储液罐实时监测系统设计

1、毕业论文题 目 储液罐状态实时监测系统设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自0605 学 生 安乐 学 号 20060403002 指导教师 孙选 二一年六月八日摘 要在食品、化工、石油等行业有大量的储液罐，需要实时监测储液罐的状态，如液位、温度、压力、容积等。本课题设计一种对多个储液罐状态实时集中监控系统，用于远程监测储液罐的状态。课题要求对115个储液罐内的液体液面高度、罐内压力、罐内温度进行实时监测，并对监测系统与现场仪表的通讯选择合适的通讯协议和通讯接口。要求监测系统对系统故障、现场仪表故障、超限等异常情况具有报警功能，并对历史数据具有记录和查询功能。本设计

2、将采用变送器作为储液罐各个参数的监测设备；监测系统与现场仪表通过RS485通讯，通讯协议为Modbus协议；监测系统软件采用MCGS组态软件形成人机界面完成工程画面的创建、数据对象的定义、动画连接的实现、越限报警、曲线显示和报表输出等功能。关键词：远程监测；通讯协议；通讯接口；人机界面ABSTRACTThere are a lot of liquid storage tanks in the food, chemical, oil and other industries, storage tanks need real-time monitoring of the state, such a

3、s level, temperature, pressure, volume and so on. The subject require design a real-time focusing on a number of tank condition monitoring system for remote monitoring of tank status. The subject require 1 to 15 tank on the liquid inside the liquid level, tank pressure, tank temperature, real-time m

4、onitoring, and select the appropriate communication protocols and communication interfaces for the monitoring systems and field instrumentation. Demands on the system failure monitoring system, field insrumentation failure, overrun and other anomalies with alarm, and historical data with the records

5、 and query. This design will use the transmitter as the parameters of tank monitoring equipment; communicate through RS485 monitoring system and field instrument, use Modbus protocol for the communication protocol; use the software MCGS which formate the man-machine interface configuration with the

6、monitoring system software to complete the project creation screen, the definition of data objects, animation connected to achieve, the more alarm limits, curve display and report output function. Key words： Remote Monitoring；Communication protocol；Communication Interface；HMI目 录 TOC o 1-3 h z u HYPE

7、RLINK l _Toc534478444 摘 要 PAGEREF _Toc534478444 h I HYPERLINK l _Toc534478445 ABSTRACT PAGEREF _Toc534478445 h II HYPERLINK l _Toc534478446 1 前言 PAGEREF _Toc534478446 h 1 HYPERLINK l _Toc534478447 2通讯协议 PAGEREF _Toc534478447 h 2 HYPERLINK l _Toc534478448 通讯协议的选择 PAGEREF _Toc534478448 h 2 HYPERLINK l

8、 _Toc534478449 2.2 Modbus简介 PAGEREF _Toc534478449 h 2 HYPERLINK l _Toc534478450 2.3 Modbus传输方式 PAGEREF _Toc534478450 h 2 HYPERLINK l _Toc534478451 3通讯接口 PAGEREF _Toc534478451 h 3 HYPERLINK l _Toc534478452 数据传送方式的选择 PAGEREF _Toc534478452 h 3 HYPERLINK l _Toc534478453 通讯接口的选择 PAGEREF _Toc534478453 h 3

9、 HYPERLINK l _Toc534478454 3.3 RS-485通信方式 PAGEREF _Toc534478454 h 3 HYPERLINK l _Toc534478455 3.4 RS-485总线互连 PAGEREF _Toc534478455 h 3 HYPERLINK l _Toc534478456 4监测设备 PAGEREF _Toc534478456 h 4 HYPERLINK l _Toc534478457 温度监测设备的选择 PAGEREF _Toc534478457 h 4 HYPERLINK l _Toc534478458 压力监测设备的选择 PAGEREF _

