mcgs的液位控制系统设计与开发
摘 要工业控制领域技术发展到如今，全自动的控制系统已经成为工业控制领域一个重要的组成部分，企业及用户希望能够根据自己的实际需求来开发经济适用的工控系统。在大多数生产企业，人们对工控软件的要求就是能实现自动化的控制，然后通过计算机的实时远程监控技术，保证系统安全可靠的运行。MCGS是一种广泛使用的工业控制软件，集流程控制，动画显示，报警机制，实时曲线，报表输出，安全机制，数据处理于一身，组态技术使得工业生产速度大大加快的同时，产品质量也越来越高。在以后的发展中，人们对这种便于开发且功能齐全的控制系统的需求必然会越来越大，那么MCGS组态软件必将在各个领域得到广泛的应用。在我们的日常生活中，经常有关于液位高度控制的问题，比如水库，饮料加工厂，储料池等，通常都要求存储槽内的液位高度保持在一个固定值或一个小范围内，以实现供给平衡。本毕业论文简单介绍MCGS组态软件的使用方法及组态过程，使用THJ-2型高级过程控制装置中的三层水箱部分，配合AI808P智能仪表制作一个简单的液位控制系统模型，并附带说明智能仪表以及变频器的使用方法，说明了在一个常规工业控制中，一个液位控制系统的组成，功能，控制方式，通讯方式等。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
第二章 MCGS组态软件简介 2
2.1 什么是MCGS 2
2.2 MCGS的主要特点和基本功能 2
2.3 MCGS的系统构成 3
2.3.1 MCGS的整体结构 3
2.3.2 MCGS的五大部分 4
第三章 基于MCGS的液位控制系统设计 5
3.1 建立新工程 5
3.2 新建系统实时数据库 5
3.3 建立系统组态画面 7
3.3.1 液位控制系统组态 7
3.3.2 历史曲线组态 13
3.3.3 PID 控制界面画面组态 17
3.4 控制设备介绍 27
3.4.1 变频器 27
3.4.2 智能仪表 27
3.4.3 THJ2型过程控制装置 32
3.5 系统设备窗口组态 32<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 3.5.1 设备窗口简介 33
3.5.2 设备窗口组态 33
3.6 脚本程序 36
3.6.1 脚本程序简介 36
3.6.2 脚本程序在用户窗口的使用 37
3.7 运行策略组态 40
3.7.1 运行策略简介 40
3.7.2 运行策略组态设置 41
第四章 系统运行调试及实验过程 44
4.1 不同阶跃信号下的开环曲线 44
4.2 系统传递函数数学模型 45
4.3 MATLAB系统辨识求传递函数 47
4.3.1 MATLAB简介 47
4.3.2 系统辨识过程 47
4.4 ZN法整定PID参数 51
4.5 系统调试 51
第五章 过程感悟与毕业心得 53
致谢 55
第六章 参考文献 56
第七章 附录 60
第一章 绪论
MCGS出现之前，人们使用的各类控制系统软件往往功能单一，稳定性差，而用户开发第三方应用软件所需要的时间又长，效率低，即使购买专用的系统，往往也不能满足用户的要求，人们试图寻求多种方法来改进控制系统，MCGS的出现，使得人们走出了这个困境，其使用预置的组件和功能模块，搭建专用的控制系统，在降低成本，提高效率的同时，又增强了系统的安全可靠性。
在我们日常生活的各个行业里，有关液位控制的问题数不胜数，人们总是希望系统不仅能快速安全稳定，而且误差小，稳定性高，那么组态软件即是当前最好的选择，很好的解决了传统液位控制软件无法解决的问题，加之其友好的开发界面和实用性，MCGS 已经得到了用户和开发人员的认可并且广泛应用到各个领域，成为我们解决问题的好帮手。
MCGS使用其内置的组态构件允许用户自行选择搭建相应的控制系统模型，而且已经包含了现今绝大部分的组态元件，对于一个简单的控制系统，简单的画面组态就能满足要求，对于复杂的控制系统，可以使用MCGS内置的设备窗口来进行外部设备的连接，使用运行策略可以方便的编写控制流程。在各行各业的压力竞争下，MCGS以其独特的优点赢得的用户，也征服了对手，相信随着社会的发展，MCGS的方便性会大量的体现在我们的周围。
