autorun是什么

XXX学院

组态控制技术课程

教

案

课程编号：

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开课时间：

XXX学院教案首页

课次1课型理论课

章

节

1.1MCGS软件简介

教

学

目

的

1、了解什么是MCGS软件

2、学会安装MCGS软件

3、掌握MCGS软件的系统构成

4、了解MCGS软件的运行方式

教学

重点

1、学会安装MCGS软件

2、掌握MCGS软件的系统构成和运行方式

教学

难点

MCGS软件的系统构成

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT等

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

通过对MCGS软件的介绍，以提高学生的学习兴趣。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第1章MCGS软件介绍

1.1MCGS软件入门

◆引言

今天我们将要接触一门全新的课程《组态控制技术项目化教程》，它是电机一体化

专业及相关专业的重要专业课之一，本课程着重讲解的是一种工控软件--MCGS软件。

MCGS软件应用面广，功能强大，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处

理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程

问题的方案。本节课我们将了解MCGS软件系统的构成、运行方式以及MCGS的安

装过程，同时认识到MCGS软件的重要作用和它在实际各个领域中的广泛运用。

教学重点：学会安装MCGS软件，掌握MCGS软件的系统构成和运行方式。

教学难点：MCGS软件的系统构成。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要：

1.什么是MCGS软件？它的重要作用是什么？MCGS在实际工程中的应用举例。

2.如何安装MCGS软件？

的系统构成是怎样的?它有哪几部分组成？

的运行方式是怎样的？

（二）内容讲述

本节课我们将要掌握以上4个问题，通过PPT我和大家聊聊MCGS的重要性，它的

系统构成和工作方式，并且给大家举一些生产生活实例。

1.1.1什么是MCGS软件？它的重要作用是什么？

MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem，即通用监控系统)是一套用于快速

构造和生成计算机监控系统的组态软件。它能够在基于Microsoft（各种32位Windows

平台上）运行。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实

时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它具

有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，广泛应用于石

油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材

料、农业自动化、航空航天等领域。

我们怎么去理解它的重要性呢？其实通俗点说，MCGS软件最重要的功能就是监

视和控制，它是组态软件的一种，我们看到很多触摸屏，就是组态的应用。通过组态

软件，可以在电脑上了解现场的生产情况，对现场进行监测，同时，还可以通过对电

脑操作，控制现场的生产设备。组态控制技术在工业领域有着广泛的应用。

说了这些，大家似乎还是认为MCGS离我们很遥远。那么下面我将告诉大家MCGS

和生产生活息息相关。不久我们将要奔赴工作岗位，那么在初入学时，大家最关注的

问题就是我们专业学什么，学了有什么用，我们工作干什么。今天我们将要告诉大家

这个问题的答案，如果大家来高职院校是为了学习一门技术的话，那么组态控制技术

这门课就是教会大家怎样应用MCGS软件。下面通过例子来说明MCGS的广泛运用。

举例：1）利用MCGS组态软件实现自动门的控制；2）利用MCGS组态软件实现

加热反应炉的自动控制；3）利用MCGS组态软件实现水箱水位的控制（这个例子和大

家讲解详细一些，突出讲解MCGS的监视和控制作用体现在哪里）。

组态控制技术与前续课和后续课的关系：组态控制技术课程和可编程序控制器课

程的关系；组态控制技术课程与电力电子技术、变频器应用技术等课程的关系。

1.1.2MCGS软件的安装

MCGS组态软件是专为标准MicrosoftWindows系统设计的32位应用软件，可以

运行于Windows95、98、NT4.0、2000或以上版本的32位操作系统中，其模拟环境

也同样运行在Windows95、98、NT4.0、2000或以上版本的32位操作系统中。推荐

使用中文Windows95、98、NT4.0、2000或以上版本的操作系统。

MCGS组态软件只有一张安装光盘，具体安装步骤如下：

（1）启动Windows；

（2）在相应的驱动器中插入光盘；

（3）插入光盘后会自动弹出MCGS组态软件安装界面（如没有窗口弹出，则从

Windows的“开始”菜单中，选择“运行”命令，运行光盘中的文件），如图

1-1所示。

（4）选择“安装MCGS组态软件通用版”，启动安装程序开始安装。

（5）随后，安装程序将提示你指定安装的目录，如果用户没有指定，系统缺省安

装到D:MCGS目录下，建议使用缺省安装目录，如图1-2所示。

图1-1MCGS安装程序窗口

图1-2MCGS安装目录窗口

（6）安装过程将持续数分钟。

（7）安装过程完成后，安装程序将弹出“安装完成”对话框，上面有两种选择，“是，

我现在要重新启动计算机”和“否，我将稍后重新启动计算机”。建议重新启动计算机后

再运行组态软件。如图1-3所示。按下“结束”按钮，系统将弹出警告提示，提醒“请重

新启动计算机后再运行MCGS组态软件”。

（8）安装完成后，Windows操作系统的桌面上添加了如图1-4所示的两个图标，

分别用于启动MCGS组态环境和运行环境。

（9）同时，Windows在开始菜单中也添加了相应的MCGS组态软件程序组，此

程序组包括五项内容：MCGS组态环境、MCGS运行环境、MCGS自述文件、MCGS

电子文档以及卸载MCGS组态软件。MCGS组态环境和运行环境为软件的主体程序，

MCGS自述文件描述了软件发行时的最后信息。MCGS电子文档则包含了有关MCGS

最新的帮助信息。如图1-5所示。

图1-3MCGS安装完成对话框

图1-4MCGS图标

图1-5MCGS程序开始菜单

1.1.3MCGS软件的系统构成

组态软件的整体结构

MCGS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。用户组态生成的结果是一个数据库文件，

称为组态结果数据库。运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结构数据库中用

户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任

何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组

态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算

机上。

组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡，它们之间的关

系如图1-6所示。

图1-6MCGS的整体结构关系

组态软件的五大组成部分

由MCGS生成的用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时

数据库和运行策略五个部分构成，如图1-7所示。

图1-7MCGS的五大组成部分

窗口是屏幕中的一块空间，是一个“容器”，直接提供给用户使用。在窗口内，用

户可以放置不同的构件，创建图形对象并调整画面的布局，组态配置不同的参数以完

成不同的功能。

在MCGS通用版中，每个应用系统只能有一个主控窗口和一个设备窗口，但可以

有多个用户窗口和多个运行策略，实时数据库中也可以有多个数据对象。MCGS用主

控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面，组态配置各

种不同类型和功能的对象或构件，同时可以对实时数据进行可视化处理。

（1）实时数据库是MCGS系统的核心。实时数据库是工程各个部分的数据交换

与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类

型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。

（2）主控窗口构造了应用系统的主框架。主控窗口确定了工业控制中工程作业的

