基于组态软件的温度监控系统

摘要

本文主要介绍的是基于组态软件的锅炉温度监控系统设计，利用实验室所提供的过程控制对象搭建锅炉温度测控系统平台。用装有MCGS组态软件的电脑作为上位机与宇电仪表进行通讯，可以实现报警、修改参数、历史曲线、实时曲线、实时报表、历史报表等，控制层和现场层主要由作为控制器的宇电仪表、作为检测传感器的Pt100热电阻和作为执行机构的三相可控硅移相调压设备组成，由上位机读写仪表内的相关参数，实现对锅炉温度的监控。根据自行设计的图纸进行接线并调试，主要完成上位机与仪表通讯和PID参数整定的工作，经过自整定后再进行参数微调，达到了很好控制效果。本文设计的温度监控系统在仪表实验室实际运行，稳定可靠，且具有较好的抗干扰性能，经改造后可以应用于实际的锅炉监控系统中。

关键词：MCGS、温度控制、PID整定、宇电仪表

Abstract

This paper mainly introduces the is based on configuration software boiler temperature monitoring system design, use laboratory provided by the process control object structures temperature controlling system platform boiler. Equipped with MCGS software with the computer as a PC with yu electrical instrument for communication, may realize the alarm, modification parameter, historical curve, real-time curves, real-time statements, historical statements and so on, control layer and on-site layer consists mainly of yu electricity meter as controller, as the detection sensor Pt100 thermal resistance and as actuator three-phase SCR phase shifting composed by regulating equipment, computer literacy meter inside the related parameters, and to realize the boiler temperature monitoring. According to his own design drawing wiring and debugging, mainly completes PC and instrumentation communications and PID parameters setting work, after auto-tuning again after parameter tuning, achieves a good control effect. This design temperature monitoring system in the actual operation instrument laboratory, stable and reliable, and has good anti-disturbance performances, after modification of the boiler can be applied in practical monitoring system.

Keywords: MCGS、temperature control tuning、PID、monitoring system

目录

摘要 (1)

ABSTRACT (2)

第一章绪论 (1)

1.1选题背景 (1)

1.2温度监控系统研究目的及意义 (1)

1.3本课题研究的内容 (1)

第二章温度监控系统简介 (3)

2.1过程控制系统简介 (3)

2.2基于组态软件的温度监控系统方案简介 (3)

2.2.1 一般计算机测控系统组成 (3)

2.2.2 基于MCGS的温度监控系统方案 (4)

第三章温度监控系统硬件设计 (5)

3.1监控系统硬件组成结构图 (5)

3.2上位机 (5)

3.3基于宇电仪表的控制系统设计 (6)

3.3.1仪表功能介绍 (6)

3.3.2三相可控硅移相调压器原理与特性 (8)

3.3.4基于宇电仪表的控制系统搭建 (10)

第四章监控系统软件设计 (11)

4.1MCGS组态软件简介 (11)

4.2基于MCGS的温度监控界面设计 (12)

4.3MCGS组态设计 (13)

4.3.1 MCGS工作台中各窗口的组态设置 (13)

4.3.2用户窗口组态 (13)

4.3.2主控窗口组态 (14)

4.3.3用户脚本程序 (15)

4.3.4曲线显示 (15)

第五章温度监控系统的组态实现与调试 (17)

5.1温度监控系统上位机与仪表通讯 (17)

5.2控制算法设计 (20)

5.2.1 PID算法简介 (19)

5.2.2 PID参数整定 (20)

5.3调试结果 (21)

第六章总结 (22)

参考文献 (23)

附录 (24)

致谢 (25)

第一章绪论

1.1选题背景

随着中国工业的飞速发展，锅炉也成为中国轻重工业中必不可少的机械设备。由于工业发展的需求，锅炉已经成为应用最为广泛的工业民用设备之一，由于我国锅炉数量多，每年所需要的能耗占我国原煤产量的三分之一，我国目前运行的多数锅炉由于控制水平不高，其效率普遍低于国家标准，大多数锅炉仍处于能耗高、环境污染等严重的生产状态。

为了节约能源和减少环境污染，锅炉的生产过程采用智能机控制，既能提高蒸汽质量，改善操作人员劳动条件，又可提高锅炉燃烧效率和管理水平、节省燃料、降低空气污染等。锅炉的控制也趋于自动化，为的就是减少成本，截污减排，所以锅炉的温度控制的智能化、自动化将成为趋势，锅炉的恒温控制技术也将越来越完善，而锅炉的温度监控系统也将越来越成熟。

