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监控画面设计基于数据采集模块2O2I系统的设计与实现 4 监控画面设计 4.1 什么是MCGS MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)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、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。 4.1.1 MCGS的主要特点和基本功能 简单灵活的可视化操作界面。MCGS采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国的使用习惯和要求，以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS的组态工作既简单直观，又灵活多变。用户可以使用系统的缺省构架，也可以根据需要自己组态配置图形界面，生成各种类型和风格的图形界面，包括DOS风格的图形界面、标准Windows风格的图形界面并且带有动画效果的工具条和状态条等。 实时性强、良好的并行处理性能。MCGS是真正的32位应用系统，充分利用了32位Windows操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。例如MCGS在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内分时处理打印数据等类似的非关键性工作，实现系统并行处理多任务、多进程。 丰富、生动的多媒体画面。MCGS以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等有关信息；通过对图形大小的变化、颜色的改变、明暗的闪烁、图形的移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；在图元、图符对象上定义相应的状态属性，实现动画效果。MCGS还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。MCGS还支持多媒体功能，使能够快速地开发出集图像、声音、动画于一体的漂亮、生动的工程画面。 开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能。MCGS采用开放式结构，系统可以与广泛的数据源交换数据，MCGS提供多种高性能的I/O驱动；支持Microsoft开放数据库互连接口，有强大的数据库连接能力；MCGS全面支持OPC标准，既可作为OPC客户端，也可以作为OPC服务器，可以和更多的自动化设备相连接；MCGS通过DDE与其它应用程序交换数据，充分利用计算机丰富的软件资源；MCGS全面支持ActiveX控件，提供及其灵活的面向对象的动态图形功能，并且包含丰富的图形库。 完善的安全机制。MCGS提供了良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。此外，MCGS还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，大大加强了保护组态开发者劳动成果的力度。 强大的网络功能。MCGS支持TCP/IP、Modem、RS-485/ RS-422/ RS-232等多种网络体系结构，使用MCGS网络版组态软件，可以在整个企业范围内，用IE浏览器方便地浏览到实时和历史的监控信息，实现设备管理与企业管理的集成。 多样化的报警功能。MCGS提供多种不同的报警方式，具有丰富的报警类型和灵活多样的报警处理函数。不仅方便用户进行报警设置，并且实现了系统实时显示、打印报警信息的功能。报警信息的存储与应答，为工业现场安全可靠地生产运行提供了有力的保障。 实时数据库为用户分步组态提供极大方便。MCGS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，其中实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干，而在系统运行过程中，各个部分都通过实时数据库交换数据，形成互相关联的整体。 