总体轮廓，以及运行流程、特性参数和启动特性等内容，是应用系统的主框架。

（3）设备窗口是MCGS系统与外部设备联系的媒介。设备窗口是连接和驱动外

部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，

定义连接与驱动设备用的数据变量。

（4）用户窗口实现了数据和流程的“可视化”。用户窗口主要用于设置工程中人机

交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。

（5）运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段。本窗口主要完成工程运行

流程的控制。包括编写控制程序（if…then脚本程序），选用各种功能构件，如：数据

提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。

1.1.4MCGS软件的运行方式

MCGS系统分为组态环境和运行环境两个部分。文件对应于MCGS

系统的组态环境，文件对应于MCGS系统的运行环境。此外，系统还

提供了几个组态完好的样例工程文件，用于演示系统的基本功能。

MCGS系统安装完成后，在用户指定的目录（或系统缺省目录D:MCGS）下创

建有三个子目录：Program、Samples和Work。组态环境和运行环境对应的两个执行

文件以及MCGS中用到的设备驱动、动画构件及策略构件存放在子目录Program中，

样例工程文件存放在Samples目录下，Work子目录则是用户的缺省工作目录。

分别运行可执行程序和，就能进入MCGS的组态环境

和运行环境。安装完毕后，运行环境能自动加载并运行样例工程。用户可根据需要创

建和运行自己的新工程。

◆补充内容

先看MCGS软件的不同版本：

有些同学问什么是嵌入式系统？

嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器

材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体

积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。

简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，具有软件代码小、高度

自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要

由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独

立工作的“器件”。

嵌入式系统的硬件部分，包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端

口、图形控制器等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样

大容量的存储介质，而大多使用EPROM、EEPROM或闪存(FlashMemory)作为

存储介质。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。

应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序与硬件的交互作用。

◆总结与巩固

（一）本节课重点内容小结

在本节中应着重掌握MCGS组态软件的五大部分的概念，明确每一部分的功能。

工程组态中的各个部分的实现应在软件哪一部分中完成？而每一部分相互之间如何进

行数据交换，我们将在以后的章节中逐步的给大家做详细介绍。

通过这一节的学习，让同学们知道MCGS的作用以及它在实际应用中的重要，作

为电气系的学生我们学习它，以后在工作中是很实用的，给大家举的例子也都是生产

生活的实例，接下来我们就要深入学习它。

（二）课后作业

问答题：

1、简述什么是MCGS软件？

2、MCGS组态软件的五大组成部分是什么？

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课次2课型实验课

章

节

实验一MCGS组态软件的安装和运行

教

学

目

的

1、正确掌握MCGS的安装并学会运行软件。

2、了解MCGS样例工程的组态环境和运行环境。

3、了解MCGS工程五大组成部分。

教学

重点

MCGS工程五大组成部分。

教学

难点

MCGS样例工程的组态环境和运行环境。

教学

方法

讲练结合法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

让学生自己安装MCGS软件，使学生了解MCGS样例工程的组态环

境和运行环境，熟悉MCGS工程五大组成部分。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

实验一MCGS组态软件的安装和运行

◆引言

1.复习旧课

提问:1、什么是MCGS组态软件?

2、MCGS工程由哪几部分构成？

2.导入新知

本节课我们通过上机练习学会安装MCGS软件，并且了解MCGS的五大组成部分

和它在实际中的一些样例工程。

教学重点:MCGS的五大组成部分。

教学难点:MCGS样例工程的组态环境和运行环境。

◆教学内容正文

（一）上机练习MCGS安装方法。

MCGS组态软件只有一张安装光盘，具体安装步骤如下：

（1）启动Windows；

（2）在相应的驱动器中插入光盘；

（3）插入光盘后会自动弹出MCGS组态软件安装界面（如没有窗口弹出，则从

Windows的“开始”菜单中，选择“运行”命令，运行光盘中的文件），如图

1-1所示。

（4）选择“安装MCGS组态软件通用版”，启动安装程序开始安装。

（5）随后，安装程序将提示你指定安装的目录，如果用户没有指定，系统缺省安

装到D:MCGS目录下，建议使用缺省安装目录，如图1-2所示。

图1-1MCGS安装程序窗口

图1-2MCGS安装目录窗口

（6）安装过程将持续数分钟。

（7）安装过程完成后，安装程序将弹出“安装完成”对话框，上面有两种选择，“是，

我现在要重新启动计算机”和“否，我将稍后重新启动计算机”。建议重新启动计算机后

再运行组态软件。如图1-3所示。按下“结束”按钮，系统将弹出警告提示，提醒“请重

新启动计算机后再运行MCGS组态软件”。

（8）安装完成后，Windows操作系统的桌面上添加了如图1-4所示的两个图标，

分别用于启动MCGS组态环境和运行环境。

（9）同时，Windows在开始菜单中也添加了相应的MCGS组态软件程序组，此

程序组包括五项内容：MCGS组态环境、MCGS运行环境、MCGS自述文件、MCGS

电子文档以及卸载MCGS组态软件。MCGS组态环境和运行环境为软件的主体程序，

MCGS自述文件描述了软件发行时的最后信息。MCGS电子文档则包含了有关MCGS

最新的帮助信息。如图1-5所示。

图1-3MCGS安装完成对话框

图1-4MCGS图标

图1-5MCGS程序开始菜单

（二）上机学习MCGS工程五大组成部分和样例工程的系统构成。

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

通过上机练习学会MCGS的安装。并且通过上机掌握MCGS工程的组成部分——

主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略。

（二）课后作业

自己在电脑上学会一些MCGS软件的基本操作。

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课次3课型理论课

章

节

1.2MCGS组态过程

教

学

目

的

1、学会新建MCGS工程。

2、了解实时数据库、用户窗口、主控窗口、设备窗口、运行策略的具体

组态方法。

教学

重点

实时数据库、用户窗口、运行策略的具体组态方法。

教学

难点

设备窗口的具体组态方法。

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制技

术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

使学生学会新建MCGS工程，了解实时数据库、用户窗口、主控窗

口、设备窗口、运行策略的具体组态方法。

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教

学

过

程

1．2MCGS组态过程

◆引言

1.复习旧课

提问:1)MCGS的系统构成和运行方式是怎样的？

2)MCGS的应用有哪些？

2.导入新知

我们知道了MCGS的系统构成和运行方式后,本节我们将学习MCGS五大组成部

分具体的组态过程。

教学重点:实时数据库、用户窗口、运行策略的具体组态方法。

教学难点:设备窗口的具体组态方法。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、MCGS新建工程的方法。

