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1、4基于MCGS6.2的软件设计4.1MCGS6.2组态软件概述MCGS6.2组态软件是一款以菜单触发结构为形式的现场工控软件。本系统采用MCGS6.2组态软件实现多种功能，比如煤矿瓦斯的实时监测、实时曲线和历史曲线的显示、报警信息监测显示、监测数据及报警信息存储等。4.1.1组态特点MCGS6.2组态软件功能齐全、操作方便，可以应用于任何监控系统，其特点如下： MCGS6.2由五个部分所组成，其中实时数据库是系统的核心，在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置操作，独立建构。而在系统实际运行过程中，各部分则通过实时数据库的交换数据从而形成一个相互关联的整体。实时数据库是数据处理的核心
2、，是系统各部分及各功能部件的公用的数据区，也是各个部分独立的实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。 MCGS6.2组态软件建立了比较完整的设备组态，针对外部设备的不同特征，用户从中选取某种构建设置于设备窗口内，并赋予相关属性，建立系统与外部设备的连接关系，即可实现对给设备的驱动和控制。不同的设备对应不同的设备驱动构件，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。对于某一构件的操作和改动，不会影响其他构件和整个系统的结构。用户不必因外部设备的局部改动从而影响整个系统。 MCGS6.2组态软件采用了面向窗口的设计思路，增加了可视性和可操作性，以窗口为单位构造了用户系统
3、的图形界面，使得MCGS6.2的组态工作既简单，又灵活多变。4.1.2组态结构MCGS6.2组态软件的整体结构由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成，如图4-1所示。组态环境相当于一套完整的工具软件，用户可以利用它设计和开发自己的应用系统。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。它们互相独立，且又紧密相关，二者缺一不可。MCGS6.2组态软件通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换，包括数据采集和发送设备指令，设备驱动程序可以由VB、VC程序设计语言编写的DLL文件，设备驱动程序中包含各种设备通信协议的处理程序，可以用将设备运行状态的特征
4、数据采集进来或发送出去。可以通过TCP/IP网、Modem网以及窗口网将计算机连接在一起，构成分布网络监控系统，实现网络间的实时数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。多任务 多线程流程控制报警组态设计报表连接设备设备输出报表打印报警输出现场控制实时数据库组态软件核心实时数据库组态环境运行环境图4-1 MCGS组态软件整体结构4.2煤矿瓦斯监测系统软件设计软件部分采用以模拟设备为信号输出，以正弦波、方波、锯齿波、三角波的形式为系统提供信号。本系统在软件设计中，采用模块化的设计思路，各模块相互独立，又密切相关，包括数据曲线显示模块、报警显示模块、历史数据查询模块、系统设置模块。如图4-2所示
5、：在设计软件模块之前要先定义实时数据库，设置模拟设备参数。首先，在煤矿瓦斯监测系统中，创建一个新工程：瓦斯监测系统，在工程中创建四个窗口，如图4-3所示，定义实时数据库，图4-4所示。系统软件模块报警显示模块历史数据查询模块系统设置模块数据曲线显示模块实时数据及曲线历史数据及曲线用户登录用户退出用户管理修改密码图4-2 系统模块框图图4-3 瓦斯监测系统图4-4 定义实时数据库其次，连接模拟设备，并设置模拟设备参数，设置完成的工控MCGS组态软件可以形成一套模拟数据采集系统。设置后的界面如图4-5、图4-6、图4-7所示：图4-5 连接虚拟设备图4-6 模拟设备内部属性设置图4-7 连接数据库
6、数据4.2.1数据曲线显示模块数据报表在工程系统中是不可或缺的一部分，是数据显示、查询、分析、统计的最终体现，在整个工程系统的最终结果输出；而数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态综合记录和规律总结。数据曲线显示模块的主要功用是查询任意时间段任意变量的实时数据及曲线、历史数据及曲线，并对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。实时曲线用于实时显示数据的变换情况，历史曲线主要用于事后查看数据的状态和变化趋势并总结规律。制作完成的实时数据及曲线窗口如图4-8所示：图4-8 实时数据及曲线显示制作完成的历史数据及曲线窗口如图4-9所示：图4-9历史数据及曲线显示4.2.2报警显
7、示模块所谓的报警就是MCGS组态软件能够对“变量定义”选项中的“报警定义”进行实时的监控。运行报警和事件记录是控制软件必不可少的功能，如果发生报警事件，就将这些事件存于内存的报警事件缓冲器中，报警窗口的报警和报警事件都是取自报警缓冲器。定义报警变量时，可以定义报警的条件，如：上、下限，报警数值的设置等一些功能。首先进入报警显示窗口，在“工具箱”中单击“报警显示”图标，变成“十”后用鼠标拖动到适当位置与大小。双击它，弹出“报警显示构件属性设置”窗口，对其进行设置就可以完成报警窗口的设计，制作好的报警模块如图4-10所示：图4-10 报警显示在“运行策略”中，创建一个新的用户策略，双击它弹出策略属
