基于MCGS中央空调冷却水循环课程设计报告正文.doc
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CAD应用课程设计
—中央空调冷却水循环系统
班级:
测控0941班
姓名:
梁松梅
学号:
26号
指导教师:
张立新冯璐
撰写日期:
2011年12月1日
摘要
冷却水循环系统是中央空调系统中的重要组成部件,它直接影响到中央空调供冷、供热功能的实现效果,所以对它准确的测试与处理要求很高。
本设计研究了基于MCGS组态环境在中央空调冷却水循环系统中得应用。
利用组态软件MCGS设计了冷却水循环系统监控界面,提供了直观、清晰、准确的冷却水循环系统的运行状态,进而为控制运行、维修和故障诊断提供了多方面的可能性,充分提高了系统的工作效率。
【关键词】中央空调、冷却水循环、MCGS
目录
目录
第一章概述 1
1.1 课程设计内容 1
1.2课程设计要求分析 1
第二章MCGS组态软件 3
2.1MCGS组态软件的介绍 3
2.2MCGS的系统构成 3
2.3MCGS主要功能特性 5
2.4MCGS语言及数据结构 5
2.5MCGS通用版介绍 5
第三章系统工程设计 7
3.1建立工程 7
3.2定义变量 8
3.3数据变量定义步骤 8
第四章系统组态设计 10
4.1建立组态用户窗口 10
4.2窗口画面的制作 11
4.3系统脚本程序编写 14
第五章运行与调试 16
5.1系统运行 16
5.2系统调试 16
第六章设计总结 18
参考文献 19
附录 20
第一章概述
第一章概述
1.1课程设计内容
随着我国国民经济的快速增长,中央空调被广泛使用,尤其是城市的宾馆、饭店、大型商场、娱乐场所、大型写字楼、办公楼、现代化生产车间都相继安装了中央空调设备,它不仅给人们带来舒适的环境,同时也被用来调节工业生产所需环境的温度和湿度。
中央空调循环水系统包括冷却水系统、冷冻水系统和采暖水系统。
冷却水系统是由热交换器、冷却水泵、管道、冷却塔等组成。
冷却水在冷冻机里冷却受热受压的制冷剂,温度上升至37℃左右,经水泵送至冷却塔,冷却后返回至冷冻机中循环使用。
中央空调一般承担着夏季供冷、冬季供热的任务,春季和秋季停机检修或保养,即使在正常运行期间也根据气温的变化和工作环境的需要停机。
大多数企事业单位由于编制上的限制不设专门水处理技术管理人员,实行粗放式管理,因此,对中央空调进行过程自动化控制处理,具有良好的处理效果,管理简单方便,水处理成本低廉。
本设计中针对中央空调冷却水循环控制系统为对象,进行工控组态设计,以实现冷却水循环部分的过程自动化处理。
主控制界面应用MCGS组态软件对传感器接受到的信号进行显示与处理,完成相应的报警信息显示、实时曲线、报表和历史曲线、报表的显示,是系统保持稳定的运行。
1.2课程设计要求分析
1.2.1课题要求分析
本设计要求完成组态软件工艺画面的设计,并完成系统的综合调试。
对工艺画面有如下要求:
1、用户图形界面生成:
创建用户窗口。
2、设置用户窗口属性:
设置为启动窗口。
3、创建编辑图形对象:
插入元件并制作文字框图。
4、制作用户动画界面:
使用工具箱中得流动块。
设计制作的工艺画面应布局合理、图形应形象逼真、文字应清晰简洁流动块应生动形象。
1.2.2组态软件选择
组态软件,又称组态监控软件系统软件。
译自英文SCADA,即SupervisoryControlandDataAcquisition(数据采集与监视控制)。
它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。
从各家组态软件市场看,现在主要有以下品牌:
1.IFix:
是国内做得最成功的组态软件品牌。
它的系统稳定,技术先进,支持VBA脚本,产品技术含量在所有组态软件中最高,但其产品价格偏高,普及率及技术支持相对较差。
2.Intouch:
最早进入国内的组态软件。
它的系统稳定,使用方便,画面组态部分相对于IFix要方便一些,但其产品价格较高,技术与服务支持较差。