2、建立实时数据库的方法。

3、组态用户窗口的方法。

4、组态主控窗口的方法。

5、组态设备窗口的方法。

6、组态运行策略的方法。

（二）内容讲述

使用MCGS完成一个实际的应用系统，首先必须在MCGS的组态环境下进行系统

的组态生成工作，然后将系统放在MCGS的运行环境下运行。

1.2.1工程的建立

MCGS中用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个新

的用户应用系统，打开工程就是打开一个已经存在的应用系统。工程文件的命名规则

和Windows系统相同，MCGS自动给工程文件名加上后缀“.mcg”。每个工程都对应一

个组态结果数据库文件。

在Windows系统桌面上，通过以下三种方式中的任何一种，都可以进入MCGS

组态环境：

（1）鼠标双击Windows桌面上的“MCGS组态环境”图标。

（2）选择“开始”→“程序”→“MCGS组态软件”→“MCGS组态环境”命令。

（3）按快捷键“Ctrl+Alt+G”。

进入MCGS组态环境后，单击工具条上的“新建”按钮，或执行“文件”菜单中的“新

建工程”命令，系统自动创建一个名为“新建工程”的新工程（X为数字，表示

建立新工程的顺序，如1、2、3等）。由于尚未进行组态操作，新工程只是一个“空壳”，

一个包含五个基本组成部分的结构框架，接下来要逐步在框架中配置不同的功能部件，

构造完成特定任务的应用系统。

如图1-8所示，MCGS用“工作台”窗口来管理构成用户应用系统的五个部分，

工作台上的五个标签：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，对

应于五个不同的窗口页面，每一个页面负责管理用户应用系统的一个部分，用鼠标单

击不同的标签可选取不同窗口页面，对应用系统的相应部分进行组态操作。

图1.8MCGS工作台窗口

在保存新工程时，可以随意更换工程文件的名称。缺省情况下，所有的工程文件

都存放在MCGS安装目录下的Work子目录里，用户也可以根据自身需要指定存放工

程文件的目录。

1.2.2建立实时数据库

实时数据库是MCGS通用版系统的核心，也是应用系统的数据处理中心，系统各

部分均以实时数据库为数据公用区，进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处

理。

1.定义数据对象

数据对象是实时数据库的基本单元。在MCGS生成应用系统时，应对实际工程问

题进行简化和抽象化处理，将代表工程特征的所有物理量，作为系统参数加以定义，

定义中不只包含了数值类型，还包括参数的属性及其操作方法，这种把数值、属性和

方法定义成一体的数据就称为数据对象。构造实时数据库的过程，就是定义数据对象

的过程。在实际组态过程中，一般无法一次全部定义所需的数据对象，而是根据情况

需要逐步增加。

MCGS中定义的数据对象的作用域是全局的，像通常意义的全局变量一样，数据

对象的各个属性在整个运行过程中都保持有效，系统中的其它部分都能对实时数据库

中的数据对象进行操作处理。

2.数据对象属性设置

MCGS把数据对象的属性封装在对象内部，作为一个整体，由实时数据库统一管

理。对象的属性包括基本属性、存盘属性和报警属性。基本属性则包含对象的名称、

类型、初值、界限（最大最小）值、工程单位和对象内容注释等项内容。

（1）基本属性设置。鼠标单击“对象属性”按钮或双击对象名，显示“数据对象属

性设置”对话框的“基本属性”窗口页，用户按所列项目分别设置。数据对象有开关型、

数值型、字符型、事件型、组对象五种类型，在实际应用中，数字量的输入输出对应

于开关型数据对象；模拟量的输入输出对应于数值型数据对象；字符型数据对象是记

录文字信息的字符串；事件型数据对象用来表示某种特定事件的产生及相应时刻，如

报警事件、开关量状态跳变事件；组对象用来表示一组特定数据对象的集合，以便于

系统对该组数据统一处理。

（2）存盘属性设置。MCGS把数据的存盘处理作为一种属性或者一种操作方法，

封装在数据内部，作为整体处理。运行过程中，实时数据库自动完成数据存盘工作，

用户不必考虑这些数据如何存储以及存储在什么地方。用户的存盘要求在存盘属性窗

口页中设置，存盘方式有两种：按数值变化量存盘和定时存盘。组对象以定时的方式

来保存相关的一组数据，而非组对象则按变化量来记录对象值的变化情况。

（3）报警属性设置。在MCGS中，报警被作为数据对象的属性，封装在数据对

象内部，由实时数据库统一处理，用户只需按照报警属性窗口页中所列的项目正确设

置，如数值量的报警界限值、开关量的报警状态等。运行时，由实时数据库自动判断

有没有报警信息产生、什么时候产生、什么时候结束、什么时候应答，并通知系统的

其它部分。也可根据用户的需要，实时存储和打印这些报警信息。

1.2.3组态用户窗口

MCGS以窗口为单位来组建应用系统的图形界面，创建用户窗口后，通过放置各

种类型的图形对象，定义相应的属性，为用户提供漂亮、生动、具有多种风格和类型

的动画画面。

1.图形界面的生成

用户窗口本身是一个“容器”，用来放置各种图形对象（图元、图符和动画构件），

不同的图形对象对应不同的功能。通过对用户窗口内多个图形对象的组态，生成漂亮

的图形界面，为实现动画显示效果做准备。

生成图形界面的基本操作步骤：

（1）创建用户窗口。

（2）设置用户窗口属性。

（3）创建图形对象。

（4）编辑图形对象。

2.创建用户窗口

选择组态环境工作台中的用户窗口页，所有的用户窗口均位于该窗口页内，如图

1-9所示。

按“新建窗口”按钮，或执行菜单中的“插入”→“用户窗口”命令，即可创建一个新

的用户窗口，以图标形式显示，如“窗口0”。开始时，新建的用户窗口只是一个空窗

口，用户可以根据需要设置窗口的属性和在窗口内放置图形对象。

3.设置用户窗口属性

选择待定义的用户窗口图标，点鼠标右键选择属性，也可以单击工作台窗口中的

“窗口属性”按钮，或者单击工具条中的“显示属性”按钮，或者操作快捷键

“Alt+Enter”，弹出“用户窗口属性设置”对话框，按所列款项设置有关属性。

用户窗口的属性包括基本属性、扩充属性和脚本控制（启动脚本、循环脚本、退

出脚本），由用户选择设置。

窗口的基本属性包括窗口名称、窗口标题、窗口背景、窗口位置、窗口边界等项

