MCGS组态软件在毕业设计中的应用

摘要：毕业设计是培养高素质大学生的重要环节，毕业设计选题对提高毕业设计质量至关重要。本文从毕业设计选题、MCGS组态软件的特点及应用三个方面，阐述了MCGS组态软件在毕业设计中的应用。实践证明，MCGS组态软件简单易行、实用性强，应用于毕业设计，不仅可增加学生的学习兴趣，更可为走上工作岗位进一步从事科研开发打下基础。

关键词：毕业设计；组态软件；监控系统

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）32-0074-02

一、毕业设计选题

大学本科毕业生经过四年的高等教育，进入的最后一个教育环节是毕业设计，这是对四年来所学专业知识的一次检验，是对所学专业知识的一次认识提升，其质量高低直接关系到大学生综合运用所学知识解决实际问题能力的培养情况；是培养高素质、创新型优秀大学生的重要内容。然而，现阶段我国的就业环境并不乐观，不少大学生面临着毕业即失业的压力，大学的最后一个学期很多学生都忙于找工作，参加各种见面会、面试，不少学生还要在单位实习后才能找到工作。因此，要求学生把较多时间和较大精力投入到毕业设计中很难。但是，毕业设计的重要性不言而喻，学校与社会都十分重视，对其质量要求不允许降低。因此，大学生毕业设计质量如何保证、选择合适的毕业设计题目尤为重要。近年来，我们广泛采用了监控系统的设计题目作为本科毕业设计选题，包括监控系统上位、下位、被控对象及组网的硬件设计，也包括上位、下位及通信软件的设计开发。学生可根据实验室的条件自选监控系统中的被控对象，如电梯、炉温、水位、挖掘机等。微机通常被用做上位监控设备，利用VB、MCGS组态软件等高级语言编程，设计出生动、可视化的监控界面。MCGS（Monitor and Control Generated System）是一种通用计算机的系统软件，主要用于工业实时监测和过程控制领域，具有操作界面友好、内部功能强大、系统可扩展性强等突出特点，广泛应用于工业自动化的各个领域。用MCGS组态软件开发监控系统具有开发周期短、易学易用、系统可靠性高、通用性强、便于维护等特点。另外，这种软件还具备了可视化、全中文、面向对象的组态开发环境，使用者只要采用最简单的模块化组态就能构建自己需要的应用程序，而无需掌握大量复杂的编程技术。对这样一款实用性、应用性广的软件的学习应用，不仅能提高学生的学习兴趣和热情，更可为学生走向工作岗位、进一步从事科研及开发工作打下一定的基础。

二、MCGS组态软件的特点

MCGS组态软件是一种用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，主要完成现场数据采集、监测、处理与控制等任务，并能方便、灵活地输出数据。该系统包括五大功能部件：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略。由“组态环境”和“运行环境”两部分组成，组态环境是生成用户应用系统的工作环境，在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作，运行环境完成用户应用系统的运行，实现对工程的控制工作。MCGS组态软件支持多任务、多线程，可运行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000等多种操作系统，利用其庞大的标准图形库、完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持手段，用户能够快速地开发出集图像、声音、动画于一体的工程画面。

三、利用MCGS组态软件设计监控系统实例

以四层电梯监控系统为例，说明利用MCGS组态软件设计监控系统的方法。系统结构如图1所示。

微机作为上位是整个系统的监控核心，对下位运行设备实时监控，通过MCGS组态软件编程，构造形象、生动、可视化的监控界面。三菱FX2N-48型PLC作为下位，是整个系统的现场监控器，监控电梯的基本运行功能，并能进行多模式运行状态的转换，通过内置的串口板实现与上位微机的串行通信。被控对象选用四层仿真电梯，接收PLC的控制，按实际电梯要求动作，实现电梯的正常运行。

1.用户窗口组态。用户窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，本系统中设计的人机交互界面为电梯运行监控，如图2所示。

左侧模拟电梯轿厢内监控界面，包括楼层显示及开关门显示，开关门控制按键及各层内呼控制按键。右侧模拟轿厢外各楼层（共4层）监控界面，包括开关门显示、楼层外呼显示及各楼层的到层显示、上下行控制按键。

2.主控窗口组态。主控窗口是工程的主窗口或主框架，主要用于设置工程属性，设计系统菜单，设定存盘结构，打开或关闭用户窗口等。

3.实时数据库组态。实时数据库是MCGS组态软件构造的应用系统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。对电梯系统进行分析，本系统中定义了20个输入变量X，如电梯各层的开关门信号，内、外呼信号等，16个输出变量Y，如电梯的上下行指示、各层的内外呼指示等，此外，还定义了5个数值型变量，对应于监控界面中轿厢内侧门和1～4层电梯门，主要用于动画设计。

4.运行策略组态。利用脚本程序，编写系统应用程序，完成流程控制、算法控制和操作的处理，以不同形式和方法操作实时数据库。下面以门的开关为例说明程序设计的过程。门的开关动画，首先要用到属性设置，设置门的变化方向、变化百分比等，如图3所示。

同时还需要相应的脚本程序。打开脚本编辑器，编写二层电梯开关门程序：

if x15=1 and y5=1 then door1=door1-20；电梯门开

if x15=1 and y6=1 then door1=door1+20；电梯门关

其中，x15为二层平层信号，y5为开门指示信号。该程序表明，当电梯到达二层，并且有开门信号时，电梯门将按照图3中设定的变化方向，以每秒30毫米的速度递减，直至属性中设定的最小值为0。

5.设备窗口组态。设备窗口是MCGS系统的重要组成部分，在设备窗口中建立系统与外部硬件设备的连接关系，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，实现对工业过程的实时监控。本系统中下位采用三菱FX2N系列PLC，首先需将其添加到设备工具箱中，点击设备窗口的设备工具箱，选择设备管理按钮，在弹出的对话框中，选择PLC目录下的三菱FX-232，完成添加。其次三菱FX-232设备还必须挂接在串口通讯父设备下，双击“设备工具箱”中的“串口通讯父设备”，串口通讯父设备被添加到设备组态窗口中，双击“设备工具箱”中的“三菱FX-232设备”，FX-232设备被添加到设备组态窗口中并挂接在串口通讯父设备下。最后进入属性设置窗口，完成各串行通信参数设置。双击“device0-[串口通讯父设备]”，在弹出的对话框中，进行设备名称、采样周期、波特率、校验方式等参数的设置。

四、结语

实践证明，采用MCGS组态软件设计出的监控系统，简单易行，用户只需通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，无需编写大量复杂的脚本程序，完全适用于生产自动化的各领域。MCGS组态软件简单易行，实用性强，应用于毕业设计使学生易于上手，开发周期短，难易适中；监控系统设计综合性强，软硬结合，工作量饱满，达到了高质量毕业设计的要求。

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