3.WinCC:
西门子的组态软件产品。
它对于西门子本身支持完善,多数时候配套西门子硬件设备一起提供,软件加密不严格,国内盗版使用量大,在非西门子设备中使用量较少。
4.组态王:
是国内最早、装机量最多的组态软件。
它的办事处多,本地化服务能力强;驱动丰富而且一般都比较可靠。
但其重点在大客户上,对一般得小客户服务态度及能力都比较差。
5.MCGS:
国内组态软件第二品牌。
其在市场的宣传、推广方面做的比较好;通过与其他相关的硬件设备结合,可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。
它具有友好的界面、强大的内部功能、系统可扩充性等等。
但其在数据处理上相对于其他产品较为薄弱。
综合比较上述品牌,从软件获取、方便、易懂的角度来选择,我们选择了MCGS组态软件:
MCGS6.2通用版组态软件。
25
第二章MCGS组态软件
第二章MCGS组态软件
2.1MCGS组态软件的介绍
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem.监视与控制通用系统)是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的,用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制,可运行于MicrosoftWindows等操作系统。
MCGS组态软件包括三个版本,分别是网络版、通用版、嵌入版。
具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
通过与其他相关的硬件设备结合,可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。
用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统,如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块,无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。
2.2MCGS的系统构成
2.2.1MCGS组态软件的整体结构
MCGS6.1软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。
组态环境相当于一套完整的工具软件,帮助用户设计和构造自己的应用系统。
运行环境则按照组态环境中构造的组态工程,以用户指定的方式运行,并进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。
如图2-1所示。
组态环境:
组态生成
应用系统
运行环境:
解释执行
组态结果
组态结果
数据库
图2-1MCGS整体结构图
MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。
两部分互相独立,又紧密相关。
如图2-2所示。
图2-2MCGS组态环境系统
2.2.2MCGS组态软件的组成部分
MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成,每一部分分别进行组态操作,完成不同的工作,具有不同的特性。
如图2-3所示。
MCGS工控组态软件
主控窗口
设备窗口
用户窗口
实时数据库
运行策略
菜单设计
设置工程属性
设定存盘结构
添加工程设备
连接设备变量
注册设备驱动
创建动画显示
设置报警窗口
人机交互界面
定义数据变量
编写控制流程
使用功能构件
图2-3MCGS组态软件组成部分
MCGS有三种基本类型的构件(设备构件、动画构件、策略构件)完成了MCGS系统三大部分(设备驱动、动画显示和流程控制)的所有工件。
除此之外,MCGS用数据库来管理数据存储,系统可靠性高。
2.3MCGS主要功能特性