内容，其中窗口位置、窗口边界不可用。

窗口的扩充属性包括窗口的外观、位置坐标和视区大小等项内容。窗口的视区是

指实际可用的区域，与屏幕上所见的区域可以不同，当选择视区大于可见区时，窗口

侧边附加滚动条，操作滚动条可以浏览窗口内所有的图形对象。

图1-9MCGS用户窗口

脚本控制包括启动脚本，循环脚本和退出脚本，启动脚本在用户窗口打开执行脚

本，循环脚本是在窗口打开期间以指定的间隔循环执行，退出脚本则是在用户窗口关

闭时执行。

4.创建图形对象

MCGS提供了三类图形对象供用户选用，即图元对象、图符对象和动画构件。这

些图形对象位于常用符号工具箱和动画工具箱内，用户从工具箱中选择所需要的图形

对象，配置在用户窗口内，可以创建各种复杂的图形。

5.编辑图形对象

图形对象创建完成后，要对图形对象进行各种编辑工作，如：改变图形的颜色和

大小，调整图形的位置和排列形式，图形的旋转及组合分解等操作，MCGS提供了完

善的编辑工具，使用户能快速制作各种复杂的图形界面，以图形方式精确表示外部物

理对象。

6.定义动画连接

定义动画连接，实际上是将用户窗口内创建的图形对象与实时数据库中定义的数

据对象建立对应连接关系，通过对图形对象在不同的数值区间内设置不同的状态属性

（如颜色、大小、位置移动、可见度、闪烁效果等），用数据对象的值的变化来驱动图

形对象的状态改变，使系统在运行过程中，产生形象逼真的动画效果。

因此，动画连接过程就归结为对图形对象的状态属性设置的过程。

7.图元图符对象连接

在MCGS中，每个图元、图符对象都可以实现11种动画连接方式。可以利用这

些图元、图符对象来制作实际工程所需的图形对象，然后再建立起与数据对象的对应

关系，定义图形对象的一种或多种动画连接方式，实现特定的动画功能。这11种动画

连接方式如下：

（1）填充颜色连接。

（2）边线颜色连接。

（3）字符颜色连接。

（4）水平移动连接。

（5）垂直移动连接。

（6）大小变化连接。

（7）显示输出连接。

（8）按钮输入连接。

（9）按钮动作连接。

（10）可见度连接。

（11）闪烁效果连接。

8.动画构件连接

为了简化用户程序设计工作量，MCGS将工程控制与实时监测作业中常用的物理

器件，如按钮、操作杆、显示仪表和曲线表盘等，制成独立的图形存储于图库中，供

用户调用，这些能实现不同动画功能的图形称为动画构件。

在组态时，只需要建立动画构件与实时数据库中数据对象的对应关系，就能完成

动画构件的连接，如对实时曲线构件，需要指明该构件运行时记录哪个数据对象的变

化曲线；对报警显示构件，需要指明该构件运行时显示哪个数据对象的报警信息。

1.2.4组态主控窗口

主控窗口是用户应用系统的主窗口，也是应用系统的主框架，展现工程的总体外

观。主控窗口提供菜单命令，响应用户的操作。主控窗口负责调度设备窗口的工作、

管理用户窗口的打开和关闭、驱动动画图形和调度用户策略的运行等工作。主控窗口

组态包括菜单设计和主控窗口中系统属性的设置。

1.系统菜单设计

对于一个新建的工程，MCGS提供了一套缺省菜单，用户也可以根据需要设计自

己的菜单。鼠标双击主控窗口图标，弹出菜单组态窗口，输入各级菜单命令。可以利

用窗口上端工具条的有关按钮，进行菜单项的插入、删除、位置调整、设置分隔线、

制作下拉式菜单等操作。

鼠标双击菜单项，显示“菜单属性”设置对话框，按所列款项设定该菜单项的属性。

由于主控窗口的职责是调度与管理其它窗口，因此所建立的菜单命令可以完成如下八

种工作：

（1）执行指定的运行策略。

（2）打开指定的用户窗口。

（3）关闭指定的用户窗口。

（4）隐藏指定的用户窗口。

（5）打印指定的用户窗口。

（6）退出运行系统。

（7）数据对象值操作。

（8）执行指定的脚本程序。

2.主控窗口属性设置

选中“主控窗口”图标，鼠标单击“工作台”窗口中的“系统属性”按钮，或者单击工

具条中的“显示属性”按钮，或者选择“编辑”菜单中的“属性”菜单项，显示“主控窗

口属性设置”对话框。分为下列五种属性，按页设置。

（1）基本属性：指明反映工程外观的显示要求，包括工程的名称（窗口标题），

系统启动时首页显示的画面（称为软件封面）。

（2）启动属性：指定系统启动时自动打开的用户窗口（称为启动窗口）。

（3）内存属性：指定系统启动时自动装入内存的用户窗口。运行过程中，打开装

入内存的用户窗口可提高画面的切换速度。

（4）系统参数：设置系统运行时的相关参数，主要是周期性运作项目的时间要求。

例如，画面刷新的周期时间，图形闪烁的周期时间等。建议采用缺省值，一般情况下

不需要修改这些参数。

（5）存盘参数：指定存盘数据文件的名称（含目录名）等属性。

1.2.5组态设备窗口

设备窗口是MCGS系统与作为测控对象的外部设备建立联系的后台作业环境，负

责驱动外部设备，控制外部设备的工作状态。系统通过设备与数据之间的通道，把外

部设备的运行数据采集进来，送入实时数据库，供系统其它部分调用，并且把实时数

据库中的数据输出到外部设备，实现对外部设备的操作与控制。

MCGS为用户提供了多种类型的“设备构件”，作为系统与外部设备进行联系的媒

介。进入设备窗口，从设备构件工具箱里选择相应的构件，配置到窗口内，建立接口

与通道的连接关系，设置相关的属性，即完成了设备窗口的组态工作。

运行时，应用系统自动装载设备窗口及其含有的设备构件，并在后台独立运行。

对用户来说，设备窗口是不可见的。

在设备窗口内用户组态的基本操作是：

（1）选择构件。

（2）设置属性。

（3）连接通道。

（4）调试设备。

1.选择设备构件

在工作台的“设备窗口”页中：鼠标双击设备窗口图标（或选中窗口图标，单击“设

备组态”按钮），弹出设备组态窗口；选择工具条中的“工具箱”按钮，弹出设备工具箱；

鼠标双击设备工具箱里的设备构件，或选中设备构件，鼠标移到设备窗口内，单击，

则可将其选到窗口内。

设备工具箱内包含有MCGS目前支持的所有硬件设备，对系统不支持的硬件设备，

需要预先定制相应的设备构件，才能对其进行操作。MCGS将不断增加新的设备构件，

以提供对更多硬件设备的支持。

2.设置设备构件属性

选中设备构件，单击工具条中的“属性”按钮或选择“编辑”菜单中的“属性”命

令，或者鼠标双击设备构件，弹出所选设备构件的“属性设置”对话框，进入“基本属性”

