監(jiān)控系統(tǒng)程序設計技術課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 概述3</b></p><p>　　1.1、設計任務和目的3</p><p>　　1.2、設計要求3</p><p>　　第2章 監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設計4</p><p>　　2.1、設計

2、思想4</p><p>　　2.2、設計流程圖5</p><p>　　第3章 組態(tài)設計5</p><p>　　3.1、實時數(shù)據(jù)庫5</p><p>　　3.2、用戶窗口6</p><p>　　3.3、主控窗口菜單組態(tài)6</p><p>　　3.4、運行策略7</p>

3、<p>　　第4章 監(jiān)控界面設計7</p><p>　　4.1、系統(tǒng)封面7</p><p>　　4.2、工藝流程畫面8</p><p>　　4.3、運行時畫面8</p><p>　　4.4、實時曲線9</p><p>　　4.5、實時數(shù)據(jù)9</p><p>　　4.6、歷史

4、曲線9</p><p>　　4.7、歷史數(shù)據(jù)10</p><p>　　4.8、實時報警畫面10</p><p>　　4.9、報警信息瀏覽10</p><p>　　4.10、參數(shù)設置畫面11</p><p>　　第5章 運行策略11</p><p>　　5.1、啟動策略11</

5、p><p>　　5.2、循環(huán)策略12</p><p>　　5.3、PID控制算法13</p><p>　　5.4、報警策略14</p><p>　　5.5、報警數(shù)據(jù)14</p><p>　　5.6、歷史數(shù)據(jù)15</p><p>　　5.7、水箱對象15</p><p&

6、gt;　　第6章 安全策略16</p><p>　　6.1、本系統(tǒng)安全機制要求16</p><p>　　6.2、定義用戶和用戶組16</p><p>　　6.3、系統(tǒng)權限管理17</p><p>　　6.4、操作權限管理17</p><p>　　6.5、運行時進行權限管理17</p><

7、p>　　6.6、保護工程文件18</p><p>　　6.7、打開時畫面18</p><p>　　6.8、登陸時畫面19</p><p>　　6.9、退出時畫面19</p><p>　　6.10、用戶管理畫面19</p><p>　　6.11、修改密碼畫面20</p><p>

8、　　第7章 程序調試20</p><p>　　7.1、程序調試中遇到的問題20</p><p>　　7.2、解決方法和結果20</p><p>　　第8章 課程設計總結21</p><p>　　第9章 參考資料21</p><p><b>　　第1章 概述</b></p>

9、<p>　　1.1 設計任務和目的</p><p>　　本課程設計要求在修完《監(jiān)控系統(tǒng)程序設計技術》課程后，運用工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件（MCGS），結合一個自動控制系統(tǒng)，完成該控制系統(tǒng)的上位機監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計。以便掌握監(jiān)控軟件的設計和編程方法，得到計算機監(jiān)控系統(tǒng)程序設計與調試，以及編寫設計技術文件的初步訓練，為從事計算機控制方面的工作打下一定基礎。</p><p><b>

10、;　　1.2 設計要求</b></p><p><b>　　1．基本要求</b></p><p><b>　　監(jiān)控系統(tǒng)總體設計</b></p><p>　　了解系統(tǒng)設計要求，進行需求分析，確定組態(tài)軟件輸入輸出點、內(nèi)部變量等，構思監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)框架。</p><p><b>　　

11、實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)</b></p><p>　　根據(jù)所確定的輸入輸出點和內(nèi)部變量點，建立監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫。</p><p><b>　　虛擬對象組態(tài)設計</b></p><p>　　采用腳本語言或其他軟件工具建立虛擬對象模型，能夠仿真實際的物理對象，具有輸入輸出特性。</p><p><b>　　窗口

12、界面組態(tài)</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)需求和實際生產(chǎn)過程中的對象工藝流程，設計監(jiān)控系統(tǒng)的圖形操作界面，并同實時數(shù)據(jù)庫IO點鏈接。</p><p><b>　　運行策略組態(tài)</b></p><p>　　采用腳本語言建立監(jiān)控系統(tǒng)的運行策略，控制所建立的軟件系統(tǒng)的運行流程。</p><p><b>