支持多种硬件设备，实现“设备无关”。MCGS针对外部设备的特征，设立设备工具箱，定义多种设备构件，建立系统与外部设备的连接关系，赋予相关的属性，实现对外部设备的驱动和控制。用户在设备工具箱中可方便选择各种设备构件。不同的设备对应不同的设备构件，所有的设备构件均通过实时数据库建立联系，而建立时又是相互独立的，即对某一构件的操作或改动，不影响其它构件和整个系统的结构，因此MCGS是一个“设备无关”的系统，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。 方便控制复杂的运行流程。MCGS开辟了“运行策略”窗口，用户可以选用系统提供的各种条件和功能的策略构件，用图形化的方法和简单的类Basic语言构造多分支的应用程序，按照设定的条件和顺序，操作外部设备，控制窗口的打开或关闭，与实时数据库进行数据交换，实现自由、准确地控制运行流程，同时也可以由用户创建新的策略构件，扩展系统的功能。 良好的可维护性和可扩充性。MCGS系统由五大功能模块组成，主要的功能模块以构件的形式来构造，不同的构件有着不同的功能，且各自独立。三种基本类型的构件完成了MCGS系统三大部分的所有工作。除此之外，MCGS还提供了一套开放的可扩充接口，用户可根据自己的需要用VB、VC等高级开发语言，编制特定的构件来扩充系统的功能。 用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。MCGS中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理。组态时，系统生成的组态结果是一个数据库；运行时，系统自动生成一个数据库，保存和处理数据对象和报警信息的数据。利用数据库来保存数据和处理数据，提高了系统的可靠性和运行效率，同时，也使其它应用软件系统能直接处理数据库中的存盘数据。 设立对象元件库，组态工作简单方便。对象元件库，实际上是分类存储各种组态对象的图库。组态时，可把制作好的数据对象以元件的形式存入图库中，同样也可把元件库中的各种对象取出，直接为当前的工程所用。随着工作的积累，对象元件库将日益扩大和丰富，这样解决了对象元件库的元件积累和元件重复利用问题。组态工作将会变得更加简单、方便。 实现对工控系统的分布式控制和管理。考虑到工控系统今后的发展趋势，MCGS充分运用现今发展的DCCW(Distributed Computer Cooperator Work，分布式计算机协同工作方式)技术，使分布在不同现场的采集设备和工作站之间实现协同工作，不同的工作站之间则通过MCGS实时交换数据，实现对工控系统的分布式控制和管理。 总之，MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。 4.2 MCGS的构成 MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。 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。用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。 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。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。 组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡，它们之间的关系如下图所示。 由MCGS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4.1所示： 图4.1 MCGS用户应用系统结构 窗口是屏幕中的一块空间，是一个“容器”，直接提供给用户使用。在窗口内，用户可以放置不同的构件，创建图形对象并调整画面的布局，组态配置不同的参数以完成不同的功能。 在MCGS的单机版中，每个应用系统只能有一个主控窗口和一个设备窗口，但可以有多个用户窗口和多个运行策略，实时数据库中也可以有多个数据对象。MCGS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。 