单容水箱液位定值控制系统课设报告

综合实验报告

实 验 名称自动控制系统综合实验

题 目 单容水箱液位定值控制系统 指 导 教 师 王巧玲

设计起止日期 2013年1月7日～1月18日

系 别 自动化学院控制工程系 专 业 学生姓名

班级?学号 成绩

目录

第一章 MCGS简介...................................................................................................... 1

一、MCGS组态软件的系统构成................................................................................. 1

1、MCGS组态软件的整体结构 ........................................................................... 1 2、MCGS组态软件的五大组成部分 .................................................................... 1 二、MCGS组态软件的工作方式................................................................................. 2

1、MCGS如何与设备进行通讯 ........................................................................... 2 2、MCGS如何产生动画效果 ............................................................................... 2 3、MCGS如何实施远程多机监控 ........................................................................ 2 4、如何对工程运行流程实施有效控制 ................................................................ 2 三 MCGS组态软件的一般组态过程 ........................................................................... 2

工程项目系统分析.............................................................................................. 2 工程立项搭建框架.............................................................................................. 3 设计菜单基本体系.............................................................................................. 3 制作动画显示画面.............................................................................................. 4 编写控制流程程序.............................................................................................. 4 完善菜单按钮功能.............................................................................................. 4 编写程序调试工程.............................................................................................. 4

第二章

综合实验纲要 ................................................................................................. 6

一、综合实验的目的 ................................................................................................. 6 二、综合实验的基本要求 .......................................................................................... 6 三、实验前的准备及安全操作规程 ............................................................................ 6

安全操作规程..................................................................................................... 6 四、综合实验内容要求.............................................................................................. 7

硬件系统设计..................................................................................................... 7 软硬件测试 ........................................................................................................ 7 数据I/O及通信设计 ........................................................................................... 7 监控组态界面设计.............................................................................................. 7 控制算法设计..................................................................................................... 8 系统调试和完善 ................................................................................................. 8 撰写设计报告..................................................................................................... 8

第三章 单容水箱液位定值控制系统 ............................................................................ 9

概况.......................................................................................................................... 9

实验所需设备以及所需软件....................................................................................... 9 要求.......................................................................................................................... 9 实验原理................................................................................................................... 9 第四章 实验设计 ...................................................................................................... 10

一、实时数据库的设计............................................................................................ 10

二、添加设备.......................................................................................................... 10 三、添加运行策略................................................................................................... 11 四、添加用户窗口................................................................................................... 12

主窗口属性 ...................................................................................................... 13

I

五、设计主页面 ...................................................................................................... 14

添加设定值SV、测量值PV以及输出值OP的动态条显示.................................. 14 添加变量设定栏 ............................................................................................... 15 添加变量显示栏 ............................................................................................... 16 添加手自动按钮 ............................................................................................... 16 添加历史曲线按钮............................................................................................ 17 添加实时曲线显示............................................................................................ 18

六、历史曲线页面................................................................................................... 18 第五章 实验结果 ...................................................................................................... 19

一、 二、 第六章 第七章

PID调试过程 ............................................................................................. 19 PID参数确定 ............................................................................................. 19 总结 ............................................................................................................. 20 参考资料文献 ............................................................................................... 20

三、加扰动、测性能 ............................................................................................... 20

II

第一章 MCGS简介

一、MCGS组态软件的系统构成

1、MCGS组态软件的整体结构

MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows95/98/NT/2000/XP等操作系统。MCGS 软件为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户可以在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编写工程打印报表等组态工作。组态生成的结果是一个数据库文件，成为组态结果数据库，此工程必须存放在MCGS子目录WORK下。

MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，是一个独立运行系统。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。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。

2、MCGS组态软件的五大组成部分

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组成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作。

主控窗口：MCGS的主控窗口是组态工程的主窗口，是所有设备窗口和用户窗口的父窗口，可以设置一个设备窗口和多个用户窗口，负责这些窗口的管理和调度，并调度用户策略的运行。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：设备窗口是MCGS系统的重要组成部分，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，使系统能够从外部设备中读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对液位系统的实时控制。

用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，是由用户来定义的，可以是一个或多个用户窗口组合而成的，它的显示和关闭由各种策略构件和菜单命令来控制。用户窗口相当于一个“容器”，用来放置图元、图符和动画构件等各种图形对象，通过对图形对象的组态设置，建立与实时数据库的连接，来完成图形、界面的设计工作。

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，变为数据采集、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。如编写控制程序（脚本程序），选用各种功能构件等。

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