10、Toc534478458 h 4 HYPERLINK l _Toc534478459 液位监测设备的选择 PAGEREF _Toc534478459 h 4 HYPERLINK l _Toc534478460 5系统软件 PAGEREF _Toc534478460 h 6 HYPERLINK l _Toc534478461 组态软件监测方案 PAGEREF _Toc534478461 h 6 HYPERLINK l _Toc534478462 常用的组态软件 PAGEREF _Toc534478462 h 6 HYPERLINK l _Toc534478463 组态软件的选择 PAGEREF

11、_Toc534478463 h 6 HYPERLINK l _Toc534478464 5.4 MCGS嵌入版组态软件的体系结构 PAGEREF _Toc534478464 h 7 HYPERLINK l _Toc534478465 人机界面的实现 PAGEREF _Toc534478465 h 7 HYPERLINK l _Toc534478466 工程整体规划 PAGEREF _Toc534478466 h 7 HYPERLINK l _Toc534478467 创制工程画面 PAGEREF _Toc534478467 h 8 HYPERLINK l _Toc534478468 定义数据对

12、象 PAGEREF _Toc534478468 h 8 HYPERLINK l _Toc534478469 动画连接的实现 PAGEREF _Toc534478469 h 10 HYPERLINK l _Toc534478470 报警显示的实现 PAGEREF _Toc534478470 h 12 HYPERLINK l _Toc534478471 曲线显示 PAGEREF _Toc534478471 h 16 HYPERLINK l _Toc534478472 报表输出 PAGEREF _Toc534478472 h 17 HYPERLINK l _Toc534478473 安全机制 PAG

13、EREF _Toc534478473 h 19 HYPERLINK l _Toc534478474 设备连接 PAGEREF _Toc534478474 h 20 HYPERLINK l _Toc534478475 6 结 论 PAGEREF _Toc534478475 h 23 HYPERLINK l _Toc534478476 参 考 文 献 PAGEREF _Toc534478476 h 24 HYPERLINK l _Toc534478477 致 谢 PAGEREF _Toc534478477 h 251 前言监控系统的发展方向是远程化和网络化，以及以管理集中化和控制分散化为特征的测控

14、管一体化。融合网络技术、软件技术和测量技术的分布式监控系统可以应用于大范围区域的测量与控制。远程测控系统系统包含大量相互交换信息的设备，具备信号处理、优化决策和控制操作等，控制器可以分散在网络中的不同地点，管理功能则可以集中于一点，因此基于网络的分布式测控系统有着广泛的应用前景。在电力系统监控、工厂丰亨自动化、异地联合实验、实验空自动测试、教学、卫星发射、智能大厦、智能小区安全、储液罐实时监测系统等众多领域，基于网络的分布式监控系统都能发挥重要作用。远程监测系统是基于网络的分布式监测系统 ，它由分散挂接在网络上的不同监测设备组成，完成过程的测量，记录，数据处理等工作，并通过网络进行数据传输，实

15、现资源、信息共享，协调工作，共同完成复杂的测控任务1。组态软件是随着集散控制系统及计算机技术的日趋成熟而发展起来的，尤其是近几年，随着计算机网络技术的发展，使得监控设备之间的互联变得更加简便，提高了自动化工程的工作效率，减少了系统维护和升级的费用。近几年来随着我国工业的快速发展, 相对应的工业控制领域也是朝着科学化、现代化方向发展。作为其载体的现代工业控制的组态软件在我国也得到了极大的发展。在食品、化工、石油等行业有大量的储液罐，需要实时监测储液罐的状态，如液位、温度、压力、容积等。本课题设计一种对多个储液罐状态实时集中监控系统，用于远程监测储液罐的状态。课题要求对115个储液罐内的液体液面高

16、度、罐内压力、罐内温度进行实时监测，并对监测系统与现场仪表的通讯选择合适的通讯协议和通讯接口。要求监测系统对系统故障、现场仪表故障、超限等异常情况具有报警功能，并对历史数据具有记录和查询功能。本设计将采用变送器作为储液罐各个参数的监测设备；监测系统与现场仪表通过RS485通讯，通讯协议为Modbus协议；监测系统软件采用MCGS组态软件形成人机界面完成工程画面的创建、数据对象的定义、动画连接的实现、越限报警、曲线显示和报表输出等功能。论文中将详细论述监测系统的功能实现，硬件、软件的选择以及人机界面的设置情况。2通讯协议通讯协议的选择Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议