13、;　　控制策略組態(tài)設計</b></p><p>　　選擇和設計適當?shù)目刂扑惴ú⒔M態(tài)，實現(xiàn)對被控系統(tǒng)的控制要求。</p><p>　　歷史和趨勢記錄報表設計</p><p>　　建立歷史數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)記錄和趨勢顯示。</p><p>　　實時和歷史報警記錄報表設計</p><p>　　確定和建

14、立參數(shù)的報警限值和報警數(shù)據(jù)存儲特性，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的實時報警顯示和歷史報警數(shù)據(jù)查詢。</p><p><b>　　主控窗口組態(tài)</b></p><p>　　通過系統(tǒng)菜單能對系統(tǒng)各個功能進行調度管理。</p><p><b>　　安全策略組態(tài)</b></p><p>　　建立監(jiān)控系統(tǒng)的安全操作機制，對用

15、戶設定不同的操作權限，保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。</p><p>　　進行監(jiān)控系統(tǒng)的調試、運行和改進。</p><p><b>　　編寫課程設計報告。</b></p><p><b>　　2．具體要求</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)變量</b></p>&l

16、t;p>　　所選課題系統(tǒng)應具有一定數(shù)量的開關量I/O信號（至少6個）和模擬量I/O信號（至少4個）。</p><p><b>　　監(jiān)控系統(tǒng)畫面</b></p><p>　　所設計的監(jiān)控系統(tǒng)畫面應包括下列內(nèi)容，并具有動態(tài)顯示和操作功能。</p><p><b>　?、?系統(tǒng)封面；</b></p><

17、p>　?、?反映系統(tǒng)工藝的流程畫面；</p><p>　?、?反映實時數(shù)據(jù)變化的趨勢圖畫面；</p><p>　　④ 反映實時數(shù)據(jù)變化的報表畫面；</p><p>　?、?可查詢歷史數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)曲線畫面；</p><p>　?、?可查詢歷史數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)報表畫面；</p><p>　?、?反映數(shù)據(jù)實時報警狀態(tài)的

18、報警畫面（或某畫面上的局部畫面）；</p><p>　　⑧ 查詢數(shù)據(jù)歷史報警狀態(tài)的報警畫面；</p><p>　?、?能對系統(tǒng)參數(shù)進行設置的參數(shù)設置畫面。</p><p><b>　　運行控制策略</b></p><p>　　通過策略腳本編寫，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的模擬運行。</p><p><b&

19、gt;　　安全策略</b></p><p>　　所設計的監(jiān)控系統(tǒng)應具有登錄后方可操作的安全策略功能。</p><p><b>　　系統(tǒng)菜單</b></p><p>　　所設計的監(jiān)控系統(tǒng)應具有系統(tǒng)菜單，以實現(xiàn)對系統(tǒng)各個功能的運行調度。</p><p>　　第2章 監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設計</p>&

20、lt;p><b>　　2.1 設計思想</b></p><p>　　通過對MCGS組態(tài)軟件的學習和掌握，了解其功能和特點，本設計應用MCGS組態(tài)軟件設計一個雙容水箱液位監(jiān)控系統(tǒng)，通過對實時畫面的監(jiān)控，來實現(xiàn)預期的控制效果。</p><p>　　本系統(tǒng)采用電動調節(jié)閥和調節(jié)閥、出水閥（手動閥）同時控制雙容水箱液位，并控制水箱2液位維持在設定值，水箱1的量程為100c

21、m，水箱2的量程為50cm，開關控制整個系統(tǒng)的啟停。水箱2液位的設定值可手動修改填入輸入框，利用PID控制算法控制電動調節(jié)閥的開度，水箱的采樣周期和參數(shù)P、I、D都可以修改，并根據(jù)修改的數(shù)據(jù)完成PID控制算法，電動調節(jié)閥開度為控制算法的結果。根據(jù)水箱2液位的測量值與設定值的比較，可通過電動調節(jié)閥自動改變其開度來調整水箱2的液位為設定值，也可通過電動調節(jié)閥的自動調節(jié)加上手動改變調節(jié)閥、出水閥的開度共同控制水箱2的液位。當水箱1液位高于90

22、cm或低于10cm時，進行安全報警指示，水泵停止抽水；當水箱2液位高于45cm或低于5cm時，進行安全報警指示，電動調節(jié)閥自動改變其開度。</p><p><b>　　2.2 設計流程圖</b></p><p>　　采用水泵作為輸送源，把水槽中的水抽到水箱1，通過調節(jié)閥的作用，可以調節(jié)進水量，再通過電動調節(jié)閥可以將水從水箱1適當?shù)厮腿胨?，水箱2的水通過出水閥適當?shù)?/p>

