MCGS 在自动化专业实践教学中的应用与研究

汪礼 胡娟

（黄山学院机电工程学院，安徽 黄山 245041）

0 引言

目前，可编程逻辑控制器（PLC）计算机控制系统和分布式计算机控制系统（DCS），是目前国内外普遍采用的先进的手段。其中，实时监控运行中的设备状态以及检测控制一些重要参数是必不可少的。过去一般在生产现场布置多种数字显示仪表，用以检测监控现场参数。随着先进自动化技术的发展，如今多采用计算机检测多组实时趋势画面，添加声光报警画面，还能保存过去的历史曲线用以对比分析。实现安全生产功能的同时很大程度上缩减了仪表设备成本。因此实现其人机接口功能工业控制组态软件是教师和学生面向工程自动监控过程进行设计组态及工程实施的实践平台，可与各类先进的自控设备配合应用。

对于大三下学期的自动化学生而言，学生已具备基本的软件编程技能基础，加上检测技术与自动化仪表、可编程控制器、过程控制工程等课程也可为组态软件的工程建立形成系统性工程概念，为其控制方案提供理论基础。因此，基于MCGS组态软件，通过项目驱动教学可以培养学生工程实际应用能力以及工业控制网络技术和数据库连接技术应用能力。

1 MCGS组态软件简介

基于Windows平台的MCGS（Monitor and Control Generated System）是用以便捷直观搭建上位机监控系统的一种组态软件，由组态环境和运行环境两个部分构成。用户首先需要在组态系统中设计搭建组态工程，然后在运行环境下进行各种处理，包括“动画显示”“现场控制”“报警”等操作，完成用户组态设计的目标和功能。这两部分的关系如图1所示。

如图2所示，建立MCGS组态工程一般包含五个部分：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，其功能各不相同。

图2 MCGS软件的五大组成部分

2 实验案例设计

首先，教师在设计内容选择上要结合具体的生产实际，题目要有一定的实际意义，做到理论联系实际。其次，设计过程中教师应给与一定的思路指导，学生也可以查阅资料完成相关设计。热水加热监控系统的实验案例如下：

主要设备：进水阀、加热炉、高液位传感器、温度传感器、低液位传感器、出水阀以及温度指示灯。

控制要求：按启动按钮后，进水阀打开进水，当液位到达10米后停止进水，加热炉开始加热。当温度达到100℃时，停止加热，保持15秒，然后出水阀打开，排空热水，进入下一个循环。按停止按钮后立即停止。

2.1 定义数据类型

开关型：启动、暂停、进水阀、出水阀、加热炉到达设定温度、温度传感器、最高液位传感器、最低液位传感器。

数组型：温度、设定温度、液位、最高液位、最低液位。

2.2 制作画面插入元件

加热炉（反应器），输入设定温度（输入框），温度指示灯（指示灯），温度指示（仪表），进水阀（阀门），出水阀（阀门），进水管道（流动块）。

出水管道（流动块），启动按钮（按钮），停止按钮（按钮），加热标志（标志），温度传感器（传感器），高液位传感器（传感器），低液位传感器（传感器）。

2.3 动画连接

启动按钮、停止按钮分别连接到“启动”“暂停”，并定义操作属性“按下置1”；

输入设定温度连接到“设定温度”；

温度指示灯设置可见度连接到“到达设定温度”；

温度指示设置大小变化连接到“温度”；

加热标志设置可见度为“加热炉=1”；

进、出水管道分别设置流动属性“进水阀=1”“出水阀=1”；

出水阀设置按钮输入连接到“出水阀”。

2.4 脚本程序

定时器设定值=15s

启动：定时器启动

复位：定时器复位 //定时器设置

最高液位=100

最低液位=0

IF暂停=1 THEN

2.5 结果及分析

如图3所示，设定温度设为100℃，启动按钮按下，进水阀开始进水；液位到达10米时开始加热，并实时显示当前加热炉中水的温度；当温度到达设定值，温度指示灯亮；指示灯亮15秒后，出水阀打开，完成排水后进行下个循环。

图3 组态画面及运行结果

3 结语

在自动化本科高年级学生的实践教学中引入MCGS软件，可以使学生更好地理解过程控制理论知识，系统掌握工程设计的整体过程，提高遇到问题分析解决的能力。同时，巩固学生对前期课程如自动控制原理、微控制器等的综合理解，进一步提高设计计算、视图、程序编写、设备类型选择的能力。实践证明，大部分学生可以自主地完成项目要求。