17、，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控2。因此，本设计网络通讯协议采用Modbus协议完成对各个储液罐温度、压力和液位等参数的集中监测。 Modbus简介Modbus协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经何种网络进行通讯的。它描述了一个控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，按地址识别发来的消息，决定要产

18、生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法3。2.3 Modbus传输方式控制器能设置为两种传输模式（ASCII或RTU）中的任何一种在标准的Modbus网络通信。用户选择想要的模式，包括串口通信参数（波特率、校验方式等），在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络，它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位，以及

19、决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据4 。因此，本设计优先采用Modbus RUT通讯协议。3通讯接口数据传送方式的选择计算机和计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二中方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路的不一致而被广泛采用。因此，本设计采用串行通讯的方式进行数据传输。通讯接口的选择最被人们熟悉的串行通信技术标准是RS-232、RS

20、-422和RS-485。RS-232是最早的串行接口标准。其后发展起来的RS-422、RS-485是平衡传送的电气标准，比起RS-232非平衡的传送方式在电气指标上有了大幅度的提高。RS485的电器标准与RS422完全相同，但当RS485线路空闲（即不传送信号）时，线路处于高阻（或挂起）状态这时RS485线路就可以允许被其他设备占用。根据RS485驱动芯片驱动能力的不同，一个RS485数据发送设备可以驱动32256台RS485数据接收设备。由于RS485总线通讯方式更为简单灵活，其传输速率高，距离远（不加中继器时有效传输距离可达1200m），硬件接口简单，软件易实现，性价比高等优点使得基于RS

21、485协议的系统更适合于现场，特别是中小型数据采集和控制系统的应用。 RS-485通信方式RS-485采用平衡发送和差分接受方式来实现通信：在发送端TXD将串口的TTL电平信号转换成差分信号A、B两路输出，经传输后在接受端将差分信号还原成TTL电平信号。两条传输线路通常采用双绞线，又是差分传输，因此具有极强的抗共模干扰的能力，接受灵敏度也相当的高。同时，最大传输速率和最大传输距离也大大提高。 RS-485总线互连分布式多点数据采集系统或集中控制系统的网络拓扑一般采用总线方式，传送数据采用主从站的方式。主机可以是PC机、工控机或单片机（本设计采用的是PC机），每个从机拥有自己固定的地址，由主机控

22、制完成网上的每一次通信。开始时所有从机复位，即处于监听状态，等待主机的呼叫。当主机向网上发出某一从机的地址时，所有从机接收到该地址并与自己的地址相比较。如果相符说明主机在呼叫自己，应发回应答信号，表示准备好开始接收后面的命令和数据；否则不予理睬，继续监听呼叫地址。主机受到从机的应答后，则开始一次通信。通信完毕，从机继续处于监听状态，等待呼叫6。4监测设备温度监测设备的选择HAKK-WZPB一体化温度变送器是温度传感器与变送器的完美结合，以十分简捷的方式把-200+1600范围内的温度信号转换为二线制 420mADC的电信号传输给显示仪、调节器、记录仪、DCS等，实现对温度的精确测量和控制。一体

23、化温度变送器是现代工业现场、科研院所温度测控的更新换代产品，是集散系统、数字总线系统的必备产品7。由此，本设计采用HAKK-WZPB一体化温度变送器来实现储液罐温度监测功能。一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型8。本设计使用型号为WZCB的热电阻一体化温度变送器。压力监测设备的选择压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后将压力信号转变成420mA DC信号输出。压力变送器主要有电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷

24、压力变送器，应变式压力变送器等9。因为压力变送器具有工作可靠、性能稳定，专用V/I集成电路，外围器件少，可靠性高，维护简单、轻松，体积小，重量轻，安装调试极为简便；铝合金压铸外壳，三端隔离，静电喷塑保护层，坚固耐用；4-20mA DC二线制信号传送，抗干扰能力强，传输距离远；LED、LCD、指针三种指示表头，现场读数十分方便。可用于测量粘稠、结晶和腐蚀性介质；高准确度，高稳定性。除进口原装传感器已用激光修正外，对整机在使用温度范围内的综合性温度漂移、非线性进行精细补偿等特点10。适合本设计的要求，因此本设计使用压力变送器进行储液罐压力的监测工作。用户可以根据压力量程范围、选择智能还是模拟、是否