8、性设置窗口，对其进行设置，选中“报警数据”，单击“策略组态”按钮进入，在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”图标，新增加一个策略行。再从“策略工具箱中选取“报警信息浏览”加到策略行上，单击鼠标左键。如下图：双击图标进行设置，设置完成的报警信息浏览窗口如图4-11所示：图4-11报警信息浏览4.2.3历史数据查询历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录，实现历史报表有两种方式，前面是用“历史表格构件”来实现的历史报表，这里所采用的是用策略中的“存盘数据浏览”构件来实现，用这种方法制作的“历史报表”比用“历史表格构件”功能强大，用户可以直接查看某一传感器的瓦斯浓度，也可以自行选择查看某一时间段
9、的瓦斯浓度。具体操作如下：首先进入“历史存储数据”窗在“工具箱”中单击“存盘数据浏览”图标，拖放到适当位置调整大小，双击进入“存盘数据浏览构件属性设置”，对其进行设置即可。设置完成的历史存储数据窗口如图4-12所示：图4-12 报警信息浏览窗口4.2.4系统设置模块在MCGS系统中可以定义许多个用户组，每个用户组中可以包含很多个用户，同一个用户可以属于多个用户组。而在MCGS系统中，是按用户组来分配操作权限的机制，使用户能方便地建立各种多层次的安全机制。为了防止出现误操作，对比较核心或重要的设备参数界面、关乎系统稳定性的重要参数资料设置安全管理性能设计。在菜单“工具”中单击“用户权限管理”，进
10、行设置。登录用户：登录用户菜单项是新用户为了获得操作权，向系统进行登录用的。在“菜单属性设置”窗口进行设置。如图4-13所示。 图4-13 用户登录设置退出登录：用户完成操作后，如想要交出操作权，可执行此项菜单命令。在“菜单属性设置”窗口进行设置，如图4-14所示。 图4-14 退出登录设置用户管理：用户管理的功能是允许用户在运行时增加、删除用户、修改密码。在“菜单属性设置”窗口进行设置，如图4-15所示。 图4-15 用户管理设置修改密码：此项功能是修改用户原来设定的操作密码。在“菜单属性设置”窗口进行设置，如图4-16所示。 图4-16 修改密码设置 4.3运行仿真按要求制作好所需工程来实
11、现煤矿瓦斯监测系统软件的设计，按F5进入运行环境，产生的最终效果如下图所以：图4-17 用户登录图4-18 实时数据及曲线图4-19 历史数据及曲线图4-20 报警显示图4-21 历史存储数据图4-22 报警信息浏览4.4小结本章主要内容是对系统的软件部分进行设计，通过对各个模块的设计，完成了瓦斯监测系统的基本要求，实现了数据采集、数据显示、数据报警等功能。5总 结通过本次的毕业设计，我对系统的开发设计有了更加深刻的理解和认识。在做设计之前，需要翻阅大量的文献资料了解系统构成原理，进行初步的理论分析。然后再进行系统的硬件选择和软件的开发设计，构建系统平台，最后进行软件的设计与调试。为了完成系统
12、的设计，本课题所做的工作主要有： 查阅资料了解煤矿瓦斯监测系统，提出合理的设计方案，对煤矿瓦斯监控系统的设计和组成部分进行详细的分析，选择合适的硬件设备。 系统选择了以下硬件设备，用MCJ4/2.8催化燃烧式气体传感器来对井下瓦斯气体进行监测；用INA128信号放大器对低电压信号进行放大；在经过“研华”PIC1710采集板卡把电压信号转化成数字信号输入计算机，配合工控MCGS组态软件实现煤矿瓦斯监测。 在软件设计中，选用了MCGS工控组态软件，采用模块化的思路，将模拟的虚拟信号通过实时报表及曲线和历史报表及曲线的形式显示出来。通过多次的测量与调试，实现了软件设计的一些基本要求。其中，数据曲线显
13、示模块能够对所监测的模拟信号以实时数据、实时曲线的形式显示出来，并对监测的数据进行存储处理；报警显示模块能够在瞬时数据超过预定值的时候通过指示灯及报表的形式显示；历史数据查询模块能够对历史监测数据进行存储，保障历史数据可以随时查看。本次毕业设计实现了毕业设计任务书的基本要求，但是由于个人能力问题以及对专业知识的应用和理解上存在问题，系统还存在许多问题有待改善。我相信有很多人像我一样在做设计的时候对知识的应用还不够熟练，但是我更相信我们在这三个月的毕设期间不断的努力、不断的学习、不断的进步完善着自己，为以后的学习和工作打下了良好的基础。致 谢参考文献1 樊书昌.峰峰集团企业信息化应用及研究D.天
14、津大学硕士论文.2008.2 何一文.基于PIC单片机的煤矿瓦斯智能监控系统D.郑州大学硕士论文.2007.3 沈芹.煤矿塌陷的罪魁祸首瓦斯J.考试周刊.2011.4 李晓帆.可进行数据传输的便携式矿井瓦斯检测仪的研究D.中北大学硕士论文.2009.5 黄金波.煤矿瓦斯安全监控系统的研究及设计D.合肥工业大学硕士论文.2009.6 罗承廉.煤矿瓦斯爆炸事故的治理措施J.商情，2009.7 何详文.浅析我国煤矿瓦斯监控系统的应用及其现状J.城市建设与商业网点2009.8 王新生.煤矿安全生产监测监控系统的探讨J.硅谷.2008.9 茹海涛.瓦斯监测监控技术的现状与发展R.中国煤炭学会煤矿机电一体化专业委员会、中国电工技术学会煤矿电工专业委员会2006年学术年会.2006.10 张大伟.谈煤矿瓦斯安全管理J.科技创新导报.2010.11 乔奎红.矿井瓦斯爆炸的特征及控制初探R.中国职业安全健康协会2007年学术年会.2007.12 刘明光.我国煤矿瓦斯安全监控系统综述J.安全生产与监督.2007.13 霍栋浩.瓦斯爆炸事故防治浅谈J.企业导报.201114 北京昆山通太自动化软件科技有限公司.全中文工控组态软件MCGS用户手册.15 北京昆山通太自动化软件科技有限公司.全中文工控组态