实时数据库是MCGS系统的核心 实时数据库相当于一个数据处理中心，同时也起到公用数据交换区的作用。MCGS用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，实时数据库将数据传送给系统其它部分操作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及对该变量的操作方法。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。 主控窗口构造了应用系统的主框架 主控窗口确定了工业控制中工程作业的总体轮廓，以及运行流程、菜单命令、特性参数和启动特性等项内容，是应用系统的主框架。 设备窗口是MCGS系统与外部设备联系的媒介 设备窗口专门用来放置不同类型和功能的设备构件，实现对外部设备的操作和控制。设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。一个应用系统只有一个设备窗口，运行时，系统自动打开设备窗口，管理和调度所有设备构件正常工作，并在后台独立运行。注意，对用户来说，设备窗口在运行时是不可见的。 用户窗口实现了数据和流程的“可视化” 用户窗口中可以放置三种不同类型的图形对象：图元、图符和动画构件。图元和图符对象为用户提供了一套完善的设计制作图形画面和定义动画的方法。动画构件对应于不同的动画功能，它们是从工程实践经验中总结出的常用的动画显示与操作模块，用户可以直接使用。通过在用户窗口内放置不同的图形对象，搭制多个用户窗口，用户可以构造各种复杂的图形界面，用不同的方式实现数据和流程的“可视化”。 运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段 运行策略本身是系统提供的一个框架，其里面放置有策略条件构件和策略构件组成的“策略行”，通过对运行策略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭并确定设备构件的工作状态等，从而实现对外部设备工作过程的精确控制。 一个应用系统有三个固定的运行策略：启动策略、循环策略和退出策略，用户也可根据具体需要创建新的用户策略、循环策略、报警策略、事件策略、热键策略，并且用户最多可创建512个用户策略。启动策略在应用系统开始运行时调用，退出策略在应用系统退出运行时调用，循环策略由系统在运行过程中定时循环调用，“用户策略”供系统中的其它部件调用。 综上所述，一个应用系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分组成。 4.3 MCGS组态过程 使用MCGS完成一个实际的应用系统，首先必须在MCGS的组态环境下进行系统的组态生成工作，然后将系统放在MCGS的运行环境下运行。MCGS的组态过程包括： l 工程整体规划 l 工程建立 l 构造实时数据库 l 组态用户窗口 l 组态主控窗口 l 组态设备窗口 l 组态运行策略 l 组态结果检查 l 工程测试 l 新工程的提交 4.3.1 工程整体规划 对工程设计人员来说，首先要了解整个工程的系统构成和工艺流程，弄清监控对象的特征，明确主要的监控要求和技术要求等问题。在此基础上，拟定组建工程的总体规划和设想，主要包括系统应实现哪些功能，控制流程如何实现，需要什么样的用户窗口界面，实现何种动画效果以及如何在实时数据库中定义数据变量等环节，同时还要分析工程中设备的采集及输出通道与实时数据库中定义的变量的对应关系，分清哪些变量是要求与设备连接的，哪些变量是软件内部用来传递数据及用于实现动画显示的等问题。做好工程的整体规划，在项目的组态过程中能够尽量避免一些无谓的劳动，快速有效地完成工程项目。 4.3.2 工程建立步骤 MCGS中用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统，打开工程就是打开一个已经存在的应用系统。工程文件的命名规则和Windows系统相同，MCGS自动给工程文件名加上后缀“.mcg”。每个工程都对应一个组态结果数据库文件。 在Windows系统桌面上，通过以下三种方式中的任一种，都可以进入MCGS组态环境： l 鼠标双击Windows桌面上的“MCGS组态环境”图标； l 选择“开始”“程序”“MCGS组态软件”“MCGS 组态环境”命令； l 按快捷键“Ctrl + Alt + G”； 进入MCGS组态环境后，单击工具条上的“新建”按钮，或执行“文件”菜单中的“新建工程”命令，系统自动创建一个名为“新建工程X . MCG”的新工程。