25、要带表头显示、精度等级、测量的介质等需求来具体选择压力变送器的具体型号。液位监测设备的选择液位变送器是对压力变送器技术的延伸和发展，根据不同比重的液体在不同高度所产生压力成线性关系的原理，实现对水、油及糊状物的体积、液高、重量的准确测量和传送。因为液位变送器具有安装简单、使用方便，互换能力强；适合容器内液体介质的液位、界面的测量。除现场指示，还可配远传变送器、报警开关、检测功能齐全；指示新颖、读数直观、醒目、观察指示器的方向可根据用户需要改变角度；测量范围大，不受贮槽高度的限制；指示机构与被测介质完全隔离，密封性好，可靠性高，使用安全；结构简单、安装方便、维护方便、耐腐蚀、无需电源、防爆；高品

26、质传感的灵敏度高，响应速度快，准确反映流动或静态液面的细微变化，测量准确度高；具备安全防爆和隔离防爆能力，可应用于各种危险场所；务有防阻塞型设计可实现对糊状介质液位的测量；100%等分刻度、LED、LCD三种指示表头，现场读数十分方便；420mA DC二线制信号传送，抗干扰能力强，传输距离远；精细独特的零点、满程、非线性补偿，保证仪表使用条件范围内的精度，长期稳定性好；压力传感器直接感测液位压力，不受介质起泡、沉积的影响；使用被测介质广泛，可测油、水及与316不锈钢兼容的糊状物，具有一定的防腐能力等优点11。所以本设计采用液位变送器作为液位监测设备。液位变送器具有投入式、直杆式、法兰式、螺纹式

27、、电感式、旋入式、浮球式结构设计。投入式液位变送器采用高性能的扩散硅压阻式压力传感器作为测量元件，经过高可靠性的放大处理电路及精密温度补偿，将被测介质的表压或绝压转换为标准的电压或电流信号。本产品体积小巧，使用安装方便，直接投入水中即可测量出变送器末端到液面的液位高度。采用先进电路处理技术，性能稳定、高灵敏度；多种量程，最大可测200m(水柱压力)；采用316L不锈钢隔离膜片，适用于多种测量介质；配置灵活，根据需要可选择不同配置。具有反向极性和限流保护；激光调阻温度补偿，零点、量程可现场调节；抗腐蚀范围宽，适于多种介质；过载及抗干扰能力强，性能稳定。广泛应用于工业现场液位测量与控制、城市供水及

28、污水处理石油、化工、电厂、水文监测、水库、大坝、水电建设等领域的液位的测量与控制。综上所述，本设计采用投入式液位变送器作为液位监测设备。5系统软件组态软件监测方案组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程

29、控制等诸多领域。由于组态软件能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常能够提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来12。因此可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。常用的组态

30、软件随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS（管理信息系统，ManagementInformationSystem）和CIMS（计算机集成制造系统，ComputerIntegratedManufacturingSystem）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。因此，在1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。其中常用的组态软件有MCGS 、InTouch、Fix、Citech、组态王、Controx（

31、开物）、ForceControl（力控）。组态软件的选择MCGSE (Monitor and Control Generated System for Embeded，嵌入式通用监控系统)是一种用于快速构造和生成嵌入式计算机监控系统的组态软件，它的组态环境能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE中运行。MCGS嵌入版组态软件具有简单灵活的可视化操作界面、实时性强、有良好的并行处理性能、丰富、生动的多媒体画面、完善的安全机制、强大的网络功能、多样化的报警功能、支持多种硬件设备，实现“设备无关”、设立对象元件库，组态