23、流入水槽，使水箱2的液位保持在設定值。</p><p><b>　　第3章 組態(tài)設計</b></p><p><b>　　3.1 實時數(shù)據(jù)庫</b></p><p><b>　　3.2 用戶窗口</b></p><p>　　3.3 主控窗口菜單組態(tài)</p><

24、;p><b>　　3.4 運行策略</b></p><p>　　第4章 監(jiān)控界面設計</p><p>　　4.2 工藝流程畫面</p><p><b>　　4.3 運行時畫面</b></p><p><b>　　4.4 實時曲線</b></p><p&

25、gt;<b>　　4.5 實時數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　4.6 歷史曲線</b></p><p><b>　　4.7 歷史數(shù)據(jù)</b></p><p>　　4.8 實時報警畫面</p><p>　　4.9 報警信息瀏覽</p><p>　

26、　4.10 參數(shù)設置畫面</p><p><b>　　第5章 運行策略</b></p><p><b>　　5.1 啟動策略</b></p><p><b>　　腳本程序：</b></p><p><b>　　'進行系統(tǒng)的初始化</b></p

27、><p><b>　　進水流量1=0</b></p><p><b>　　出水流量1=0</b></p><p><b>　　調節(jié)閥開度=0</b></p><p><b>　　出水閥開度=0</b></p><p><b>

28、　　電動調節(jié)閥開度=0</b></p><p><b>　　開關=0</b></p><p><b>　　水泵=0</b></p><p><b>　　進水流量2=0</b></p><p><b>　　出水流量2=0</b></p>

29、;<p><b>　　采樣周期=0.5</b></p><p><b>　　比例系數(shù)=100</b></p><p>　　積分時間=25 's</p><p>　　微分時間=2 's</p><p><b>　　液位2設定值=25</b>

30、</p><p><b>　　5.2 循環(huán)策略</b></p><p><b>　　腳本程序：</b></p><p>　　IF 開關= 1 THEN 水泵=1</p><p>　　IF 開關=0 THEN 水泵=0 and 液位1報警 = 1 and 液位2報警 = 1</p>&l

31、t;p>　　IF (液位1<液位1上限) and (液位1 > 液位1下限) THEN </p><p><b>　　水泵=水泵</b></p><p><b>　　ENDIF</b></p><p>　　IF 液位1 >= 液位1上限 THEN </p><p><b

32、>　　水泵 = 0</b></p><p><b>　　ENDIF</b></p><p>　　IF 液位1 <= 液位1下限 THEN </p><p><b>　　水泵 = 1</b></p><p><b>　　ENDIF</b></p>

33、;<p>　　IF 水泵 = 1 THEN 水泵供水量 = 100</p><p>　　IF 水泵 = 0 THEN 水泵供水量 = 0</p><p>　　IF 開關 = 0 THEN </p><p>　　水泵供水量 = 0 AND 出水閥開度=0 AND 電動調節(jié)閥開度=0 AND 調節(jié)閥開度=0</p><p>&l

34、t;b>　　ENDIF</b></p><p>　　IF 出水閥開度=0 THEN 出水流量2=0</p><p>　　IF 電動調節(jié)閥開度=0 THEN 出水流量1=0</p><p>　　IF 調節(jié)閥開度=0 THEN 進水流量1=0</p><p>　　IF 液位1 <= 液位1下限 OR 液位1 >= 液

35、位1上限 THEN</p><p><b>　　液位1報警 = 0</b></p><p>　　ELSE 液位1報警 = 1</p><p><b>　　ENDIF</b></p><p>　　IF 液位2 <= 液位2下限 OR 液位2 >= 液位2上限 THEN </p>

36、<p><b>　　液位2報警 = 0</b></p><p>　　ELSE 液位2報警 = 1</p><p><b>　　ENDIF</b></p><p>　　5.3 PID控制算法</p><p><b>　　腳本程序：</b></p>&l

37、t;p>　　e22=e21 '上上次偏差</p><p>　　e21=e20 '上次偏差</p><p>　　e20=液位2設定值-液位2 '本次偏差</p><p>　　比例=比例系數(shù)*(e20-e21)