1、简单灵活的可视化操作界面;
2、实时性强、良好的并行处理性能;
3、丰富、生动的多媒体画面;
4、开放式结构,广泛数据获取和强大的数据处理功能。
2.4MCGS语言及数据结构
MCGS是全中文界面的组态软件,采用C++程序语言编制,核心为组态结构。
其基于Windows视窗结构,能快速构造和生成数据管理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等窗口。
另一方面,MCGS还具有功能强大的数据管理结构,其分为数据前处理、实时数据处理,同时可以挂外部数据库,实现ODBC接口和OLE实时调用,可以和SQL、Server、Oracle、Access等数据库连接,提供多种数据转换方式,每种方法都可以独立使用或者组合使用。
2.5MCGS6.2通用版介绍
MCGS6.2通用版是北京昆仑通态数十位软件开发精英,历时一年时间,辛勤耕耘的结晶。
MCGS6.2通用版无论在界面的友好性、内部功能的强大性、系统的可扩充性、用户的使用性以及设计理念上都有一个质的飞跃,是国内组态软件行业划时代的产品,必将带领国内的组态软件上一个新的台阶。
MCGS6.2通用版全中文可视化组态软件,简洁、大方,使用方便灵活。
完善的中文在线帮助系统和多媒体教程,真正的32位程序,支持多任务、多线程,运行于Win95/98/NT/2000平台,提供近百种绘图工具和基本图符,快速构造图形界面。
MCGS6.2通用版提供渐进色、旋转动画、透明位图、流动块等多种动画方式,可以达到良好的动画效果。
功能强大的网络数据同步、网络数据库同步构建,保证多个系统完美结合。
完善的网络体系结构,可以支持最新流行的各种通讯方式,包括电话通讯网,宽带通讯网,ISDN通讯网,GPRS通讯网和无线通讯网。
支持设备
采集板:
康拓、研华、中泰、研祥、同维、华控、艾迅、华远等。
PLC:
富士、三菱、松下、GE、LG、AB、莫迪康、欧姆龙、西门子等。
智能仪表:
昆仑天辰、浙大中控、日本岛电、厦门宇光、香港虹润等。
智能模块:
昆仑海岸、研华、磐仪、威达、研祥、华控小麻雀等。
称重仪表:
托利多、志美CB920。
变频器:
伦茨、西门子、AB、华为、台达。
第三章系统工程设计
第三章系统工程设计
3.1建立工程
(1)单击文件菜单中“新建工程”选项,弹出工作台窗口。
如图3-1所示。
(2)选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项,弹出文件保存窗口。
(3)在文件名一栏中输入“中央空调冷却水循环系统”,点击“保存”按钮,工程建立完毕。
如图3-2所示。
图3-1新建工程
图3-2输入文件名
3.2定义变量
在定义变量之前,应先对系统进行分析,确定需要的变量。
本系统至少需要18个变量,见表3-1.
表3-1冷却塔循环系统变量分配表
变量名
类型
初值
注释
补水阀
开关型
0
控制补水阀打开、关闭的变量
出水阀
开关型
0
控制出水阀打开、关闭的变量
开关量
开关型
0
控制系统运行、停止的变量
手动
开关型
0
控制系统手动、自动运行的变量
电动机档位
数值型
0
设置运行中马达的档位
电动机档位输入
数值型
0
设置运行中马达的档位
风扇电流值
数值型
0
显示运行中风扇电流值
冷却塔出水温度
数值型
0
显示运行中冷却塔出水温度值
冷却塔出水温度上限
数值型
0
设置运行中冷却塔出水温度上限
冷却塔储水容量
数值型
0
显示运行中冷却塔储水容量
冷却塔储水上限
数值型
0
设置运行中冷却塔储水量上限
冷却塔储水下限
数值型
0
设置运行中冷却塔储水量下限
水泵出水压力值
数值型
0
显示运行中水泵出水压力值
水泵入水温度值
数值型
0
显示运行中水泵入水温度值
水泵瞬时流量值
数值型
0
显示运行中水泵瞬时流量值
水泵电流值
数值型
0
显示运行中水泵电流值
温度容量组
组对象
用于历史数据、报表输出等功能构件
综合组对象
组对象
用于历史数据、报表输出等功能构件
3.3数据变量定义步骤