32、工作简单方便等主要功能13。 综上所述，我们选择MCGS嵌入版组态软件来进行储液罐状态实时监测系统的设计。 MCGS嵌入版组态软件的体系结构MCGS嵌入式体系结构分为组态环境、模拟运行环境和运行环境三部分。MCGS嵌入版生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，如图所示M C G S主控窗口v设备窗口用户窗口实时数据库运行策略系统参数启动参数设备构件1111111111设备构件图元图符动画构件数据对象报警处理存盘处理启动策略循环策略退出策略自定义策略图5.1 MCGS嵌入版结构简图在MCGS嵌入版中可以有多个用户窗口和多个运行策略，实时数据库中

33、也可以有多个数据对象。MCGS嵌入版用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面，组态配置出各种不同类型和功能的对象或构件，同时可以对实时数据进行可视化处理。人机界面的实现工程整体规划在实际工程项目中，使用MCGS嵌入版构造应用系统之前，应进行工程的整体规划，保证项目的顺利实施。对于本设计储液罐状态实时监测系统来说，主要任务是完成对多个储液罐温度、压力和液位参数的监测。在本设计中，我们假设储液罐高10m，温度最高100C，压力峰值为30mp。并根据实际需要依次完成创建工程画面、定义数据对象、实现动画连接、报警显示、曲线显示、报表输出、安全机制、设备连接和软件运行的步骤和功

34、能，从而实现对储液罐状态的实时监测14。创制工程画面（1）建立画面在用户窗口中创建一个名为储液罐的窗口。（2）编辑画面最后生成的画面如图所示图 人机界面定义数据对象实时数据库是MCGS嵌入版工程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。MCGS嵌入版使用自建文件系统中的实时数据库来管理所有实时数据。从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库，系统其它部分操作的数据也来自于实时数据库。实时数据库自动完成对实时数据的报警处理和存盘处理，同时它还根据需要把有关信息以事件的方式发送给系统的其它部分，以便触发相关事件，进行实时处理。因此，实

35、时数据库所存储的单元，不单单是变量的数值，还包括变量的特征参数（属性）及对该变量的操作方法（报警属性、报警处理和存盘处理等）。这种将数值、属性、方法封装在一起的数据我们称之为数据对象。实时数据库采用面向对象的技术，为其它部分提供服务，提供了系统各个功能部件的数据共享。在“实时数据库”中的“新增对象”按钮可实现在窗口的数据对象列表中增加新的数据对象。本设计需要用到的数据对象如表表5.1 数据对象变量名类型初值温度1数值型25温度2数值型25温度n数值型25温度组组对象压力1数值型1压力2数值型1压力n数值型1压力组组对象液位1数值型0液位2数值型0液位n数值型0液位组组对象储液罐1组对象储液罐2

36、组对象储液罐n组对象定义组对象与定义其他数据对象略有不同，需要对组对象成员进行选择。具体步骤如下： （1）在数据对象列表中，双击“液位组”，打开“数据对象属性设置” 窗口。（2）选择“组对象成员”标签，在左边数据对象列表中选择“液位1”，点击“增加”按钮，数据对象“液位1”被添加到右边的“组对象成员列表”中。按照同样的方法将“液位2”和“液位n”添加到组对象成员中。同理，将温度1、温度2和温度n数据对象添加到组对象“温度组”中；将压力1、压力2和压力n数据对象添加到组对象“压力组”中；将温度1、压力1和液位1数据对象添加到组对象“储液罐1”中；将温度2、压力2和液位2数据对象添加到组对象“储液

37、罐2”中；将温度n、压力n和液位n数据对象添加到组对象“储液罐n”中。（3）单击“存盘属性”标签，在“数据对象值的存盘”选择框中，选择：定时存盘，并将存盘周期设为：5秒。动画连接的实现温度实时动画的制作在储液罐画面中双击温度计1，弹出属性设置出口，进行如图设置图 动画组态属性设置窗口由此可以将温度计1液位的高低和储液罐温度1数据连接起来，形成显示储液罐温度1的实时动画。同理可以将温度计2到n的液位高低变化的动画与各自对应的实时数据连接起来，形成实时动画。压力实时动画的制作：在储液罐画面中双击压力表1，弹出属性设置出口，进行如图设置图 选装仪表构件属性设置窗口由此可以将压力表1的数据显示与储液罐