由于尚未进行组态操作，新工程只是一个“空壳”，一个包含五个基本组成部分的结构框架，接下来要逐步在框架中配置不同的功能部件，构造完成特定任务的应用系统。 MCGS用“工作台”窗口来管理构成用户应用系统的五个部分，工作台上的五个标签：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，对应于五个不同的窗口页面，每一个页面负责管理用户应用系统的一个部分，用鼠标单击不同的标签可选取不同窗口页面，对应用系统的相应部分进行组态操作。 构造实时数据库 实时数据库是MCGS系统的核心，也是应用系统的数据处理中心，系统各部分均以实时数据库为数据公用区，进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处理。 定义数据对象 数据对象是实时数据库的基本单元。在MCGS生成应用系统时，应对实际工程问题进行简化和抽象化处理，将代表工程特征的所有物理量，作为系统参数加以定义，定义中不只包含了数值类型，还包括参数的属性及其操作方法，这种把数值、属性和方法定义成一体的数据就称为数据对象。构造实时数据库的过程，就是定义数据对象的过程。在实际组态过程中，一般无法一次全部定义所需的数据对象，而是根据情况需要逐步增加。 MCGS中定义的数据对象的作用域是全局的，像通常意义的全局变量一样，数据对象的各个属性在整个运行过程中都保持有效，系统中的其它部分都能对实时数据库中的数据对象进行操作处理。 数据对象属性设置 MCGS把数据对象的属性封装在对象内部，作为一个整体，由实时数据库统一管理。对象的属性包括基本属性、存盘属性和报警属性。基本属性则包含对象的名称、类型、初值、界限值、工程单位和对象内容注释等项内容。 基本属性设置：鼠标单击“对象属性”按钮或双击对象名，显示“数据对象属性设置”对话框的“基本属性”窗口页，用户按所列项目分别设置。数据对象有开关型、数值型、字符型、事件型、组对象五种类型，在实际应用中，数字量的输入输出对应于开关型数据对象；模拟量的输入输出对应于数值型数据对象；字符型数据对象是记录文字信息的字符串；事件型数据对象用来表示某种特定事件的产生及相应时刻，如报警事件、开关量状态跳变事件；组对象用来表示一组特定数据对象的集合，以便于系统对该组数据统一处理。 存盘属性设置：MCGS把数据的存盘处理作为一种属性或者一种操作方法，封装在数据内部，作为整体处理。运行过程中，实时数据库自动完成数据存盘工作，用户不必考虑这些数据如何存储以及存储在什么地方。用户的存盘要求在存盘属性窗口页中设置，存盘方式有两种：按数值变化量存盘和定时存盘。组对象以定时的方式来保存相关的一组数据，而非组对象则按变化量来记录对象值的变化情况。 报警属性设置：在MCGS中，报警被作为数据对象的属性，封装在数据对象内部，由实时数据库统一处理，用户只需按照报警属性窗口页中所列的项目正确设置，如数值量的报警界限值、开关量的报警状态等。运行时，由实时数据库自动判断有没有报警信息产生、什么时候产生、什么时候结束、什么时候应答，并通知系统的其它部分。也可根据用户的需要，实时存储和打印这些报警信息。 组态用户窗口 MCGS以窗口为单位来组建应用系统的图形界面，创建用户窗口后，通过放置各种类型的图形对象，定义相应的属性，为用户提供漂亮、生动、具有多种风格和类型的动画画面。 图形界面的生成 用户窗口本身是一个“容器”，用来放置各种图形对象，不同的图形对象对应不同的功能。通过对用户窗口内多个图形对象的组态，生成漂亮的图形界面，为实现动画显示效果做准备。 生成图形界面的基本操作步骤： l 创建用户窗口 l 设置用户窗口属性 l 创建图形对象 l 编辑图形对象 创建用户窗口 按“新建窗口”按钮，或执行菜单中的“插入”“用户窗口”命令，即可创建一个新的用户窗口，以图标形式显示，如“窗口0”。开始时，新建的用户窗口只是一个空窗口，用户可以根据需要设置窗口的属性和在窗口内放置图形对象。 设置用户窗口属性 选择待定义的用户窗口图标，点鼠标右键选择属性，也可以单击工作台窗口中的“窗口属性”按钮，或者单击工具条中的“显示属性”按钮 ，或者操作快捷键“Alt+Enter”，弹出“用户窗口属性设置”对话框，按所列款项设置有关属性。 