窗口页，按所列项目设定。

不同的设备构件有不同的属性，一般都包括如下三项：设备名称、输入输出、端

口地址、数据采集周期。系统各个部分对设备构件的操作是以设备名为基准的，因此

各个设备构件不能重名。与硬件相关的参数必须正确设置，否则系统不能正常工作。

3.设备通道连接

把输入输出装置读取数据和输出数据的通道称为设备通道，建立设备通道和实时

数据库中数据对象的对应关系的过程称为通道连接。建立通道连接的目的是通过设备

构件，确定采集进来的数据送入实时数据库的什么地方，或从实时数据库中什么地方

取用数据。

在属性设置对话框内，选择“通道连接和设置”窗口页，按页面中所列款项设置。

4.设备调试

将设备调试作为设备窗口组态项目之一，是便于用户及时检查组态操作的正确性，

包括设备构件选用是否合理，通道连接及属性参数设置是否正确，这是保证整个系统

正常工作的重要环节。

“设备构件属性设置”对话框内，专设“设备调试”窗口页，以数据列表的形式显示

各个通道数据测试结果。对于输出设备，还可以用对话方式，操作鼠标或键盘，控制

通道的输出状态。

1.2.6组态运行策略

运行策略是指对监控系统运行流程进行控制的方法和条件，它能够对系统执行某

项操作和实现某种功能进行有条件的约束。运行策略由多个复杂的功能模块组成，称

为“策略块”，用来完成对系统运行流程的自由控制，使系统能按照设定的顺序和条件，

进行操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭以及控制设备构件的工作状态等一

系列工作，从而实现对系统工作过程的精确控制及有序的调度管理。

用户可以根据需要来创建和组态运行策略。

1.创建运行策略

每建立一个新工程，系统都自动创建三个固定的策略块：启动策略、循环策略和

退出策略，它们分别在启动时、运行过程中和退出前由系统自动调度运行。

在系统工作台“运行策略”窗口下，单击“新建策略”按钮，可以创建所需要的策略

块，缺省名称为“策略X”（其中X为数字代码），如图1-10中的“策略1”。

图1.10MCGS运行策略

一个应用系统最多能创建512个策略块，策略块的名称在属性设置窗口中指定。

策略名称是唯一的，系统其它部分按策略名称进行调用。

MCGS提供五种策略类型供用户选择，分别是用户策略、循环策略、报警策略、

事件策略、热键策略，其中除策略的启动方式各自不同之外，其功能本质上没有差别。

用户策略自己并不启动，需要其他策略、按钮、菜单等调用。循环策略是按设定的循

环时间自动循环运行。事件策略是等待某事件的发生后启动运行。报警策略是当某个

报警条件发生后启动运行。热键策略是响应某个热键按下时启动运行。

2.设置策略属性

进入运行策略窗口页，选择某一策略块，单击“策略属性”按钮，或按工具条中的“显

示属性”按钮，即可弹出“策略块属性设置”对话框，设置的项目主要是策略名称和

策略内容注释。其中的“循环时间”一栏，是专为循环策略块设置循环时间用的。

3.组态策略内容

无论是用户创建的策略块还是系统固有的三个策略块，创建时只是一个有名无实

的空架子，要使其成为独立的实体，被系统其他部分调用，必须对其进行组态操作，

指定策略块所要完成的功能。

每一个策略块都具有多项功能，每一项功能的实现，都以特定的条件为前提。

MCGS通用版把“条件－功能”结合成一体，构成策略块中的一行，称为策略行，策略

块由多个策略行构成，多个策略行按照从上到下的顺序执行。策略块的组态操作包括：

（1）创建策略行。

（2）配置策略构件。

（3）设置策略构件属性。

鼠标双击指定的策略块图标，或单击策略块图标，按“策略组态”按钮，弹出“策略

组态”窗口，组态操作在该窗口内进行，步骤如下：

(1)创建策略行：组态操作的第一步是创建策略行，目的是先为策略块搭建结构框

架。用鼠标单击窗口上端工具条中的“新增策略行”按钮（），或单击鼠标右键在弹

出右键菜单中选择“新增策略行菜单”，或直接按下快捷键“Ctrl+I”，增加一个空的策略

行。一个策略块中最多可创建1000个策略行。

(2)配置策略构件：每个策略行都由两种类型的构件串接而成，前端为条件构件，

后端为策略构件。一个策略行中只能有一个策略构件。在MCGS通用版的“策略工具

箱”中，为用户提供了多种常用的策略构件，用户从工具箱中选择所需的条件构件和策

略构件，配置在策略行相应的位置上。操作方法是：

鼠标单击窗口上端工具条中的“工具箱”按钮（），打开“策略工具箱”；选中策

略行的功能框（后端），鼠标双击工具箱中相应的策略构件；或者选中工具箱中的策略

构件，用鼠标单击策略行的功能框图，即可将所选的构件配置在该行的指定位置上。

MCGS提供的策略构件有：

①策略调用构件：调用指定的用户策略；

②数据对象构件：数据值读写、存盘和报警处理；

③设备操作构件：执行指定的设备命令；

④退出策略构件：用于中断并退出所在的运行策略块；

⑤脚本程序构件：执行用户编制的脚本程序；

⑥定时器构件：用于定时；

⑦计数器构件：用于计数；

⑧窗口操作构件：打开、关闭、隐藏和打印用户窗口；

⑨EXCEL报表输出：将历史存盘数据输出到EXCEL中，进行显示，处理，打印，

修改等操作；

⑩报警信息浏览：对报警存盘数据进行数据显示；

⑪存盘数据拷贝：将历史存盘数据转移或拷贝到指定的数据库或文本文件中；

⑫存盘数据浏览：对历史存盘数据进行数据显示，打印；

⑬存盘数据提取：对历史存盘数据进行统计处理；

⑭配方操作处理：对配料参数等进行配方操作；

⑮设置时间范围：设置操作的时间范围；

⑯修改数据库：对实时数据存盘对象、历史数据库进行修改，添加，删除。

(3)设置策略构件属性：鼠标双击策略构件；或者单击策略构件，按工具条中的“属

性按钮”，弹出该策略构件的属性设置对话框。不同的策略构件，属性设置的内容不同。

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

本节课重点掌握以下几个问题：

1、建立实时数据库的方法。

2、组态用户窗口的方法。

3、组态运行策略的方法。

（二）课后作业

简述：1、如何新建MCGS工程？

2、简述MCGS工程组态用户窗口的过程？

XXX学院教案首页

课次4课型实验课

章

节

实验二MCGS新工程的建立

教

学

目

的

1、学会新建MCGS工程

2、了解实时数据库的建立方法。

3、了解用户窗口、设备窗口、运行策略、主控窗口组态过程。

教学

重点

学会新建MCGS工程

教学

难点

了解用户窗口、设备窗口、运行策略、主控窗口组态过程。

教学

方法

讲练结合法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制技

术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

通过上机，使学生学会新建MCGS工程的方法，了解实时数据库的

建立方法和用户窗口、设备窗口、运行策略、主控窗口组态过程。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