38、1的压力实时数据连接起来，形成储液罐1压力数值的实时显示。同理可以将压力表2到n的数据显示与各自对应的实时数据连接起来，形成实时动画。液位实时动画制作在储液罐画面中双击储液罐1，弹出属性设置出口，进行如图设置图 动画组态属性设置窗口由此可以将储液罐1液位升降动画与储液罐1液位的变化连接起来，形成储液罐1的实时动画。同理可以将储液罐2到n的液位升降动画也各自的实时数据连接起来，形成实时动画。报警显示的实现报警实现的程序框图：开始系统初始化连接设备Ready？设置报警值是否过限？进行报警NoYes报表输出接收并处理YesNo实际运行时，可能发生参数越限情况。报警显示是最基本的安全手段。实时报警可以

39、提示操作人员进行及时处理，避免事故发生。历史报警能对指定时间内的所有参数越限情况进行记录、显示和打印，以便对系统运行情况进行分析。特别是在事故发生后，这种分析对于调查事故发生的原因很重要，本系统需要设置报警的数据对象包括：温度1、温度2、温度n、压力1、压力2、压力n、液位1、液位2、液位n。（1）报警属性定义进入实时数据库，在数据温度1属性中的“报警属性”标签中，选择“允许进行报警处理”报警设置就被激活。并对下限报警值和上限报警值进行设置。同理依次对数据温度2、温度n、压力1、压力2、压力n、液位1、液位2、液位n的下限报警值和上限报警值进行设置。（2）实时报警画面在用户窗口中创建一个名为报

40、警显示的窗口，进入此画面，选取“工具箱”中的“报警显示”构件。在画面适当位置画出报警窗口，如图所示图 报警显示双击温度报警显示的报警画面，在“基本属性”中将对应的数据对象名称设为：温度组，并可以设置最大记录次数。同理可以依次将压力和液位的报警画面和各自对应的实时数据连接起来，当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分。（3）报警极限值的修改在“实时数据库”中，对温度1、温度2、温度n、压力1、压力2、压力n、液位1、液位2、液位n的上、下限报警值都是已定义好的。如果用户想在运行环境下根据实际需要

41、随时改变报警上、下值，可以使用在MCGS组态软件中为用户提供的大量的函数，并根据需要灵活应用。操作步骤包括以下几个部分：设置数据对象、制作交互界面、编写控制流程。a设置数据对象需要添加的极限数据对象如表所示表5.2 极限数据变量名类型变量名类型温度1上限数值压力1上限数值温度1下限数值压力1下限数值温度2上限数值压力2上限数值温度2下限数值压力2下限数值温度n上限数值压力n上限数值温度n下限数值压力n下限数值温度1上限数值温度2上限数值温度1下限数值温度2下限数值温度n下限数值温度n上限数值b制作交互界面如图 图 交互界面c编写控制流程进入“运行策略”窗口，双击“循环策略”，双击“脚本程序”，

42、进入编辑环境，在脚本程序中增加以下语句：!SetAlmValue(液位1,液位1上限,3)；!SetAlmValue(液位1,液位1下限,2)；!SetAlmValue(液位2,液位2上限,3)；!SetAlmValue(液位2,液位2下限,2)；!SetAlmValue(液位n,液位n上限,3)；!SetAlmValue(液位n,液位n下限,3)；!SetAlmValue(压力1,压力1下限,2)；!SetAlmValue(压力1,压力1上限,3)；!SetAlmValue(压力2,压力2下限,2)；!SetAlmValue(压力2,压力2上限,3)；!SetAlmValue(压力n,压力n

43、下限,2)；!SetAlmValue(压力n,压力n上限,3)；!SetAlmValue(温度n,温度n上限,3)；!SetAlmValue(温度n,温度n下限,2)；!SetAlmValue(温度2,温度2上限,3)；!SetAlmValue(温度2,温度2下限,2)；!SetAlmValue(温度1,温度1下限,2)；!SetAlmValue(温度1,温度1上限,3)；由此便可以实现在人机界面中对报警值的修改这一功能。（4）报警提示为了更形象和直接地对报警进行提示，可以在储液罐画面中加入报警指示等进行报警提示。具体为：a进入储液罐画面。利用工具箱的插入元件指示灯报警器，分别在温度计1、2、