1.2温度监控系统研究目的及意义

温度控制是工业控制中发展最早、最重要的分支之一，其应用已涉及社会生活的各个领域。在钢铁、机械、石油化工、电力、工业炉等工业生产中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到并满足工艺过程的要求。而控制温度的对象也是多种多样，大到炼钢炉，小到加热器。在工业控制领域，温度通常也是控制的主要被控物理量之一，尤其一些对运行环境要求苛刻的场合，温度更是一个主要的控制参数。为保证生产过程正常进行，提高产品的数量与质量，减轻工人的劳动强度以及节约能源，常要求被控对象的工作环境温度按某种指定规定。

1.3本课题研究的内容

温度控制系统由被控对象、测量装置、调节器和执行机构等部分构成。被控对象是一个装置或一个过程，它的温度是被控制量。测量装置对被控温度进行测量，并将测量值与给定值比较，若存在偏差便由调节器对偏差信号进行处理，再输送给执行机构来增加或减少供给被控对象的热量，使被控温度调节到整定值。测量装置是温度控制系统的重要部件，包括温度传感器和相应的辅助部分，如放大、变换电路等。测量装置的精度直接影响温度控制系统的精度，因此在高精度温度控制系统中必须采用高精度的温度测量装置。温度控制系统的执行机构大多采用可控热交换器。根据调节器送来的校正后的偏差信号，调节流入热交换器的热载体(液体或气体)的流量，来改变供给(或吸收)被控对象的热量，以达到调节温度的目的。也常采用电加热器作为执行机构，对被控对象直接加热。通过调节电压(或电流)的大小可改变供出的热量。以上各部分任务就是根据这些调节方法分别去完成，具体的工作包括：

（1）熟悉过程控制系统的特点和所研究的被控对象与被控变量；

（2）掌握智能仪表的操作方法或PLC的编程方法；

（3）掌握组态软件MCGS的设计方法；

（4）掌握MCGS与智能仪表的通讯方法；

（5）掌握基本的控制算法；

（6）设计监控系统的软硬件，并对被控参数进行采集、监控。

第二章温度监控系统简介

2.1过程控制系统简介

以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的

自动控制系统称为过程控制系统。这里过程是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。

过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。20世纪50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。70年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。80年代，过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的。

过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置的组成，通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。传统的简单过程控制系统是由过程检测控制仪表(包括测量元件、变送器、调节器和执行器)组成和被控过程连接部分组成，从过程控制的基本组成来看，过程控制系统总是包括对过程变量的检测变送、对信号的控制运算和输出到执行装置，完成所需操纵变量的改变，从而达到所需的控制指标。

2.2基于组态软件的温度监控系统方案简介

2.2.1 一般计算机测控系统组成

组态控制技术是一种计算机控制技术。利用组态控制技术构成的计算机测控系统与一般计算机测控系统在结构上没有本质区别，它们都由被控对象、传感器、I/O接口、计算机和执行机构几部分组成，如图2.1所示。

图2.1 一般计算机控制系统的原理图

传感器的作用是对被控对象的各个参数进行检测。通过传感器，计算机能“感知”生产进行的情况，将参数在显示器上显示。并根据参数实际数值与设定数值发偏差，按照一定的控制算法发出命令，控制执行机构的动作，从而完成控制任务。如锅炉温度控制系统中计算机通过温度传感器测知温度的高低和是否越限，

将这情况在显示器上显示出来，并根据温度的高低控制加热装置的关闭或打开，实现温度测量与控制的目的。

传感器、执行机构一般置于生产现场，和被控对象在一起，也叫现场设备。采用组态软件技术的系统，计算机一般置于控制室。如果把计算机比喻成系统的大脑，传感器就相当于它的眼睛，执行器就是手和脚。计算机只能接受数字信号（电压、电流），计算机和传感器及执行器需要I/O接口设备来进行信号的转换与联系，因此I/O设备是沟通计算机和现场设备的桥梁。I/O接口里只要的部件常常用来将模拟量转换成数字量的A/D转换器、将数字量转换成模拟量的D/A 转换器，对开关量进行信号隔离的光电隔离器等。I/O设备可安装在计算机里（如各种I/O板卡）、计算机外控制室里（如带通信接口的智能仪表），也可安装在现场（如智能传感变送器、I/O模块）。