用户窗口的属性包括基本属性、扩充属性和脚本控制，由用户选择设置。 窗口的基本属性包括窗口名称、显示标题、背景颜色、窗口位置、窗口边界、窗口内容注释等项内容。 窗口的扩充属性包括窗口的外观、位置坐标和视区大小等项内容。窗口的视区是指实际可用的区域，与屏幕上所见的区域可以不同，当选择视区大于可见区时，窗口侧边附加滚动条，操作滚动条可以浏览窗口内所有的图形对象。 脚本控制包括启动脚本，循环脚本和退出脚本，启动脚本在用户窗口打开时，循环脚本是在窗口打开期间以指定的间隔循环执行，退出脚本则是在用户窗口关闭时执行。 创建图形对象 MCGS提供了三类图形对象供用户选用， 即图元对象、图符对象和动画构件。这些图形对象位于常用符号工具箱和动画工具箱内，用户从工具箱中选择所需要的图形对象，配置在用户窗口内，可以创建各种复杂的图形。 编辑图形对象 图形对象创建完成后，要对图形对象进行各种编辑工作，如：改变图形的颜色和大小，调整图形的位置和排列形式，图形的旋转及组合分解等项操作，MCGS提供了完善的编辑工具，使用户能快速制作各种复杂的图形界面，以图形方式精确表示外部物理对象。 定义动画连接 定义动画连接，实际上是将用户窗口内创建的图形对象与实时数据库中定义的数据对象建立对应连接关系，通过对图形对象在不同的数值区间内设置不同的状态属性，用数据对象的值的变化来驱动图形对象的状态改变，使系统在运行过程中，产生形象逼真的动画效果。因此，动画连接过程就归结为对图形对象的状态属性设置的过程。 图元图符对象连接 在MCGS中，每个图元、图符对象都可以实现11种动画连接方式。可以利用这些图元、图符对象来制作实际工程所需的图形对象，然后再建立起与数据对象的对应关系，定义图形对象的一种或多种动画连接方式，实现特定的动画功能。这11种动画连接方式如下： l 填充颜色连接 l 边线颜色连接 l 字符颜色连接 l 水平移动连接 l 垂直移动连接 l 大小变化连接 l 显示输出连接 l 按钮输入连接 l 按钮动作连接 l 可见度连接 l 闪烁效果连接 动画构件连接 为了简化用户程序设计工作量，MCGS将工程控制与实时监测作业中常用的物理器件，如按钮、操作杆、显示仪表和曲线表盘等，制成独立的图形存储于图库中，供用户调用，这些能实现不同动画功能的图形称为动画构件。 在组态时，只需要建立动画构件与实时数据库中数据对象的对应关系，就能完成动画构件的连接，如对实时曲线构件，需要指明该构件运行时记录哪个数据对象的变化曲线；对报警显示构件，需要指明该构件运行时显示哪个数据对象的报警信息。 4.4 组态主控窗口 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，展现工程的总体外观。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、驱动动画图形和调度用户策略的运行等工作。主控窗口组态包括菜单设计和主控窗口中系统属性的设置。 4.4.1 系统菜单设计 对于一个新建的工程，MCGS提供了一套缺省菜单，用户也可以根据需要设计自己的菜单。鼠标双击主控窗口图标，弹出菜单组态窗口，输入各级菜单命令。可以利用窗口上端工具条的有关按钮，进行菜单项的插入、删除、位置调整、设置分隔线、制作下拉式菜单等项操作。鼠标双击菜单项，显示“菜单属性”设置对话框，按所列款项设定该菜单项的属性。由于主控窗口的职责是调度与管理其它窗口，因此所建立的菜单命令可以完成如下八种工作： l 执行指定的运行策略 l 打开指定的用户窗口 l 关闭指定的用户窗口 l 隐藏指定的用户窗口 l 打印指定的用户窗口 l 退出运行系统 l 数据对象值操作 l 执行指定的脚本程序 4.4.2 主控窗口属性设置 选中“主控窗口”图标，鼠标单击“工作台”窗口中的“系统属性”按钮，或者单击工具条中的“显示属性”按钮，或者选择“编辑”菜单中的“属性”菜单项，显示“主控窗口属性设置”对话框。分为下列五种属性，按页设置。 l 基本属性：指明反映工程外观的显示要求，包括工程的名称，系统启动时首页显示的画面，是否显示菜单等。 l 启动属性：指定系统启动时自动打开的用户窗口。 l 内存属性：指定系统启动时自动装入内存的用户窗口。运行过程中，打开装入内存的用户窗口可提高画面的切换速度。 l 系统参数：设置系统运行时的相关参数，主要是周期性运作项目的时间要求。