实验二MCGS新工程的建立

◆引言

1.复习旧课

提问:1)MCGS的安装方法？

2)MCGS的组态环境和运行环境有什么不同？

2.导入新知

我们通过上机练习学会如何新建MCGS工程，了解基本的工程建立步骤。

教学重点:实时数据库、用户窗口、运行策略的具体组态方法。

教学难点:设备窗口的具体组态方法。

◆教学内容正文

1、组建工程的一般过程

工程项目系统分析：分析工程项目的系统构成、技术要求和工艺流程，弄清系统

的控制流程和测控对象的特征，明确监控要求和动画显示方式，分析工程中的设备采

集及输出通道与软件中实时数据库变量的对应关系，分清哪些变量是要求与设备连接

的，哪些变量是软件内部用来传递数据及动画显示的。

工程立项搭建框架：MCGS称为建立新工程。主要内容包括：定义工程名称、封

面窗口名称和启动窗口（封面窗口退出后接着显示的窗口）名称，指定存盘数据库文

件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。经过此步操作，即在MCGS组态环

境中，建立了由五部分组成的工程结构框架。封面窗口和启动窗口也可等到建立了用

户窗口后，再行建立。

设计菜单基本体系：为了对系统运行的状态及工作流程进行有效地调度和控制，

通常要在主控窗口内编制菜单。编制菜单分两步进行，第一步首先搭建菜单的框架，

第二步再对各级菜单命令进行功能组态。在组态过程中，可根据实际需要，随时对菜

单的内容进行增加或删除，不断完善工程的菜单。

制作动画显示画面：动画制作分为静态图形设计和动态属性设置两个过程。前一

部分类似于“画画”，用户通过MCGS组态软件中提供的基本图形元素及动画构件库，

在用户窗口内“组合”成各种复杂的画面。后一部分则设置图形的动画属性，与实时数

据库中定义的变量建立相关性的连接关系，作为动画图形的驱动源。

编写控制流程程序：在运行策略窗口内，从策略构件箱中，选择所需功能策略构

件，构成各种功能模块（称为策略块），由这些模块实现各种人机交互操作。MCGS还

为用户提供了编程用的功能构件（称之为“脚本程序”功能构件），使用简单的编程语言，

编写工程控制程序。

完善菜单按钮功能：包括对菜单命令、监控器件、操作按钮的功能组态；实现历

史数据、实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能；建立工程安全机制

等。

编写程序调试工程：利用调试程序产生的模拟数据，检查动画显示和控制流程是

否正确。

连接设备驱动程序：选定与设备相匹配的设备构件，连接设备通道，确定数据变

量的数据处理方式，完成设备属性的设置。此项操作在设备窗口内进行。

工程完工综合测试：最后测试工程各部分的工作情况，完成整个工程的组态工作，

实施工程交接。

2、工程的建立

MCGS中用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个新

的用户应用系统，打开工程就是打开一个已经存在的应用系统。工程文件的命名规则

和Windows系统相同，MCGS自动给工程文件名加上后缀“.mcg”。每个工程都对应一

个组态结果数据库文件。

在Windows系统桌面上，通过以下三种方式中的任何一种，都可以进入MCGS

组态环境：

（1）鼠标双击Windows桌面上的“MCGS组态环境”图标。

(2)选择“开始”→“程序”→“MCGS组态软件”→“MCGS组态环境”命令。

(3)按快捷键“Ctrl+Alt+G”。

进入MCGS组态环境后，单击工具条上的“新建”按钮，或执行“文件”菜单中的“新

建工程”命令，系统自动创建一个名为“新建工程”的新工程（X为数字，表示

建立新工程的顺序，如1、2、3等）。由于尚未进行组态操作，新工程只是一个“空壳”，

一个包含五个基本组成部分的结构框架，接下来要逐步在框架中配置不同的功能部件，

构造完成特定任务的应用系统。

如图1-8所示，MCGS用“工作台”窗口来管理构成用户应用系统的五个部分，工

作台上的五个标签：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略，对应

于五个不同的窗口页面，每一个页面负责管理用户应用系统的一个部分，用鼠标单击

不同的标签可选取不同窗口页面，对应用系统的相应部分进行组态操作。

图1.8MCGS工作台窗口

在保存新工程时，可以随意更换工程文件的名称。缺省情况下，所有的工程文件

都存放在MCGS安装目录下的Work子目录里，用户也可以根据自身需要指定存放工

程文件的目录。

3、建立实时数据库

实时数据库是MCGS通用版系统的核心，也是应用系统的数据处理中心，系统各

部分均以实时数据库为数据公用区进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处理。

4、组态用户窗口

MCGS以窗口为单位来组建应用系统的图形界面，创建用户窗口后，通过放置各

种类型的图形对象，定义相应的属性，为用户提供漂亮、生动、具有多种风格和类型

的动画画面。

5、组态主控窗口

主控窗口是用户应用系统的主窗口，也是应用系统的主框架，展现工程的总体外

观。主控窗口提供菜单命令，响应用户的操作。主控窗口负责调度设备窗口的工作、

管理用户窗口的打开和关闭、驱动动画图形和调度用户策略的运行等工作。主控窗口

组态包括菜单设计和主控窗口中系统属性的设置。

6、组态设备窗口

设备窗口是MCGS系统与作为测控对象的外部设备建立联系的后台作业环境，负

责驱动外部设备，控制外部设备的工作状态。系统通过设备与数据之间的通道，把外

部设备的运行数据采集进来，送入实时数据库，供系统其它部分调用，并且把实时数

据库中的数据输出到外部设备，实现对外部设备的操作与控制。

MCGS为用户提供了多种类型的“设备构件”，作为系统与外部设备进行联系的媒

介。进入设备窗口，从设备构件工具箱里选择相应的构件，配置到窗口内，建立接口

与通道的连接关系，设置相关的属性，即完成了设备窗口的组态工作。

运行时，应用系统自动装载设备窗口及其含有的设备构件，并在后台独立运行。

对用户来说，设备窗口是不可见的。

在设备窗口内用户组态的基本操作是：

（1）选择构件。

（2）设置属性。

（3）连接通道。

（4）调试设备。

7、组态运行策略

运行策略是指对监控系统运行流程进行控制的方法和条件，它能够对系统执行某

项操作和实现某种功能进行有条件的约束。运行策略由多个复杂的功能模块组成，称

为“策略块”，用来完成对系统运行流程的自由控制，使系统能按照设定的顺序和条件，

进行操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭以及控制设备构件的工作状态等一

系列工作，从而实现对系统工作过程的精确控制及有序的调度管理。双击某策略构件，

将弹出该策略构件的属性设置对话框；不同的策略构件，属性设置的内容不同。

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

本节课上机练习重点掌握以下几个问题：

1、新建MCGS工程的方法。

2、建立实时数据库的方法。

（二）课后作业

1、建立MCGS新工程的步骤有哪几步？

XXX学院教案首页

课次5课型理论课

章

节

2.1机械手监控系统的方案设计

2.2机械手监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

2.3机械手监控界面的设计与制作

教

学

目

的

1、了解机械手监控系统的控制要求，学会设计方案。

2、学会设计机械手监控系统的硬件电路。

3、学会进行机械手监控机械手监控系统软件设计，初步完成创建工程和

定义数据对象。

教学

重点

1、了解机械手监控系统的控制要求，学会设计方案。

2、学会进行机械手监控系统软件设计，初步完成创建工程和定义数据对

象。

教学

难点

1、了解机械手监控系统的控制要求，学会设计方案。

2、学会设计机械手监控系统的硬件电路。

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

使学生了解机械手系统软件设计方法，初步完成创建工程和定义数

据对象。这是主要的教学目的。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第2章通过机械手监控系统学习MCGS

2.1机械手监控系统的方案设计

2.2机械手监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

2.3机械手监控界面的设计与制作

◆引言

1.复习旧课

提问:（1）MCGS建立新工程的步骤有哪几步？（2）MCGS与外部设备如何连接?

2.导入新知

我们知道了MCGS基本的一些操作和功能,本章我们将学习如何用它组态完成机

械手监控系统，通过模块化的教学方法从易到难学习用MCGS软件建立机械手监控监

控系统的整个过程。本节主要学习如何设计控制方案和硬件电路。

教学重点:了解机械手监控系统的控制要求，学会设计方案。学会进行机械手监控系

统软件设计，初步完成创建工程和定义数据对象。

教学难点:学会设计机械手监控系统的硬件电路。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、机械手监控系统的控制要求是什么？如何设计控制方案？

