摘要：畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)高素質(zhì)大學(xué)生的重要環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計(jì)選題對(duì)提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量至關(guān)重要。本文從畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、MCGS組態(tài)軟件的特點(diǎn)及應(yīng)用三個(gè)方面，闡述了MCGS組態(tài)軟件在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。實(shí)踐證明，MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)單易行、實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅可增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更可為走上工作崗位進(jìn)一步從事科研開發(fā)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計(jì)；組態(tài)軟件；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）32-0074-02

一、畢業(yè)設(shè)計(jì)選題

大學(xué)本科畢業(yè)生經(jīng)過四年的高等教育，進(jìn)入的最后一個(gè)教育環(huán)節(jié)是畢業(yè)設(shè)計(jì)，這是對(duì)四年來所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，是對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次認(rèn)識(shí)提升，其質(zhì)量高低直接關(guān)系到大學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)情況；是培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型優(yōu)秀大學(xué)生的重要內(nèi)容。然而，現(xiàn)階段我國(guó)的就業(yè)環(huán)境并不樂觀，不少大學(xué)生面臨著畢業(yè)即失業(yè)的壓力，大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期很多學(xué)生都忙于找工作，參加各種見面會(huì)、面試，不少學(xué)生還要在單位實(shí)習(xí)后才能找到工作。因此，要求學(xué)生把較多時(shí)間和較大精力投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中很難。但是，畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性不言而喻，學(xué)校與社會(huì)都十分重視，對(duì)其質(zhì)量要求不允許降低。因此，大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量如何保證、選擇合適的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目尤為重要。近年來，我們廣泛采用了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目作為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，包括監(jiān)控系統(tǒng)上位、下位、被控對(duì)象及組網(wǎng)的硬件設(shè)計(jì)，也包括上位、下位及通信軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)。學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的條件自選監(jiān)控系統(tǒng)中的被控對(duì)象，如電梯、爐溫、水位、挖掘機(jī)等。微機(jī)通常被用做上位監(jiān)控設(shè)備，利用VB、MCGS組態(tài)軟件等高級(jí)語言編程，設(shè)計(jì)出生動(dòng)、可視化的監(jiān)控界面。MCGS（Monitor and Control Generated System）是一種通用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件，主要用于工業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和過程控制領(lǐng)域，具有操作界面友好、內(nèi)部功能強(qiáng)大、系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)等突出特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。用MCGS組態(tài)軟件開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)具有開發(fā)周期短、易學(xué)易用、系統(tǒng)可靠性高、通用性強(qiáng)、便于維護(hù)等特點(diǎn)。另外，這種軟件還具備了可視化、全中文、面向?qū)ο蟮慕M態(tài)開發(fā)環(huán)境，使用者只要采用最簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就能構(gòu)建自己需要的應(yīng)用程序，而無需掌握大量復(fù)雜的編程技術(shù)。對(duì)這樣一款實(shí)用性、應(yīng)用性廣的軟件的學(xué)習(xí)應(yīng)用，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，更可為學(xué)生走向工作崗位、進(jìn)一步從事科研及開發(fā)工作打下一定的基礎(chǔ)。

二、MCGS組態(tài)軟件的特點(diǎn)

MCGS組態(tài)軟件是一種用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、處理與控制等任務(wù)，并能方便、靈活地輸出數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)包括五大功能部件：主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略。由“組態(tài)環(huán)境”和“運(yùn)行環(huán)境”兩部分組成，組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，在組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作，運(yùn)行環(huán)境完成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的控制工作。MCGS組態(tài)軟件支持多任務(wù)、多線程，可運(yùn)行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000等多種操作系統(tǒng)，利用其龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持手段，用戶能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫于一體的工程畫面。

三、利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例

以四層電梯監(jiān)控系統(tǒng)為例，說明利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的方法。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

微機(jī)作為上位是整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控核心，對(duì)下位運(yùn)行設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過MCGS組態(tài)軟件編程，構(gòu)造形象、生動(dòng)、可視化的監(jiān)控界面。三菱FX2N-48型PLC作為下位，是整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控器，監(jiān)控電梯的基本運(yùn)行功能，并能進(jìn)行多模式運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，通過內(nèi)置的串口板實(shí)現(xiàn)與上位微機(jī)的串行通信。被控對(duì)象選用四層仿真電梯，接收PLC的控制，按實(shí)際電梯要求動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電梯的正常運(yùn)行。