例如，画面刷新的周期时间，图形闪烁的周期时间等。建议采用缺省值，一般情况下不需要修改这些参数。 l 存盘参数：指定存盘数据文件的名称等属性。 4.5 组态设备窗口 设备窗口是MCGS系统与作为测控对象的外部设备建立联系的后台作业环境，负责驱动外部设备，控制外部设备的工作状态。系统通过设备与数据之间的通道，把外部设备的运行数据采集进来，送入实时数据库，供系统其它部分调用，并且把实时数据库中的数据输出到外部设备，实现对外部设备的操作与控制。 MCGS为用户提供了多种类型的“设备构件”，作为系统与外部设备进行联系的媒介。进入设备窗口，从设备构件工具箱里选择相应的构件，配置到窗口内，建立接口与通道的连接关系，设置相关的属性，即完成了设备窗口的组态工作。 运行时，应用系统自动装载设备窗口及其含有的设备构件，并在后台独立运行。对用户来说，设备窗口是不可见的。 在设备窗口内用户组态的基本操作是： l 选择构件 l 设置属性 l 连接通道 l 调试设备 (1) 选择设备构件 在工作台的“设备窗口”页中：鼠标双击设备窗口图标，弹出设备组态窗口；选择工具条中的“工具箱”按钮，弹出设备工具箱；鼠标双击设备工具 箱里的设备构件，或选中设备构件，鼠标移到设备窗口内，单击，则可将其选到窗口内。 设备工具箱内包含有MCGS目前支持的所有硬件设备，对系统不支持的硬件设备，需要预先定制相应的设备构件，才能对其进行操作。MCGS将不断增加新的设备构件，以提供对更多硬件设备的支持。 (2) 设置设备构件属性 选中设备构件，单击工具条中的“属性”按钮 或选择“编辑”菜单中的“属性”命令，或者鼠标双击设备构件，弹出所选设备构件的“属性设置”对话框，进入“基本属性”窗口页，按所列项目设定。 不同的设备构件有不同的属性，一般都包括如下三项：设备名称、输入输出端口地址、数据采集周期。系统各个部分对设备构件的操作是以设备名为基准的，因此各个设备构件不能重名。与硬件相关的参数必须正确设置，否则系统不能正常工作。 (3) 设备通道连接 把输入输出装置读取数据和输出数据的通道称为设备通道，建立设备通道和实时数据库中数据对象的对应关系的过程称为通道连接。建立通道连接的目的是通过设备构件，确定采集进来的数据送入实时数据库的什么地方，或从实时数据库中什么地方取用数据。 (4) 设备调试 将设备调试作为设备窗口组态项目之一，是便于用户及时检查组态操作的正确性，包括设备构件选用是否合理，通道连接及属性参数设置是否正确，这是保证整个系统正常工作的重要环节。 4.6 组态运行策略 运行策略是指对监控系统运行流程进行控制的方法和条件，它能够对系统执行某项操作和实现某种功能进行有条件的约束。运行策略由多个复杂的功能模块组成，称为“策略块”，用来完成对系统运行流程的自由控制，使系统能按照设定的顺序和条件，进行操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭以及控制设备构件的工作状态等一系列工作，从而实现对系统工作过程的精确控制及有序的调度管理。 (1) 创建运行策略 每建立一个新工程，系统都自动创建三个固定的策略块：启动策略、循环策略和退出策略，它们分别在启动时、运行过程中和退出前由系统自动调度运行。 在系统工作台“运行策略”窗口下，单击“新建策略”按钮，可以创建所需要的策略块，缺省名称为“策略X”。一个应用系统最多能创建512个策略块，策略块的名称在属性设置窗口中指定。策略名称是唯一的，系统其它部分按策略名称进行调用。 MCGS提供五种策略类型供用户选择，分别是用户策略、循环策略、报警策略、事件策略、热键策略，其中这五种策略除策略的启动方式各自不同之外，其功能本质上没有差别，用户策略自己并不启动，需要其他策略、按钮、菜单等调用，循环策略是按设定的循环时间自动循环运行，事件策略是等待某事件的发生后启动运行，报警策略是当某个报警条件发生后启动运行，热键策略是响应某个热键按下时启动运行。 (2) 设置策略属性 进入运行策略窗口页，选择某一策略块，单击“策略属性”按钮，或按工具条中的“显示属性”按钮 ，即可弹出“策略块属性设置”对话框，设置的项目主要是策略名称和策略内容注释。其中的“循环时间”一栏，是专为循环策略块设置循环时间用的。 (3) 组态策略内容 无论是用户创建的策略块还是系统固有的三个策略块，创建时只是一个有名无实的空架子，要使其成为独立的实体，被系统其他部分调用，必须对其进行组态操作，指定策略块所要完成的功能。 