2.2.2 基于MCGS的温度监控系统方案

主要由装有MCGS的上位机通过RS232C或RS485与PID通讯，PID对温度进行控制，执行器是三相可控硅移相调压设备、温度传感器等构成，如图2.2所示。

图2.2 模拟锅炉温度控制系统

锅炉工作时，阀门F2-1、F2-6和F1-13打开给锅炉加水，三相可控硅移相调压器根据设定值控制电热管的给锅炉加热，如果水温低则继续加热，否则阀门F1-12及F2-12打开，通过水循环实现降温，如此循环往复的控制锅炉温度在设定值范围之内，具体温度调节系统框图如图2.3所示。

图2.3 温度调节系统框图

第三章温度监控系统硬件设计

3.1监控系统硬件组成结构图

该结构图主要由监控层、控制层、现场层组成。

监控层：装有MCGS组态软件的计算机。

控制层：PID仪表。

现场层：现场设备。

如图3.1所示：

图3.1监控系统硬件组成结构图

3.2上位机

上位机是指：人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种温度信号变化。下位机是直接控制设备获取设备状况的的计算机，上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般模拟量），转化成数字信号反馈给上位机。简言之如此，真实情况千差万别不离其宗。在概念上控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机也可以理解为主机和从机的关系。上位机即是我们通常用的计算机，它可以对系统进行监控，但是要在组态以后，才能对系统进行监控。这是一个数据进行交换的过程，我们要利用组态软件有数据交换的功能，这样的情况才能用组态软件进行监控系统，并完成系统运行工况的CRT画面显示，故障报警及打印表等功能。能够对系统运行进行操作。具用实时报警，报警记录和历史数据记录功能。组态软件流量比值系统具有标准的通讯接口，可与供水系统的上位机联网。实现供水系统的优化控制，为供水系统提供了现代化的调整，管理，监控及经济运行的收手段。

装有MCGS组态软件的上位机可以实现报警、参数修改、历史曲线、实时曲线、实时报表、历史报表、安全机制等，监控系统结构图如图3.2所示。

在MCGS组态软件中，报警处理是对系统产生报警信号后实施的处理方法与步骤，报警的产生、通知和存储由实时数据库自动完成。报警显示主要是显示报

警的主要参数，而报警动作响应则根据需要在报警策略中组态完成。组态时，可以利用报警显示构件来制作报警显示窗口。

图3.2 监控系统结构图

在实际工程设计中常将设备采集进来的数据进行报表处理。所谓报表就是根据实际需要按一定的格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来。这些报表可以是实时数据报表（通常用来屏幕显示）、历史报表（日报表、月报表、年报表等，可以显示也可以打印）。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。

实际工程设计中不仅需要报表输出，也需要一些运行曲线来作为数据的查询和分析。在MCGS组态软件中，为用户提供了实时曲线和历史曲线两大构件。实时曲线是用曲线显示一个或多个数据对象的数值动画图形，它就像绘图仪和记录仪一样，可以实时的记录数据对象值的变化。对于不同的数据对象，可以采用不同的颜色与线型来描述，同时还可以对显示窗口的横、纵坐标刻度进行定义。历史曲线构件时借助于已有的数据库中的数据实现曲线的输出。它与实时曲线不同，需要显示的数据变量必须以组对象出现，也可以来自其他数据库中的数据。安全机制是对组态后的工程源文件、运行文件行使权限的一种设置。包括：“用户权限管理”、“工程安全管理”两大项，“用户权限管理”是针对使用者设置的一套安全机制，“工程安全机制”是针对开发者设置的一套安全机制，统称安全机制。

3.3基于宇电仪表的控制系统设计

3.3.1仪表功能介绍

1.仪表主要特点

（1）采用先进的AI人工智能调节算法，无超调，具备自整定（AT）功能。

（2）输入采用数字校正系统，内置常用热电偶和热电阻非线性校正表格，测量精度高达0.2级。

（3）采用先进的模块化结构，提供丰富的输出规格，能广泛满足各种应用场合的需要，交货迅速且维护方便。

（4）全球通用的100~240V AC输入范围开关电源或24VDC电源供电，并具备多种外型尺寸供客户选择。

（5）产品抗干扰性能符合在严酷工业条件下电磁兼容（EMC）的要求。

2.仪表技术规格

线性电压：1~5V

线性电流：4~20mA

使用环境：温度-10~+60℃；湿度≤90%RH

3.仪表接线

仪表后盖端子排布如图3.3所示：

图3.3 宇电仪表的接线

注：①线性电压量程在1V以下的由19、18端输入，0-5V及1-5V的信号由17、18端输入；

②4-20mA线性电流输入可用250欧电阻变为1-5V电压信号，然后从17、18端输入；也可在MIO位置安装I4模块后，从14+、15-端输入或直接从16+、14-接二线制变送器；