44、n，压力表1、2、n，储液罐1、2、n下画一个小报警灯。效果图参照图b温度报警灯的设定：双击温度计1下的报警灯，弹出“属性”设置窗口。在此窗口中可以设置动画方式和表达式。其中动画方式设置为当实时数据在数据极限值之内时报警灯为蓝色，当实时数据超过数据极限值时报警灯为红色。设置表达式为：温度1=温度1上限 or 温度1=压力1上限 or 压力1=液位1上限 or 液位1=液位1下限。同理设置储液罐2和储液罐n的报警灯。曲线显示（1）实时曲线实时曲线可以像笔绘记录仪一样以曲线形式实时显示一个过多个数据对象数值的变化情况。如图图 实时曲线双击曲线可以对曲线的如下属性进行设置：Y轴主划线、X轴时间单位、

45、各曲线的颜色和线条的粗细。在曲线标识页中可以选择各曲线所对应的数据来源，完成各个储液罐温度、压力和液位参数的实时曲线。（2）历史曲线历史曲线构件实现了历史数据的曲线浏览功能。运行时，历史曲线构件能够根据需要画出相应历史数据的趋势效果图。历史曲线主要用于事后查看数据和状态变化趋势和总结规律。如图图 历史曲线双击该曲线，进入“历史曲线构件属性设置”窗口，可以对历史曲线的如下属性进行设置：曲线名称、Y轴主划线数、各曲线的内容和颜色。在存盘属性页面中，存盘数据来源选择组对象对应的存盘数据，并在下拉菜单中选择对应的组对象。由此可以完成各个储液罐温度、压力和液位参数的历史曲线。报表输出在工程应用中，大多数

46、监控系统需要对设备采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表。所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来。（1）实时报表实时报表是对瞬时量的反映，通常用于将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印出来。在“用户窗口”中，新建一个名为“实时数据显示”的新窗口。按照如表5.3所示 变量名实时数据液位1液位2液位n压力1压力2压力n温度1温度2温度n选中液位1对应的单元格，单击右键。从弹出的下拉菜单中选取“连接”项。再次单击右键，弹出数据对象列表，双击数据对象“液位1”，B列1行单元格所显示的数值即为“液位1”的数据。按照上述操作，将B列

47、的2到9行分别与数据对象液位2、液位n、压力1、压力2、压力你、温度1、温度2、温度n建立连接。这样便能完成实时报表的设置。（2）历史报表历史报表通常用于从历史数据库中提取数据记录，并以一定的格式显示历史数据。在“用户窗口”中，新建一个名为“历史数据显示”的新窗口。在“历史数据显示”组态窗口中，选取“工具箱”中的“历史表格”构件，在适当位置绘制历史表格，如表5.4所示表5.4 历史报表储液罐1液位m温度压力Mpa2006-06-06 10：04：512006-06-06 10：05：112006-06-06 10：05：312006-06-06 10：07：50储液罐2液位m温度压力Mpa20

48、06-06-06 10：04：512006-06-06 10：05：112006-06-06 10：05：312006-06-06 10：07：50储液罐n液位m温度压力Mpa2006-06-06 10：04：512006-06-06 10：05：112006-06-06 10：05：312006-06-06 10：07：50选中R2、R3、R4、R5，单击右键，选择“连接”选项。点击菜单栏中的“表格”菜单，选择“合并表元”项，所选区域会出现反斜杠。 双击该区域，弹出数据库连接设置对话框，具体设置如下：基本属性页中，连接方式选取：在指定的表格单元内，显示满足条件的数据记录；按照从上到下的方式填