每一个策略块都具有多项功能，每一项功能的实现，都以特定的条件为前提。MCGS把“条件功能”结合成一体，构成策略块中的一行，称为策略行，策略块由多个策略行构成。策略块的组态操作包括： l 创建策略行 l 配置策略构件 l 设置策略构件属性 鼠标双击指定的策略块图标，或单击策略块图标，按“策略组态”按钮，弹出“策略组态”窗口，组态操作在该窗口内进行，步骤如下： 创建策略行：组态操作的第一步是创建策略行，目的是先为策略块搭建结构框架。用鼠标单击窗口上端工具条中的“新增策略行”按钮，或单击鼠标右键在弹出右键菜单中选择“新增策略行菜单”，或直接按下快捷键“Ctrl+I”，增加一个空的策略行。一个策略块中最多可创建1000个策略行。 配置策略构件：每个策略行都由两种类型的构件串接而成，前端为条件构件，后端为策略构件。一个策略行中只能有一个策略构件，但可以有多个条件构件。在MCGS的“策略工具箱”中，为用户提供了多种常用的策略构件，用户从工具箱中选择所需的条件构件和策略构件，配置在策略行相应的位置上。操作方法是：鼠标单击窗口上端工具条中的“工具箱”按钮，打开“策略工具箱”；选中策略行的条件框或功能框，鼠标双击工具箱中相应的策略构件；或者选中工具箱中的策略构件，用鼠标单击策略行的相应框图，即可将所选的构件配置在该行的指定位置上。 MCGS提供的策略构件有： l 策略调用构件：调用指定的用户策略 l 数据对象构件：数据值读写、存盘和报警处理 l 设备操作构件：执行指定的设备命令 l 退出策略构件：用于中断并退出所在的运行策略块 l 脚本程序构件：执行用户编制的脚本程序 l 音响输出构件：播放指定的声音文件 l 定时器构件： 用于定时 l 计数器构件： 用于计数 l 窗口操作构件：打开、关闭、隐藏和打印用户窗口 l EXCEL报表输出：将历史存盘数据输出到EXCEL中，进行显示，处理，打印，修改等操作 l 报警信息浏览：对报警存盘数据进行数据显示 l 存盘数据拷贝：将历史存盘数据转移或拷贝到指定的数据库或文本文件中 l 存盘数据浏览：对历史存盘数据进行数据显示，打印 l 存盘数据提取：对历史存盘数据进行统计处理 l 配方操作处理：对配料参数等进行配方操作 l 设置时间范围：设置操作的时间范围 l 修改数据库：对实时数据存盘对象、历史数据库进行修改，添加，删除 设置策略构件属性：鼠标双击策略构件；或者单击策略构件，按工具条中的“属性按钮”，弹出该策略构件的属性设置对话框。不同的策略构件，属性设置的内容不同。 4.7 组态结果检查 在组态过程中，不可避免地会产生各种错误，错误的组态会导致各种无法预料的结果，要保证组态生成的应用系统能够正确运行，必须保证组态结果准确无误。 MCGS提供了多种措施来检查组态结果的正确性，希望密切注意系统提示的错误信息，养成及时发现问题和解决问题的习惯。 (1) 随时检查 各种对象的属性设置，是组态配置的重要环节，其正确与否，直接关系到系统的正常运行。为此，MCGS大多数属性设置窗口中都设有“检查(C)”按钮，用于对组态结果的正确性进行检查。每当用户完成一个对象的属性设置后，可使用该按钮，及时进行检查，如有错误，系统会提示相关的信息。这种随时检查措施，使用户能及时发现错误，并且容易查找出错误的原因，迅速纠正。 (2) 存盘检查 在完成用户窗口、设备窗口、运行策略和系统菜单的组态配置后，一般都要对组态结果进行存盘处理。存盘时，MCGS自动对组态的结果进行检查，发现错误，系统会提示相关的信息。 (3) 统一检查 全部组态工作完成后，应对整个工程文件进行统一检查。关闭除工作台窗口以外的其它窗口，鼠标单击工具条右侧的“组态检查”按钮，或执行“文件”菜单中的“组态结果检查”命令，即开始对整个工程文件进行组态结果正确性检查。 但必须强调指出，如果对系统检查出来的错误不及时进行纠正处理，会使应用系统在运行中发生异常现象，很可能造成整个系统失效。 4.8 工程测试 新建工程在MCGS组态环境中完成组态配置后，应当转入MCGS运行环境，通过试运行，进行综合性测试检查。 鼠标单击工具条中的“进入运行环境”按钮，或操作快捷键F5，或执行“文件”菜单中的“进入运行环境”命令，即可进入MCGS运行环境，启动当前正在组态的工程，对于要实现的功能进行测试。 