③不同分度号的热电偶采用的热电偶补偿导线不同，采用内部自动补偿模式时，补偿导线应直接接到仪表后盖的接线端子上，中间不能转成普通导线，否则会产生测量误差。

AI-808型具备手动/自动无扰动切换及手动自整定功能，其支持的输入输出信号如下所示。

1.模拟量输入

热电偶：标准热电偶--K、S、WRe、E、J、T、B、N等；

电阻：标准热电阻--Pt100、Cu50或远传压力电阻等；

电流：4～20mA、0～20mA等--输入阻抗≤250Ω，0～10mA≤500Ω；

电压：0～20mV …0～1V--输入阻抗≥5MΩ，0～5V--输入阻抗≥100KΩ。

2. 模拟量输出

·DC 0～10mA（负载电阻≤750Ω）

·DC 4～20mA（负载电阻≤500Ω）

·DC 0～5V（负载电阻≥250KΩ）

·DC 1～5V（负载电阻≥250KΩ）

3.开关量输出

继电器控制输出--继电器ON/OFF带回差。AC220V/1A；DC24V/1A(阻性)

固态继电器输出--SSR(固态继电器控制电压信号)输出，DC12V/30mA

可控硅控制输出--单/三相SCR过零触发：可触发5～500A的双向可控硅（或单向可控硅反并联模块）

4.通讯输出

接口方式--标准串行双向通讯接口：光电隔离，RS-485，RS-232C等

波特率--300～9600bps 内部自由设定

5. 馈电输出

DC24V，负载≤25mA

3.3.2三相可控硅移相调压器原理与特性

三相可控硅移向调压器是应用晶闸管（又称可控硅）及其触发控制电路用于调整负载功率的盘装功率调整单元。现在更多的是运用数字电路触发可控硅实现调压和调功。调压采用移相控制方式，调功有定周期调功和变周期调功两种方式。该控制板带锁相环同步电路、自动判别相位、缺相保护、上电缓起动、缓关断、散热器超温检测、恒流输出、电流限制、过流保护、串行工作状态指示等功能。控制板的特点：十位A/D，输出线性化程度高，输出起控点低。图3.5是单相可控硅交流移相调压电阻负载电路，而三相可控硅交流移相调压器就是将三个晶闸管并联后再与电阻R串联。

图3.5单相可控硅调压负载电路图

三相可控硅移相调压器可以采用星型或三角形接法接线，采用星型接法，实际上就是三个单相调压电路的组合，在星型接法中，触发延迟角a的起点是相电压的过零点，移相范围0-180°；脉冲可以用单窄脉冲，但是对于感性负载，要选用宽脉冲或脉冲列触发，本相正负两个半周期脉冲的相位差为180°，相邻两相位差为180°，相邻两相的正负半周期脉冲相位差为60°。

由以上分析可知，在三相调压电路中，每相负载电流为正负对称的缺角正弦波，它包含有较大的高次谐波电流，主要是三次谐波电流。

三相调压模块STY内部集三相电相位检测、移相电路、触发电路和三组反并联单向可控硅于一体，不需外部任何电源和工作电源，便可以自动控制或外接电位器进行手动控制，打到改变可控硅导通角即可实现三相负载电压从0V到电网电压的无级可调。[5]

三相调压模块STY原则上应用于380VAC、50HZ的三相电网上，根据控制信号的不同分E、F、G、H四类。我们这里的基于MCGS的温度监控系统采用的是4-20mA 或1-5V

表1 温度监控系统所使用的STY类型

三相调压器可以接成星型接法也可以接成三角形接法，无论是哪一种接法我们都是通过改变可控硅的导通角来实现无级调压的。

三相调压模块上R、S、T和同步变压器模块上R、S、T接电网L1、L2、L3，同步变压器N接地线。U、V、W 接三相负载（Y、△接法均可）。三相调压模块上r1、r2、s1、s2、t1、t2和同步变压器模块上r1、r2、s1、s2、t1、t2用排线连接(插上排线插口即可)，+5V端为内部产生，只供电位器手动控制用， CON 为控制端， COM为模块内部地。其中R、S、T、N、U、V、W的强电部分与r1、r2、s1、s2、t1、t2、+5V、CON、COM 的弱电部分为全隔离。本文负载采用星型连接的方式，如附录所示。