2、如何设计机械手监控系统的硬件电路？

3、如何进行机械手监控系统软件设计，初步完成创建工程和定义数据对象？

（二）内容讲述

2.1机械手监控系统的方案设计

机械手（MechanicalHand）能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以抓取、搬运

物品或操作工具，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和核工业等部门。

2.1.1控制要求

本系统要求实现以下控制要求：

（1）按下启动/停止按钮SB1后，机械手下移至工件处→夹紧工件→携工件上升→

左移至下一个工位上方→下移至指定位置→放下工件→上移→右移，回到原始位置，

此过程反复循环执行。

（2）机械手运动过程中，松开启动/停止按钮SB1，机械手停在当前位置，再次按

下启动/停止按钮，机械手继续运行。

（3）机械手运动过程中，按下复位停止按钮SB2后，机械手并不马上停止，也不

主动复位，而是继续工作直到完成本周期操作，回到原始位置，之后停止，不再循环。

（4）松开复位按钮，退出复位状态，之后再按启动/停止按钮机械手重新开始循环

操作。

2.1.2方案设计

机械手的控制可采用闭环形式实现，也可采用开环实现。开环方框图如下图所示。

1．开环控制机械手监控系统方案

根据控制要求，系统需要两个操作按钮输入启停和复位命令。由于机械手系统的

各个位置点比较固定，每一段的运行时间已知且相对稳定。计算机接收到启动/停止按

钮送来的启动信号后，只要按如下时间顺序接通各个线圈即可：

•按下启动/停止按钮SB1后，机械手下移5s→夹紧2s→上升5s→左移10s→

下移5s→放松2s→上移5s→右移10s（s为秒），最后回到原始位置，自动循环。

•松开启动/停止按钮SB1，机械手停在当前位置。

•按下复位停止按钮SB2后，机械手在完成本次操作后，回到原始位置，然后

停止。

•松开复位停止按钮SB2，退出复位状态。

2．闭环控制机械手监控系统方案

•闭环控制需要安装六个位置开关（位置检测传感器），检测是否到达左上、左

下、右上、右下、夹紧、放松位置，计算机将根据这些位置开关的状态和输入命令控

制6个线圈的得电与否。机械手控制系统的闭环方案下图2-5所示。

•闭环控制显然在硬件结构上比开环控制复杂。开环控制靠经验时间控制6个

线圈，不检测是否运动到位。理论上闭环控制的控制精度高于开环。

3．本系统采纳方案

对于本系统，由于控制精度要求不高，以上两个方案都是可行的，我们从简单入

手，取开环控制方案。

2.2机械手监控系统的软、硬件设备选型与电路设计

2.2.1系统硬件设计

2.2.1命令输入设备选型

本系统命令输入设备只需要1个启动/停止按钮、1个复位/停止按钮，如图2-6所

示。根据控制要求，可选用带自锁功能的按钮，也可选用旋转开关。

2.2.2传感器和变送器选型

由于采用开环结构，此部分工作免去。

2.2.3执行器选型

本系统执行器是机械手上的电磁阀。图2-7所示为电磁阀安装在汇流板上的情况。

共4个，其中3个为伸缩、升降、夹紧阀，另一个可做旋转缸控制阀，控制机械手的

旋转。本系统暂不考虑旋转运动。

汇流板将电磁阀集中安装，为每个电磁阀提供进气和排气通道。汇流板的排气口

装有消声器，以减小噪音。每个电磁阀的上面都有两个气口，这两个气口通过气管与

气缸的节流阀相连。由于是双作用电磁阀，每个阀的左右两侧各有一个线圈，每个线

圈都有导线相连。

本系统使用电磁阀工作电压DC24V，线圈功率1.5W。

2.2.4I/O接口设备选型

1．I/O接口设备的种类

I/O接口设备是连接计算机和检测器、执行器的桥梁。有以下种类：

（1）按照输入输出信号的性质，I/O接口设备可分为：AI、AO、AI/AO、DI、DO、

DI/DO、混合信号接口等。

①模拟量输入接口设备（AI）。可接收传感器变送器等输入的模拟信号，将

它们转换成计算机能够接收的数字信号。不同的AI设备可能存在以下不同：

输入信号的点数：可能是4通道、8通道、16通道等。

输入信号的性质：可能是电压输入也可能是电流、电阻等。

输入信号的范围：可能是直流0～10V输入，也可能是0～5V输入等。

与计算机沟通的形式：可能采用RS232串口通信形式，也可能采用并行方式

等。

②模拟量输出接口设备（AO）。可将计算机输出的数字信号转换成模拟信号

输出给电动调节阀等设备。不同的AO设备可能存在以下不同：

输出信号的点数。输出信号的性质。

输出信号的范围。与计算机沟通的形式。

③模拟量输入/输出接口设备（AI/AO—AnalogInput/AnalogOutput）。既可以

输入模拟量，也可以输出模拟量。

④开关量输入接口设备（DI）。可接收传感器、按钮等输入的开关信号，将

其转换为计算机能够接收的数字量。不同的DI设备可能存在以下不同：

输入信号的点数。

输入信号的性质：是继电器信号还是电平信号等。

输入信号的范围：触点的工作电压、电平信号的范围等。

与计算机沟通的形式。

⑤开关量输出接口设备（DO）。

输出信号的点数。输出信号的性质。

输出信号的范围。与计算机沟通的形式。

⑥开关量输入/输出接口设备（DI/DO）。既可以输入开关量，也可以输出开关量。

⑦模拟量/关量混合信号输入输出接口设备。可以输入输出AI、AO、DI、DO四

种信号。

（2）按照产品的结构，I/O接口设备可分为：板卡、模块、PLC、智能仪表等。

①板卡。板卡安装在计算机机箱内的扩展槽上。它们一端插在计算机机箱内的扩

展槽上，另一端以插座或插头形式装在计算机背板上。安装在机箱内扩展槽上的插针

是板卡与计算机进行信号连接的通道；安装在机箱背板上的连接插座或插头是板卡与

外部输入输出设备进行信号连接的通道。根据计算机总线的不同又有PCI总线板卡和

ISA总线板卡等，现在ISA总线的计算机已经不多见了。

板卡的特点是结构简单，价格较低。

②I/O模块。与板卡不同，模块是安装在工控机外面的I/O设备，模块与外部设备

通过模块上的接线端子连接，模块与工控机之间通过RS232串行口或USB口连接。

模块的优点是安装比较方便，工程上应用较多。

③PLC。PLC本身是控制器，可以采集传感器等输入设备的信号，将控制命令送

到电磁阀、接触器等输出设备上。由于PLC与工控机之间通信很方便，工控机也可以

直接通过PLC与外部输入输出设备沟通，此时PLC就是计算机的I/O接口设备。当然，

如果PLC还负责控制任务，它就既是I/O接口设备也是控制设备。

④其他I/O接口：包括智能仪表、其他智能控制器如变频器等。

2．选择机械手系统的I/O设备

机械手系统的I/O点如表2-2所示。本项目选择中泰公司板卡产品。

表2-2机械手系统I/O情况表

序号名

称

功能性质特征

1SB1启动/停止按钮DI常开，带自锁，带灯

2SB2复位停止按钮DI常开，带自锁，带灯

3YV1-1放松信号DO工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

4YV1-2夹紧信号DO工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

5YV2-1下移信号DO工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

6YV2-2上移信号DO工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

7YV3-1左移信号DO工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

8YV3-2右移信号DO工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

2.3机械手监控界面的设计与制作

机械手监控组态监控工程主要的要求是对机械手监控系统下位机的输出数据进行

实时采集，从而实现监控。设计过程包括监控画面的编辑、数据对象的定义、脚本程

序的编写以及进行系统的模拟仿真运行和调试。

2.3.1工程的建立

1．双击桌面“MCGS组态环境”图标，进入组态环境，出现如图2-16所示

的画面。

图2-16MCGS组态环境

1．单击“文件”菜单，弹出下拉菜单，单击“新建工程”，或直接单击工具栏上

的“新建”图标，将弹出如图2-17所示的画面。

图2-17新建工程

2．单击“文件”菜单，弹出下拉菜单，单击“工程另存为”，弹出文件保存窗口，

如图2-18所示。

图2-18工程另存

4．选择希望的路径，在文件名一栏内输入工程名，如“机械手自动分拣控制系统”，

单击“保存”按钮，工程建立完毕。如图2-19所示。

图2-19输入工程名

2.3.2变量的定义

变量也叫数据对象。变量（即数据对象）的定义方法如下。

1．变量分配

变量定义前需要对系统进行分析，确定需要的变量，本系统至少有8个变量，见

表2-5。

表2-5机械手监控系统变量分配表

变量名类型初值注释

启动/停止按钮开关型0机械手启停信号，输入=1启动，输入=0停止

复位停止按钮开关型

0

机械手复位停止控制信号，输入=1复位后停止，输入=0无效

放松信号开关型0机械手动作控制，输出1有效

夹紧信号开关型0机械手动作控制，输出1有效

下移信号开关型0机械手动作控制，输出1有效

上移信号开关型0机械手动作控制，输出1有效

左移信号开关型0机械手动作控制，输出1有效

右移信号开关型0机械手动作控制，输出1有效

2．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。

（2）单击工作台右侧“新增对象”按钮，在数据对象列表中立刻出现了一个新的

数据对象，如图2-20所示。

图2-20新增数据对象

（3）选中该数据对象，单击右侧“对象属性”按钮或直接双击该数据对象，弹出

“数据对象属性设置”窗口，如图2-21所示。

图2-21“数据对象属性设置”窗口

（4）将“对象名称”改为：启动/停止按钮；“对象初值”改为：0；“对象类型”