38、 '比例作用</p><p>　　if 積分時間=0 then '如果積分時間=0或偏差太大</p><p>　　積分=0 '無積分作用</p><p><b>　　else </b></p><p>　　積分=比例系數(shù)

39、*采樣周期*e20/積分時間 '否則計算積分作用</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　微分=比例系數(shù)*微分時間*(e20-2*e21+e22)/采樣周期 '微分作用</p><p>　　增量=比例+積分+微分 &#

40、39;增量輸出</p><p>　　電動調節(jié)閥開度=電動調節(jié)閥前次開度+增量/10 '位置輸出</p><p>　　if 電動調節(jié)閥開度>=100 then 電動調節(jié)閥開度=100 '超出調節(jié)器輸出上限，調節(jié)器輸出＝調節(jié)器輸出上限</p><p>　　if 電動調節(jié)閥開度<=0 then

41、 電動調節(jié)閥開度=0 '超出調節(jié)器輸出下限，調節(jié)器輸出＝調節(jié)器輸出下限</p><p>　　電動調節(jié)閥前次開度=電動調節(jié)閥開度 </p><p><b>　　5.4 報警策略</b></p><p><b>　　腳本程序：</b></p><p>　　!SetAl

42、mValue(液位1,液位1上限,3)</p><p>　　!SetAlmValue(液位1,液位1下限,2)</p><p>　　!SetAlmValue(液位2,液位2上限,3)</p><p>　　!SetAlmValue(液位2,液位2下限,2)</p><p><b>　　5.5 報警數(shù)據(jù)</b></p&

43、gt;<p><b>　　5.6 歷史數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　5.7 水箱對象</b></p><p><b>　　腳本程序：</b></p><p>　　進水流量1 = 水泵供水量*調節(jié)閥開度/100</p><p>　　出水流量1 = !sq

44、r(液位1*2*9.8)*電動調節(jié)閥開度/100</p><p>　　液位1 = 液位1+(進水流量1-出水流量1)/100</p><p>　　進水流量2 = 出水流量1</p><p>　　出水流量2 = !sqr(液位2*2*9.8)*出水閥開度/100</p><p>　　液位2 = 液位2+(進水流量2-出水流量2)/50</

45、p><p><b>　　第6章 安全策略</b></p><p>　　6.1本系統(tǒng)安全機制要求：</p><p>　　1.負責人才能進行用戶和用戶組管理；</p><p>　　2.只有負責人才能進行“打開工程”、“退出系統(tǒng)”的操作；</p><p>　　3.只有負責人才能進行水罐水量的控制；</

46、p><p>　　4.普通操作人員只能進行基本菜單和按鈕的操作。</p><p>　　6.2定義用戶和用戶組：</p><p>　　選擇工具菜單中的“用戶權限管理”，打開用戶管理器。缺省定義的用戶、用戶組為：負責人、管理員組。</p><p>　　點擊用戶組列表，進入用戶組編輯狀態(tài)。</p><p>　　點擊“新增用戶組”按

47、鈕，彈出用戶組屬性設置對話框。進行如下設置：</p><p>　　用戶組名稱：操作員組；用戶組描述：成員僅能進行操作</p><p>　　單擊“確認”，回到用戶管理器窗口。</p><p>　　點擊用戶列表域，點擊“新增用戶”按鈕，彈出用戶屬性設置對話框。參數(shù)設置如下：</p><p>　　用戶名稱：張工；用戶描述：操作員；用戶密碼：123；

48、確認密碼：123；</p><p>　　隸屬用戶組：操作員組</p><p>　　單擊“確認”，回到用戶管理器窗口。</p><p>　　再次進入用戶組編輯狀態(tài)，雙擊“操作員組”，在用戶組成員中選擇“張工”。</p><p>　　點擊“確認”，再點擊“退出”，退出用戶管理器。</p><p>　　“負責人”未設密碼，設

49、置方法同上。</p><p>　　6.3系統(tǒng)權限管理：</p><p>　　進入主控窗口，選中“主控窗口”圖標，點擊“系統(tǒng)屬性”按鈕，進入主控窗口屬性設置對話框。</p><p>　　在基本屬性頁中，點擊“權限設置”按鈕。在許可用戶組擁有此權限列表中，選擇“管理員組”，確認，返回主控窗口屬性設置對話框。</p><p>　　在下方的選擇框中選