3.3.3温度传感器原理与特性

温度是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果至关重要，所以温度传感器应用广泛。温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为：△R/R=K,式中△R/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数，ε=△L/L为电阻丝长度相对变化, 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部件受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=Ek/4。在半桥性能实验中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U01=Ek/2。在全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻力值：R1=R2=R3=R4，其变化值△R1=△R2=△R3=△R4时，其桥路输出电压U03=Ek。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

PT100温度传感器0℃时电阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。由于其电阻值小，灵敏度高，所以引线的阻值不能忽略不计，采用三线式接法可消除引线线路电阻带来的测量误差，原理如下：

PT100引出的三根导线截面积和长度均相同(即r1=r2=r3)，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻(Rpt100)作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根(r1)接到电桥的电源端，其余两根(r2、r3)分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的

桥臂上，这样两桥臂都引入了相同阻值的引线电阻，电桥处于平衡状态，引线线电阻的变化对测量结果没有任何影响。其接法如图3.6所示：

图3.6 PT100温度传感器三线式接法

3.3.4基于宇电仪表的控制系统搭建

选用宇电仪表的原因是其理想的控制效果和方便的自整定功能，该仪表采用A1人工智能调节方式，是利用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法进行调节，以消除PID饱和积分现象,采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化，具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。其整体调节效果比一般PID算法更优越。下面给出的是宇电仪表控制系统图，通过同表能更进一步的对控制系统加以了解，如图3.7所示。

图3.7 宇电仪表控制系统图

第四章监控系统软件设计

4.1 MCGS组态软件简介

MCGS 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问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。

（1）MCGS的整体结构

MCGS 软件系统包括组态环境和运行环境两个部分，组态环境相当于一套完整的工具软件，用户可以利用它设计和开发自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件，即组态结果数据库。运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能，组态环境和运行环境互相独立，又密切相关，如图4.1 所示。

图4.1 MCGS的结构图

（2）MCGS的组成

MCGS软件系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略组成，每一部分分别进行组态，完成不同的工作。主控窗口：是工程的主窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。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和控制输出设备；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：主要用于设置工程中人机交互的界面，如系统流程图、曲线图、动画等。实时数据库：是工程各个部分数据交换和处理的中心，它将MCGS工程的各个部分连成有机的整体。运行策略：主要完成工程运行流程的控制，如编写控制程序、选用各种功能构件等。

4.2基于MCGS的温度监控界面设计

温度监控界面如图4.2所示。所设温度上限为60度，下限为45度。变量有：温度（上下限）组对象（液位与温度）、测量值、设定值、输出值、比例度、积分时间、微分时间。

图4.2 温度控制界面图

图4.3 温度控制数据显示图

COM组件提供的接口类库和Visual Graph内部脚本类库在形式上相同，掌握了ActiveX接口类库就能用脚本语言编程，而学会脚本语言，也就会使用COM接口了。这是COM的接口类型：Ivgctrl、Ivy、Sheet、IUnit、IShape、ILine、IElement、IGroup、ISystemParams。构成现场各过程图形的画面由各个简单的图形对象组成。每个简单的对象均有影响其外观的属性。对象的基本属性包括颜色高度、宽度、取向和位置移动等。这些属性可以是静态的，也可以是动态的。静态属性在系统投入运行后保持不变，与原来组态时一致。而动态属性则与表达式的值有关。表达式可以是来自设备的变量，也可以是由变量和I/O运算符组成的数学表达式。这种对象的动态属性随着表达式值的变化而实时改变。静态属性和动态属性分别是在矢量制图和动画处理时对其进行设置，如图所示。在本文中我们把2用

户图形界面设计分为两部分完成，即矢量制图和动画处理。用户图形界面封装了图形组态中可能使用的各种图元和动画连接，主程序使用矢量图形库绘制各种图形。

4.3 MCGS组态设计

4.3.1 MCGS工作台中各窗口的组态设置

MCGS组态软件组态设置包括：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库、运行策略的组态设置。

1.主控窗口组态

主控窗口是用户应用系统的主窗口，也是应用系统的主框架，它展现了工程的总体外观。主控窗口提供菜单命令，响应用户的操作。主控窗口负责调度设备窗口的工作，管理用户窗口的打开和关闭，驱动动画图形的显示和调度用户策略的运行等工作。

2.设备窗口组态

设备窗口组态是连接和驱动外部设备工作环境的重要窗口，在这里可以配置数据采集和输出设备之间的关系，定义它们之间的通讯协议，将外部设备中的变量与组态软件中的数据库变量进行链接，达到实时在线通信的目的。