1、单击工作台中的“实时数据库”选项卡,进入“实时数据库”窗口页,如图3-3所示。
窗口中列出了系统已有数据变量“数据对象”的名称。
其中一部分为系统内部建立的数据对象。
图3-3实时数据库
2、单击工作台右侧“新增对象”按钮,在窗口的数据对象列表中增添了一个新的数据对象。
3、选中该数据对象,按“对象属性”按钮,打开“数据对象属性设置”窗口。
根据表3-1中的值对属性窗口进行设置。
如图3-4所示。
4、按照步骤3-5,根据表3-1,设置其他数据对象。
5、单击“保存”按钮,属性设置完成。
图3-4数据对象属性设置
第四章系统组态设计
第四章系统组态设计
4.1建立组态用户窗口
本系统运行过程中需要有如下8个用户窗口:
封面、中央空调冷却水循环系统主窗口、参数设置窗口、系统运行记录(报警记录窗口)、历史报表窗口、实时报表窗口、实时图表窗口、历史图表窗口。
如图4-1所示。
图4-1用户窗口
每个用户窗口根据其功能的不同,需要设置不同的属性。
具体设置如表4-1所示。
表4-1用户窗口属性
窗口名称
窗口位置
窗口边界
窗口坐标
窗口外观
封面
最大化显示
无边无标题
0,0,1362,652
无
中央空调冷却
水循环系统
最大化显示
可变边
160,39,750,550
默认
参数设置
屏幕中间
对话框变
0,0,376,254
显示标题
系统运行数据
屏幕中间
固定边
34,195,640,370
显示标题
历史报表
屏幕中间
固定边
34,195,640,370
显示标题
历史图表
屏幕中间
固定边
34,195,640,370
显示标题
实时报表
屏幕中间
固定边
34,195,640,370
显示标题
实时图表
屏幕中间
固定边
34,195,640,370
显示标题
用户窗口建立步骤:
(1)在MCGS组态平台上,单击“用户窗口”,在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮,则产生新“窗口0”。
(2)选中“窗口0”,单击“窗口属性”,进入“用户窗口属性设置”,根据表4-1设置窗口属性。
如图4-2所示。
(3)重复步骤1-2,根据表4-1设置其他窗口属性。
图4-2用户窗口属性设置
4.2窗口画面的制作
4.2.1主窗口的制作
(1)单击“用户窗口”,双击“用户窗口”中的“中央空调冷却水循环系统”。
进入编辑界面。
如图4-3所示。
(2)单击“工具箱”内的“标签”按钮,可根据需要绘制标签。
(3)双击已绘制好的标签,打开“动画组态属性设置”窗口,设置标签属性。
如图4-4所示。
(4)单击“工具箱”内的“插入元件”图表,打开“对象元件管理”对话框,将相应的动画元件添加到组态中。
“对象元件管理”如图4-5所示。
(5)最终的组态画面如图4-6所示。
图4-3编辑环境
图4-4动画组态属性设置
图4-5对象元件库管理
图4-6中央空调冷却水循环系统
4.2.2其他窗口的制作
重复主窗口制作步骤绘制其他动画窗口。
1、报警记录窗口的绘制:
报警记录窗口界面布局如图4-7所示。
图4-7报警记录窗口
2、历史图表窗口的绘制:
历史图表窗口的布局如图4-8所示。
图4-8历史图表窗口
3、实时曲线窗口的绘制:
实时曲线窗口界面如图4-9所示。
图4-9实时曲线窗口
4、历史报表窗口的绘制:
历史报表窗口布局如图4-10所示。
图4-10历史报表窗口布局
5、实时报表窗口的绘制:
实时报表窗口布局如图4-11所示。
图4-11实时报表窗口
6、参数设置窗口的绘制:
窗口布局如图4-12所示。
图4-12参数设置窗口
4.3系统脚本程序编写
双击“脚本程序”工具条进入脚本程序编辑环境,编辑脚本程序如下:
if开关量=1then
风扇转动=1-风扇转动*设置风扇转动*
闪烁字=风扇转动*设置标题闪烁*
else
风扇转动=0
endif
!
SetAlmValue(冷却塔出水温度,冷却塔出水温度上限,3)
!
SetAlmValue(冷却塔储水容量,冷却塔储水上限,3)
!