本毕业论文使用THJ2型高级过程控制装置里的三层水箱部分做成一个简易的液位控制系统模型，使用上位机通过串口发送数据到装置来控制液位高度保持在一个定值，整个系统包含自动控制和手动控制，亦即开环控制和闭环控制，简单将一个工业控制模型展现出来，方便学习和研究。
随着工业自动化的发展，MCGS的使用必将更加广泛，为我们从理论走向实践铺平道路。
第二章 MCGS组态软件简介
系统组态前，对MCGS软件有一个大致的了解会有助于我们开始毕业设计工作。
2.1 什么是MCGS
MCGS是一种可以自行快速开发生成模拟工控系统的组态软件，几乎能够兼容微软的各种windows操作平台。在MCGS中，一个完整的系统由五大模块构成，在系统运行时，MCGS使用流程控制，报警显示，数据输出等多种方式向用户汇报系统的实时运行状态，及时发现系统中存在的问题，用户只需具备基础的编程知识，就可以在短时间内独立组态完成一个符合实际要求的工控系统，由于其操作简单，便于开发，可维护性强等特点，已成功运用在电力，石油，钢铁，航空航天等领域。
2.2 MCGS的主要特点和基本功能
软件的特点决定了软件的功能，MCGS的一些功能和特点可总结如下：
① 流程化的操作界面
MCGS采用面向窗口自行组态的开发方式，用户自行使用工具箱构件以窗口为单位搭建系统画面，简化了开发流程。
② 丰富生动的多媒体画面
MCGS以表格，数字，曲线等多种方式向用户反应系统运行的状态，达到实时监控的目的，且使用流程控制来增强画面的动态效果。
③ 良好的并行处理能力
MCGS使用按优先级多任务并行处理的方式，例如五大窗口的并行运行，加快了系统工作效率。
④ 完善的安全机制
MCGS可以为不同等级的用户提供不同的权限，例如开启关闭系统权限仅管理员所有，操作权限仅施工员所有，而且可以在需要时由高等级用户向低等级用户分配权限。
⑤ 强大的网络功能
MCGS有网络版本，可以用浏览器或专业视频软件实时浏览生产信息。
⑥ 多样化的报警功能
MCGS有报警灯，报警信息表等报警方式，用户可以自行设置报警条件，一旦系统发生异常，会立即发送报警信息给工作人员，极大保证了工业生产现场的安全。
⑦ 强大实时数据库
MCGS实时数据库具有强大的信息处理能力，是整个系统的数据处理交换中心，系统各部分构件通过实时数据库来指导协调工作，又不断发送数据到实时数据库，体现了系统的一致性。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
第二章 MCGS组态软件简介 2
2.1 什么是MCGS 2
2.2 MCGS的主要特点和基本功能 2
2.3 MCGS的系统构成 3
2.3.1 MCGS的整体结构 3
2.3.2 MCGS的五大部分 4
第三章 基于MCGS的液位控制系统设计 5
3.1 建立新工程 5
3.2 新建系统实时数据库 5
3.3 建立系统组态画面 7
3.3.1 液位控制系统组态 7
3.3.2 历史曲线组态 13
3.3.3 PID 控制界面画面组态 17
3.4 控制设备介绍 27
3.4.1 变频器 27
3.4.2 智能仪表 27
3.4.3 THJ2型过程控制装置 32
3.5 系统设备窗口组态 32<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 3.5.1 设备窗口简介 33
3.5.2 设备窗口组态 33
3.6 脚本程序 36
3.6.1 脚本程序简介 36
3.6.2 脚本程序在用户窗口的使用 37
3.7 运行策略组态 40
3.7.1 运行策略简介 40
3.7.2 运行策略组态设置 41
第四章 系统运行调试及实验过程 44
4.1 不同阶跃信号下的开环曲线 44
4.2 系统传递函数数学模型 45
4.3 MATLAB系统辨识求传递函数 47