50、擇“進入登錄，退出不登錄”，點擊“確認”，系統(tǒng)權限設置完畢。</p><p>　　6.4操作權限管理：</p><p>　　進入水位控制窗口，雙擊水箱1對應的滑動輸入器，進入滑動輸入器構件屬性設置對話框。</p><p>　　點擊下部的“權限”按鈕，進入用戶權限設置對話框。</p><p>　　選中“管理員組”，確認，退出。</p>

51、;<p>　　水箱2對應的滑動輸入器設置同上。</p><p>　　6.5 運行時進行權限管理：</p><p>　　運行時進行權限管理是通過編寫腳本程序實現(xiàn)的。</p><p><b>　　用到的函數(shù)包括：</b></p><p>　　1.登錄用戶：!LogOn( )</p><p&g

52、t;　　2.退出登錄：!LogOff( )</p><p>　　3.用戶管理：!Editusers( )</p><p>　　4.修改密碼：!ChangePassword( )</p><p><b>　　具體步驟：</b></p><p>　　在主控窗口中的系統(tǒng)管理菜單下，添加4個子菜單：登錄用戶、退出登錄、用戶管理、

53、修改密碼。</p><p>　　雙擊登錄用戶子菜單，進入菜單屬性設置對話框，在腳本程序屬性頁編輯區(qū)域中輸入 !LogOn( )點擊“確認”，退出。</p><p>　　按照上述步驟，在退出登錄的菜單腳本程序編輯區(qū)中輸入 !LogOff( ) ，在進行用戶管理的菜單腳本程序中輸入 !Editusers( ) ，在修改密碼的菜單腳本程序中輸入 !ChangePassword( ) ,組態(tài)完

54、畢。</p><p>　　6.6 保護工程文件：</p><p><b>　　具體操作步驟：</b></p><p>　　回到MCGS工作臺，選擇工具菜單“工程安全管理”中的“工程密碼設置”選項，如圖：</p><p>　　這時將彈出修改工程密碼對話框，如圖：</p><p>　　在新密碼、確認新

55、密碼輸入框內(nèi)輸入123。單擊“確認”，工程密碼設置完畢。</p><p>　　6.7 打開時畫面：</p><p>　　6.8 登陸時畫面：</p><p>　　6.9 退出時畫面：</p><p>　　6.10 用戶管理畫面：</p><p>　　6.11 修改密碼畫面：</p><p>&l

56、t;b>　　第7章 程序調試</b></p><p>　　7.1 程序調試中遇到的問題</p><p>　　如何利用開關控制與水泵連接的流動塊的流動？</p><p>　　7.2 解決方法和結果</p><p>　　雙擊此流動塊，設置如下圖：</p><p>　　關閉開關，水流停止流動；水泵停止工作，

57、水流停止流動。</p><p>　　第8章 課程設計總結</p><p>　　經(jīng)過一學期《監(jiān)控系統(tǒng)程序設計技術》課程的學習，我對這門課程有了大概的了解，知道了工控組態(tài)軟件的概念，掌握了MCGS組態(tài)軟件的功能和特點以及系統(tǒng)構成，但那些只是理論性的知識，很抽象，也不易理解，而經(jīng)過這次《監(jiān)控系統(tǒng)程序設計技術的課程設計》，學習用MCGS組態(tài)軟件解決實際問題，將理論與實際結合起來，使我對這門課程有了

58、更深層次的理解。</p><p>　　此次課程設計，不僅讓我進一步了解了MCGS組態(tài)軟件，而且也學會了如何編寫腳本程序以及如何進行程序調試。通過不斷地查閱資料，向老師請教，與同學探討，獲得了很多課外的知識，學會了如何在實際中去設計。</p><p>　　以往其他科目的課程設計，基本上都是通過仿真軟件來實現(xiàn)某種效果，并不</p><p>　　能讓人真正感覺出那種真實性

59、，而本次課程設計，培養(yǎng)了我獨立從事MCGS組態(tài)設計的能力，提高了獨立研究、獨立設計的能力。通過本次設計，我深入了解了MCGS在工業(yè)應用方面的作用，為今后從事這方面的工作打下一個良好的基礎</p><p><b>　　第9章 參考資料</b></p><p>　　曹輝，馬棟萍，王暄等主編．組態(tài)軟件技術及應用．電子工業(yè)出版社</p><p>　　龔