SetAlmValue(冷却塔储水容量,冷却塔储水下限,2)*设置限参数*
if冷却塔出水温度>=冷却塔出水温度上限then*设置报警显示*
冷却塔出水温度1=0
else
冷却塔出水温度1=1
endif
if冷却塔储水容量>=冷却塔储水上限or冷却塔储水容量<=冷却塔储水下限then
冷却塔储水容量1=0
if冷却塔储水容量1<=冷却塔储水下限then
冷却塔储水下限1=0
冷却塔储水上限1=1
else
冷却塔储水下限1=1
冷却塔储水上限1=0
endif
else
冷却塔储水容量1=1
冷却塔储水下限1=0
冷却塔储水上限1=0
endif
if冷却塔储水容量1=1and冷却塔出水温度1=1then
系统运行=1
else
系统运行=0
endif
if手动=1then*设置手动运行*
电动机档位=电动机档位输入
else
电动机档位=冷却塔出水温度*设置自动运行*
if冷却塔储水容量=<冷却塔储水下限then
补水阀=1
else
补水阀=0
endif
if冷却塔储水容量>=冷却塔储水上限then
出水阀=1
else
出水阀=0
endif
if冷却塔储水容量=<冷却塔储水上限and冷却塔储水容量>=冷却塔储水下限then
补水阀=0
出水阀=0
else
endif
endif
第五章运行与调试
第五章运行与调试
5.1系统运行
1.按下键盘上“F5”键,打开组态模拟运行环境。
2.点击菜单栏中的系统管理,可进行用户登录、修改密码、用户管理、退出登录、退出系统等操作。
3.点击封面上的“启动”按钮,进入主界面;点击“停止”按钮,退出运行系统。
4.进入主界面,通过控制面板的仪表可监测系统运行状态(冷却塔出水温度值、水泵入水温度值、冷却塔储水容量值、水泵瞬时流量、水泵出水压力、风扇电流值、水泵电流值、系统各项报警显示等)。
5.点击控制面板上“运行记录”按钮,可查看系统运行中的各项记录(历史图表、历史报表、实时图表、实时报表、报警记录等)。
6.点击控制面板上“参数设置”按钮,可设置系统运行参数(冷却塔储水量上下限、冷却塔出水温度上限等)。
7.点击控制面板上“手动”按钮,可人为控制“补水阀”“出水阀”“电动机档位”等。
8.点击控制面板上“自动”按钮,可自动控制系统运行。
9.点击控制面板上“停止”按钮,可退出运行界面,回到封面。
5.2系统调试
5.2.1运行中出现的问题
在设计初步成型到完全成型过程中,需要对系统进行多次调试,在历次调试过程中出现的各种问题有如下几点:
1.策略工具箱中缺少工具现象。
2.历史图表、报表无法读出数据。
3.运行时封面不能直接出现。
5.2.2解决方案
1.通过查阅资料,策略工具箱中添加工具方案为:
单击菜单栏中“工具”打开下拉菜单,选中“策略构件管理”,在“策略构件管理”对话框中进行添加工具。
如图5-1所示。
图5-1策略构件管理
2.对于历史图表、报表无法显示数据问题,进行如下设置:
在组对象“数据对象属性设置”中,设置“数据对象值的存盘”为“定时存盘”。
如图5-2所示。
图5-2数据对象属性设置
3.封面不能直接出现解决方案:
在用户窗口中,“封面”右键,选中“设为启动窗口”。
第六章设计总结
第六章设计总结
本次课程设计是通过以自主学习的方式使用MCGS组态软件模拟设计中央空调冷却水循环监测控制系统。
系统主要实现的基本功能有:
(1)把传感器获取的信号进行显示与数据处理,并完成自动控制温度与水量。
(2)实现报警记录、历史曲线、历史报表、实时曲线、实时报表的显示与存盘。
(3)系统包含了参数设置和用户管理等功能。
系统利用了MCGS组态软件工作台中各个窗口的功能,实现冷却水循环的监测与控制。
通过本次课程设计,我对工业过程控制软件有了大概的了解,并了解了各种国内外的组态软件,掌握了MCGS组态软件的基本功能、原理及其编程方法。
在MCGS组态软件的学习使用过程中,感谢冯璐、张立新老师,在他们细心指导下,我们能够更好地完成本次设计。
本次设计对我的自主学习能力有较大的提高,也为我们日后学习相关知识打下了基础。
梁松梅
2011年12月02日
附录
参考文献
[1]陶永华,尹怡欣,葛芦生.新型PID控制及其应用【M】,北京:
机械工业出版社,1998,9
[2]北京昆仑通态自动化软件公司,MCGS工控组态软件用户指南,1998
[3]宁永生,王琪辉,张英,大型空调中央监控系统设计【J】.暖通空调,2004,(3):
59-61.
[4]鲁思慧,全中文工控组态软件MCGS【J】.自动化博览,2002,19(3):
74-75.
[5]裴秀丽,智能大厦的系统集成技术[J].信息技术,2002,(9):
9-11..
附录
附录一:
系统封面
附录二:
主界面窗口
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