4.3.1 MATLAB简介 47
4.3.2 系统辨识过程 47
4.4 ZN法整定PID参数 51
4.5 系统调试 51
第五章 过程感悟与毕业心得 53
致谢 55
第六章 参考文献 56
第七章 附录 60
第一章 绪论
MCGS出现之前，人们使用的各类控制系统软件往往功能单一，稳定性差，而用户开发第三方应用软件所需要的时间又长，效率低，即使购买专用的系统，往往也不能满足用户的要求，人们试图寻求多种方法来改进控制系统，MCGS的出现，使得人们走出了这个困境，其使用预置的组件和功能模块，搭建专用的控制系统，在降低成本，提高效率的同时，又增强了系统的安全可靠性。
在我们日常生活的各个行业里，有关液位控制的问题数不胜数，人们总是希望系统不仅能快速安全稳定，而且误差小，稳定性高，那么组态软件即是当前最好的选择，很好的解决了传统液位控制软件无法解决的问题，加之其友好的开发界面和实用性，MCGS 已经得到了用户和开发人员的认可并且广泛应用到各个领域，成为我们解决问题的好帮手。
MCGS使用其内置的组态构件允许用户自行选择搭建相应的控制系统模型，而且已经包含了现今绝大部分的组态元件，对于一个简单的控制系统，简单的画面组态就能满足要求，对于复杂的控制系统，可以使用MCGS内置的设备窗口来进行外部设备的连接，使用运行策略可以方便的编写控制流程。在各行各业的压力竞争下，MCGS以其独特的优点赢得的用户，也征服了对手，相信随着社会的发展，MCGS的方便性会大量的体现在我们的周围。
本毕业论文使用THJ2型高级过程控制装置里的三层水箱部分做成一个简易的液位控制系统模型，使用上位机通过串口发送数据到装置来控制液位高度保持在一个定值，整个系统包含自动控制和手动控制，亦即开环控制和闭环控制，简单将一个工业控制模型展现出来，方便学习和研究。
随着工业自动化的发展，MCGS的使用必将更加广泛，为我们从理论走向实践铺平道路。
第二章 MCGS组态软件简介
系统组态前，对MCGS软件有一个大致的了解会有助于我们开始毕业设计工作。
2.1 什么是MCGS
MCGS是一种可以自行快速开发生成模拟工控系统的组态软件，几乎能够兼容微软的各种windows操作平台。在MCGS中，一个完整的系统由五大模块构成，在系统运行时，MCGS使用流程控制，报警显示，数据输出等多种方式向用户汇报系统的实时运行状态，及时发现系统中存在的问题，用户只需具备基础的编程知识，就可以在短时间内独立组态完成一个符合实际要求的工控系统，由于其操作简单，便于开发，可维护性强等特点，已成功运用在电力，石油，钢铁，航空航天等领域。
2.2 MCGS的主要特点和基本功能
软件的特点决定了软件的功能，MCGS的一些功能和特点可总结如下：
① 流程化的操作界面
MCGS采用面向窗口自行组态的开发方式，用户自行使用工具箱构件以窗口为单位搭建系统画面，简化了开发流程。
② 丰富生动的多媒体画面
MCGS以表格，数字，曲线等多种方式向用户反应系统运行的状态，达到实时监控的目的，且使用流程控制来增强画面的动态效果。
③ 良好的并行处理能力
MCGS使用按优先级多任务并行处理的方式，例如五大窗口的并行运行，加快了系统工作效率。
④ 完善的安全机制
MCGS可以为不同等级的用户提供不同的权限，例如开启关闭系统权限仅管理员所有，操作权限仅施工员所有，而且可以在需要时由高等级用户向低等级用户分配权限。
⑤ 强大的网络功能
MCGS有网络版本，可以用浏览器或专业视频软件实时浏览生产信息。
⑥ 多样化的报警功能
MCGS有报警灯，报警信息表等报警方式，用户可以自行设置报警条件，一旦系统发生异常，会立即发送报警信息给工作人员，极大保证了工业生产现场的安全。
⑦ 强大实时数据库
MCGS实时数据库具有强大的信息处理能力，是整个系统的数据处理交换中心，系统各部分构件通过实时数据库来指导协调工作，又不断发送数据到实时数据库，体现了系统的一致性。
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