1.用戶窗口組態(tài)。用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面為電梯運(yùn)行監(jiān)控，如圖2所示。

左側(cè)模擬電梯轎廂內(nèi)監(jiān)控界面，包括樓層顯示及開關(guān)門顯示，開關(guān)門控制按鍵及各層內(nèi)呼控制按鍵。右側(cè)模擬轎廂外各樓層（共4層）監(jiān)控界面，包括開關(guān)門顯示、樓層外呼顯示及各樓層的到層顯示、上下行控制按鍵。

2.主控窗口組態(tài)。主控窗口是工程的主窗口或主框架，主要用于設(shè)置工程屬性，設(shè)計(jì)系統(tǒng)菜單，設(shè)定存盤結(jié)構(gòu)，打開或關(guān)閉用戶窗口等。

3.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS組態(tài)軟件構(gòu)造的應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過程。對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行分析，本系統(tǒng)中定義了20個(gè)輸入變量X，如電梯各層的開關(guān)門信號(hào)，內(nèi)、外呼信號(hào)等，16個(gè)輸出變量Y，如電梯的上下行指示、各層的內(nèi)外呼指示等，此外，還定義了5個(gè)數(shù)值型變量，對(duì)應(yīng)于監(jiān)控界面中轎廂內(nèi)側(cè)門和1～4層電梯門，主要用于動(dòng)畫設(shè)計(jì)。

4.運(yùn)行策略組態(tài)。利用腳本程序，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，完成流程控制、算法控制和操作的處理，以不同形式和方法操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。下面以門的開關(guān)為例說明程序設(shè)計(jì)的過程。門的開關(guān)動(dòng)畫，首先要用到屬性設(shè)置，設(shè)置門的變化方向、變化百分比等，如圖3所示。

同時(shí)還需要相應(yīng)的腳本程序。打開腳本編輯器，編寫二層電梯開關(guān)門程序：

if x15=1 and y5=1 then door1=door1-20；電梯門開

if x15=1 and y6=1 then door1=door1+20；電梯門關(guān)

其中，x15為二層平層信號(hào)，y5為開門指示信號(hào)。該程序表明，當(dāng)電梯到達(dá)二層，并且有開門信號(hào)時(shí)，電梯門將按照?qǐng)D3中設(shè)定的變化方向，以每秒30毫米的速度遞減，直至屬性中設(shè)定的最小值為0。

5.設(shè)備窗口組態(tài)。設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分，在設(shè)備窗口中建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接關(guān)系，使系統(tǒng)能夠從外部設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本系統(tǒng)中下位采用三菱FX2N系列PLC，首先需將其添加到設(shè)備工具箱中，點(diǎn)擊設(shè)備窗口的設(shè)備工具箱，選擇設(shè)備管理按鈕，在彈出的對(duì)話框中，選擇PLC目錄下的三菱FX-232，完成添加。其次三菱FX-232設(shè)備還必須掛接在串口通訊父設(shè)備下，雙擊“設(shè)備工具箱”中的“串口通訊父設(shè)備”，串口通訊父設(shè)備被添加到設(shè)備組態(tài)窗口中，雙擊“設(shè)備工具箱”中的“三菱FX-232設(shè)備”，F(xiàn)X-232設(shè)備被添加到設(shè)備組態(tài)窗口中并掛接在串口通訊父設(shè)備下。最后進(jìn)入屬性設(shè)置窗口，完成各串行通信參數(shù)設(shè)置。雙擊“device0-[串口通訊父設(shè)備]”，在彈出的對(duì)話框中，進(jìn)行設(shè)備名稱、采樣周期、波特率、校驗(yàn)方式等參數(shù)的設(shè)置。

四、結(jié)語

實(shí)踐證明，采用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出的監(jiān)控系統(tǒng)，簡(jiǎn)單易行，用戶只需通過簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，無需編寫大量復(fù)雜的腳本程序，完全適用于生產(chǎn)自動(dòng)化的各領(lǐng)域。MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)單易行，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生易于上手，開發(fā)周期短，難易適中；監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合性強(qiáng)，軟硬結(jié)合，工作量飽滿，達(dá)到了高質(zhì)量畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。

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