信測試”，測試通信是否正常。如果通信成功，在返回信息框中將提示“通信測試正常”，同時彈出模擬運行環境窗口，此窗口打開后，將以最小化形式，在任務欄中顯示。如果通信失敗將在返回信息框中提示“通信測試失敗”。點擊“工程下載”，將工程下載到模擬運行環境中。如果工程正常下載，將提示：

“工程下載成功！”。成功后與觸摸屏進行連機運行，點擊“啟動運行”，模擬運行環境啟動。模擬環境最大化顯示，即可 看到工程正在運行，實現了模擬工廠監控系統的點菜功能。

·點擊下載配置中的“停止運行”按鈕，或者模擬運行環境窗口中的停止按鈕，工程停止運行；點擊模擬運行環境窗口中的關閉按鈕使窗口關閉。下載過程圖如圖實訓5-34所示。

 

圖實訓5-34 下載配置窗口

13整體畫面

·按照以上12個步驟利用MCGS組態軟件完成的模擬工廠監控系統設計。模擬工廠監控系統設計的主畫面圖如圖實訓5-35所示。

 

圖實訓5-35 模擬工廠監控系統設計的主畫面圖