49、充数据行；显示多页记录。数据来源页中，选取组对象对应的存盘数据；组对象名为：储液罐1。显示属性页中，点击“复位”按钮。时间条件页中，排序列名：MCGS_TIME；升序；时间列名：MCGS_TIME；可以根据用户的需要设置一定时间范围处理存盘数据。根据上述操作进行储液罐2和储液罐n历史报表的设置和连接。安全机制工业过程控制中，应该尽量避免由于现场人为的误操作所引发的故障或事故，而某些误操作所带来的后果有可能是致命性的。为了防止这类事故的发生，MCGS嵌入版组态软件提供了一套完善的安全机制，严格限制各类操作的权限，使不具备操作资格的人员无法进行操作，从而避免了现场操作的任意性和无序状态，防止因误操

50、作干扰系统的正常运行，甚至导致系统瘫痪，造成不必要的损失。对本设计的安全机制进行一下分析：用户及用户组：用户组：管理员组、操作员组用户：负责人、职员负责人隶属于管理员组；职员隶属于操作员组。管理员组成员可以进行所有操作；操作员组成员只能进行按钮操作。需要设置权限的部分包括：系统运行权限储液罐报警值的修改（1）定义用户和用户组选择工具菜单中的“用户权限管理”，打开用户管理器。缺省定义的用户、用户组为：负责人、管理员组。点击用户组列表，进入用户组编辑状态。点击“新增用户组”按钮，弹出用户组属性设置对话框。进行如下设置：用户组名称：操作员组用户组描述：成员仅能进行操作点击用户列表域，点击“新增用户”

51、按钮，弹出用户属性设置对话框。设置如下：用户名称：职员用户描述：操作员用户密码：123确认密码：123隶属用户组：操作员组再次进入用户组编辑状态，双击“操作员组”，在用户组成员中选择“职员”。同理可以对“负责人”进行密码的设置。（2）系统权限管理进入主控窗口，选中“主控窗口”图标，点击“系统属性”按钮，进入主控窗口属性设置对话框。在基本属性页中，点击“权限设置”按钮。在许可用户组拥有此权限列表中，选择“操作员组”，确认，返回主控窗口属性设置对话框。在下方的选择框中选择“进入登录，退出不登录”，点击“确认”，系统权限设置完毕。（3）操作权限管理进入修改报警值窗口，双击液位1上限值输入框，进入其属

52、性设置窗口。点击下部的“权限”按钮，进入用户权限设置对话框。选中“操作员组”，确认，退出。同理设置其他报警值权限的设置。设备连接设备窗口是MCGS嵌入版系统的重要组成部分，负责建立系统与外部硬件设备的连接，使得MCGS嵌入版能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对应工业过程的实时监控。MCGS嵌入版实现设备驱动的基本方法是：在设备窗口内配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和特征，设置相关的属性，将设备的操作方法，如硬件参数配置、数据转换、设备调试等都封装在构件之内，以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。系统运行过程中，设备构件由设备窗口统一调度管理，通过通道连接，向

53、实时数据库提供从外部设备采集到的数据，从实时数据库查询控制参数，发送给系统其它部分，进行控制运算和流程调度，实现对设备工作状态的实时检测和过程的自动控制15。MCGS嵌入版的这种结构形式使其成为一个与设备无关的系统，对于不同的硬件设备，只需定制相应的设备构件，放置到设备窗口中，并设置相关的属性，系统就可对这一设备进行操作，而不需要对整个系统结构作任何改动。由对设备驱动程序，MCGS嵌入版使用设备构件管理工具进行管理，单击在MCGS嵌入版工具菜单下的设备构件管理项，将弹出如图0所示的设备管理窗口图0 设备管理窗口设备管理工具的主要功能是方便用户在多种设备驱动程序中快速的找到适合自己的设备驱动程序，并完成所选设备在Windows中的登记和删除登记工作等。通用串口父设备是提供串口通讯功能的父设备，每个通讯串口父设备与一个实际的物理串口对应，下面可以挂接所有通过串口连接的设备，如图1所示图1通用串口设备属性编辑窗口通讯串口父设备对应的串口有RS232和RS485两种通讯方式，由前面关于通讯协议和通讯接口的选择可知本设计采用的是RS