在组态过程中，可随时进入运行环境，完成一部分测试一部分，发现错误及时修改。主要从以下几个方面对新工程进行测试检查： l 外部设备 l 系统菜单 l 动画动作 l 按钮动作 l 用户窗口 l 图形界面 l 运行策略 外部设备的测试 外部设备是应用系统操作的主要对象，是通过配置在设备窗口内的设备构件实施测量与控制的。因此，在系统联机运行之前，应首先对外部设备本身和组态配置结果进行测试检查。 首先确保外部设备能正常工作，对硬件设置、供电系统、信号传输、接线接地等各个环节，先进行正确性检查及功能测试，设备正常后再联机运行。 其次在设备窗口组态配置中，要反复检查设备构件的选择及其属性设置是否正确，设备通道与实时数据库数据对象的连接是否正确，确认正确无误后方可转入联机运行。联机运行时，首先利用设备构件提供的调试功能，给外部设备输入标准信号，观察采集进来的数据是否正确，外部设备在手动信号控制下，能否迅速响应，运行工况是否正常等等。 系统菜单命令的测试 首先检查菜单的标题信息是否正确，然后执行菜单命令操作，测试系统能否正确响应，所完成的功能与组态配置结果是否相符。对有快捷键代替的菜单命令，还应操作快捷键，检查系统响应是否正确。 动画动作的测试 图形对象的动画动作是实时数据库中数据对象驱动的结果，因此，该项测试是对整个系统进行的综合性检查。通过对图形对象动画动作的实际观测，检查与实时数据库建立的连接关系是否正确，动画效果是否符合实际情况，验证画面设计与组态配置的正确性及合理性。 动画动作的测试建议分两步进行： 首先利用模拟设备产生的数据进行测试，定义若干个测试专用的数据对象，并设定一组典型数值或在运行策略中模拟对象值的变化，测试图形对象的动画动作是否符合设计意图；然后，进行运行过程中的实时数据测试。可设置一些辅助动画，显示关键数据的值，测试图形对象的动画动作是否符合实际情况。 按钮动作的测试 首先检查按钮标签文字是否正确。实际操作按钮，测试系统对按钮动作的响应是否符合设计意图，是否满足实际操作的需要。当设有快捷键时，应检查与系统其它部分的快捷键设置是否冲突。 用户窗口的测试 首先测试用户窗口能否正常打开和关闭，测试窗口的外观是否符合要求。对于经常打开和关闭的窗口，通过对其执行速度的测试，检查是否将该类窗口设置为内存窗口。 图形界面的测试 图形界面由多个用户窗口构成，各个窗口的外观、大小及相互之间的位置关系需要仔细调整和精确定位，才能获得满意的显示效果。在系统综合测试阶段，建议先进行简单布局，重点检查图形界面的实用性及可操作性。待整个应用系统基本完成调试后，再对所有用户窗口的大小及位置关系进行精细地调整。 运行策略的测试 应用系统的运行策略在后台执行，其主要的职责是对系统的运行流程实施有效控制和调度。运行策略本身的正确性难于直接测试，只能从系统运行的状态和反馈信息加以判断分析。建议用户一次只对一个策略块进行测试，测试的方法是创建辅助的用户窗口，用来显示策略块中所用到的数据对象的数值。测试过程中，可以人为地设置某些控制条件，观察系统运行流程的执行情况，对策略的正确性做出判断。同时，还要注意观察“策略块”运行中系统其它部分的工作状态，检查策块略的调度和操作职能是否正确实施。 4.10 MCGS监控画面设计 MCGS是上位机组态软件，通过MCGS可以与PLC通讯，对控制对象进行远程检测和控制 (1)在MCGS组态软件，创建新工程，选择新建窗口如图4.2所示；选择窗口属性对窗口的基本性质进行设置如图4.3所 2）打开新建窗口，在工具栏中点击工具箱，如图4.4所示： 图4.4 工具箱图 工具箱 在主设计界面，利用工具箱中的元件、按钮、图形、表格等工具进行整体工程的绘制。 添加设备1，即窗口通讯父。在设备1下再添加设备2，即三菱FX-232。并对设备1和设备2的属性进行设置。 添加设备1和设备2如下图4.11所示： 添加设备1，即窗口通讯父。在设备1下再添加设备2，即三菱FX-232。并对设备1和设备2的属性进行设置。 添加设备1和设备2如下图4.11所示： 4.10.3 实时数据库的设置 实时数据库如下图4.14所示 4.10.4 策略设置 4.10.5 脚本程序 为了能使在MCGS监控画面中能显示出各个输入输出的状态，则必须在窗口属性中写入循环脚本程序。 由于PLC设定了2个输入端口和两个输出端口，所以循环脚本程序为： !SetDevice(设备2, 6,"Read(y1=y1)") !SetDevice(设备2,