3.用户窗口组态

用户窗口是用来建立动画图形的，用户在规定了不同名称的动画窗口后，就可以在其上编辑自己需要的工程画面。然后再借助于内部命令和脚本程序来实现其工艺流程和画面的调用，从而实现现场工艺组态的目的。

4.实时数据库组态

在MCGS中的数据不同于传统意义上的数据与变量，它不只包含了变量的数值特征，还将与数据相关的其他属性以及对数据的操作方法封装在一起，作为一个整体，以对象的形式提供服务。这种把数值、属性和方法定义成一体的数据称为数据对象。

5.运行策略组态

所谓“运行策略”，是用户为实现对系统运行流程自由控制所组态生成的一系列功能模块的总称。根据运行策略的不同作用和功能，MCGS把运行策略分为启动策略、退出策略、循环策略、用户策略、报警策略、事件策略、热键策略7种。

4.3.2用户窗口组态

如图4.4所示，在MCGS组态环境的“工作台”窗口内，选择“用户窗口”页，单击“新建窗口”按钮，即可以定义一个新的用户窗口。

图4.4 用户窗口界面

进入窗口属性如图4.5，可以进行基本属性、扩充属性、启动脚本、循环脚本、退出脚本的设置。

图4.5 用户窗口属性界面

4.3.2主控窗口组态

如图4.6所示，在MCGS组态环境的“工作台”窗口内，选择“主控窗口”页。

图4.6 主控窗口界面

进入系统属性如图4.7，可以进行基本属性、启动属性、系统参数、存盘参数、内存属性的设置。

图4.7 主控窗口属性界面

设备窗口、实时数据库、运行策略窗口的设置与上述过程类似。

4.3.3用户脚本程序

在MCGS组态软件中，对脚本程序语言的要素做了具体的规定，包括“数据类型”、“变量及常量”、“MCGS对象”、“表达式”、“运算符”、“运算符优先级”等。

1.数据类型

在MCGS进入运行时，数据变量的类型有很多种，主要有“开关型”、“数值型”、“字符型”等。

2.变量

在脚本程序中，不能有用户自定义变量，也不能定义子程序与子函数，只能对实时数据库中的数据对象进行操作，用数据对象的名称来读取数据对象的值，而且，无法对数据对象的其他属性进行操作。

3.报警处理

在MCGS组态软件中，报警处理是对系统产生报警信号后实施的处理方法与步骤。主要包括：定义报警、处理报警、应答报警、报警显示信息、报警信息的后处理、修改报警值。

4.3.4曲线显示

在实际工程中，不仅是需要报表输出，也需要一些运行曲线来作为数据的查询和分析。在MCGS组态软件中，为用户提供了实时曲线和历史曲线两大构件。

1.实时曲线

实时曲线构件是用曲线显示一个或多个数据对象的数值动画图形，它就像绘图仪和记录仪一样，可以实时的记录数据对象值的变化。构建好实时曲线图，就可以进行如图设置。如图4.7。

图4.8 实时曲线属性设置

2.历史曲线

历史曲线构件是借助于已有数据库中的数据实现曲线输出。它与实时曲线不同，需要显示的数据变量必须以组对象出现，也可以来自于其他数据库的数据。构建好历史曲线图，就可以进行如图设置，如图4.9。

图4.9 历史曲线属性设置

第五章温度监控系统的组态实现与调试

5.1温度监控系统上位机与仪表通讯

一、设置 MCGS

基本步骤：

（1）在M CGS 工作台窗口中，点击设备窗口，选中设备窗口图标，点击设备组态,进入设备组态窗口。

（2）点击主菜单上的“查看”选项下的“设备工具箱”。

（3）双击工具箱中“串口通讯父设备”，再双击“AI808设备”，完成设备的添加。

（4）在设备组态窗口中，双击串口通讯父设备。进入设置参数的窗口。以宇电仪表的AI708 为0105，AI808P为0008，使用COM2 为例，设置的参数如下：设置COM口根据实际情况定，波特率9600，8 位数据位，1 位停止位，无校验。如果PLC 的AI708、AI808P有改动，则：串口通讯父设备的参数也应相应的修改，务必和宇电仪表的参数设置保持一致。

（5）在设备组态窗口中，双击AI808设备，设置其属性。在基本属性中设置如图5.1所示。

图5.1 AI808基本属性窗口

在通道连接和设备调试中设置如图5.2所示。

图5.2 通道连接与设备调试设置