改为：开关型；“对象内容注释”栏填入“机械手启停信号，输入=1启动，输入=0停

止”。

（5）单击“确定”按钮。

（6）参考上述方法，重复（2）～（5），定义其他7个数据对象。

（7）单击“保存”按钮。

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

了解机械手监控系统的控制要求，学会设计方案。学会进行机械手监控系统软件

设计，初步完成创建工程和定义数据对象。

（二）课后作业

如何定义数据对象？

XXX学院教案首页

课次6课型实验课

章

节

实验三机械手监控系统新建工程和建立实时数据库

教

学

目

的

1、学会创建机械手监控系统工程。

2、学会根据需要建立实时数据库。

教学

重点

实时数据库的建立

教学

难点

实时数据库的建立

教学

方法

讲练结合法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

通过上机，使学生掌握机械手监控系统工程创建和建立数据库的方法。

XXX学院教案首页

课次7课型理论课

章

节

2.3机械手监控界面的设计与制作（一）

教

学

目

的

学会制作机械手监控系统的工程画面编辑和动画连接。

教学

重点

机械手监控监控系统的工程画面制作和动画连接。

教学

难点

机械手监控监控系统的工程画面制作和动画连接。

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

通过本次课程的讲解，学生逐步学会机械手监控系统的工程画面制

作和动画连接方法，同时也对MCGS组态软件和PLC的通信调试有了一

定的了解。在这个过程中，还是有一些难点学生理解有点困难，后面我

们也安排了上机，让学生在操作中加深理解。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第2章通过机械手监控系统学习MCGS

2.3机械手监控界面的设计与制作（一）

◆引言

1.复习旧课

提问:1)MCGS建立新工程的步骤有哪几步？

2)MCGS与外部设备如何连接?

2.导入新知

我们知道了MCGS基本的一些操作和功能,能够建立实时数据库。本节主要学习如

何设计机械手监控画面和进行动画连接。

教学重点:学会进行机械手监控系统软件设计，重点掌握编辑机械手监控画面和

进行动画连接。

教学难点:机械手监控系统的画面编辑和动画连接。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、编辑机械手监控系统画面的要求是什么？如何设计和编辑画面？

2、如何进行动画连接？

（二）内容讲述

2.3.3画面的设计与编辑

机械手自动分拣控制系统监控画面设计如图2-22所示。画面中画出了机械手

的简单示意图，并设计了6个指示灯，代表机械手的上、下、左、右、夹紧、放

松等动作。运行时，指示灯应随动作变化做相应指示。画面中还设计了两个状态

指示灯，代表启动按钮和复位按钮的状态。当按下机械手上的启动和复位按钮时，

它们将进行相应的指示。

图2-22机械手自动分拣控制系统监控画面

画面设计包括建立画面、编辑画面两个步骤。

1．建立画面

（1）单击屏幕左上角的工作台图标，弹出“工作台”窗口。

（2）单击“用户窗口”选项卡，进入“用户窗口”页。

（3）单击右侧“新建窗口”按钮，出现“窗口0”图标，如图2-23所示。

（4）单击“窗口属性”按钮，弹出“用户窗口属性设置”窗口，如图2-24所

示。

图2-23新建用户窗口

图2-24设置用户窗口的属性

（5）在“窗口名称”栏内填入“机械手自动监控画面”，“窗口位置”选“最

大化显示”，其他不变。单击“确认”按钮。

（6）观察“工作台”的“用户窗口”，“窗口0”图标已变为“机械手监控画面”，

如图2-25所示。

（7）选中“机械手监控画面”，单击右键，弹出下拉菜单，选中“设置为启动

窗口”，如图2-26所示，则当MCGS运行时，将自动加载该窗口。

图2-25设置后的用户窗口图标

图2-26设置为启动窗口

2．编辑画面

（1）进入画面编辑环境

①在“用户窗口”中，选中“机械手监控画面”，单击右侧“动画组态”按

钮（或双击“机械手监控画面”），进入动画组态窗口，如图2-27所示，之后就可

以在这个窗口里编辑自己的画面了。

图2-27进入画面编辑环境

②单击“工具箱”图标，弹出绘图工具箱，如图2-28所示。

图2-28MCGS的工具箱

（2）输入文字“机械手监控系统”

①单击绘图工具箱中的按钮，挪动鼠标光标，此时呈“十字”形，在窗

口上中部某位置按住鼠标左键并拖曳出一个一定大小的矩形，松开鼠标。

②在矩形内光标闪烁位置输入“机械手自动分拣控制系统”，按回车键，如

图2-29所示。

③鼠标单击文本框外任意空白处，结束文字输入。如果文字输错了或对输入

的文字的字形、字号、颜色、位置等不满意，可进行以下操作：

④鼠标单击已输入的文字，在文字周围出现了许多小方块（称为拖曳手柄），

如图2-30所示，表明文本框被选中，可对其进行编辑了。注意：对任何对象的编

辑都要先选中，再编辑。

图2-29输入和编辑文字

图2-30拖曳手柄

⑤单击右键，弹出下拉菜单，选择“改字符”。

⑥修改文字后，在窗口任意空白位置单击鼠标，结束文字输入。

⑦鼠标选中文字，单击窗口上方工具栏中的“填充色”按钮，弹出填

充颜色菜单，选择：没有填充。

⑧单击“线色”按钮，弹出线颜色菜单，选择：没有边线。

⑨单击“字体”按钮，弹出字体菜单，设置：字体—隶书，字体样式

—粗体，大小—1号。选择完单击“确认”按钮。

⑩单击“字体颜色”按钮，弹出字体颜色菜单，选择：蓝色。

单击“字体位置”按钮，弹出左对齐、居中、右对齐三个图标，选择：

居中。注意这里的居中是指文字在文本框内左右、上下位置居中。

如果文字的整体位置不理想，可按下键盘的光标移动（↑、↓、←、→）键，

或按住鼠标左键拖曳，直至位置合适，再松开鼠标。

如果觉得文本框太大或太小，可同时按住Shift键和↑、↓、←、→键中的一

个；或移动鼠标到小方块（拖曳手柄）位置，待光标呈纵向或横向或斜向“双箭头”

形，即可按住左键拖曳，改变文本框大小直至满意。

鼠标单击窗口其他任意空白位置，结束文字编辑。

若需删除文字，只要用鼠标选中文字，按Del键。

想恢复刚刚被删除的文字，单击“撤销”按钮。

单击工具栏“保存”按钮。

（3）画地平线

①单击绘图工具箱中“画线”工具按钮，挪动鼠标光标，此时呈“十字”形，

在窗口适当位置按住鼠标左键并拖曳出一条一定长度的直线。

②单击“线色”按钮，选择：黑色。

③单击“线型”按钮，选择合适的线型。

④调整线的位置（按↑、↓、←、→键或按住鼠标拖动）。

⑤调整线的长短（按Shift和←、→键，或光标移到一个手柄处，待光标呈

“十字”形，沿线长度方向拖动）。

⑥调整线的角度（按Shift和↑、↓键，或光标移到一个手柄处，待光标呈

“十字”形，向需要的方向拖动）。

⑦线的删除与文字删除相同。

⑧单击工具栏“保存”按钮。

（4）画矩形

①单击绘图工具箱中的“矩形”工具按钮，挪动鼠标光标，此时呈“十字”

形，在窗口适当位置按住鼠标左键并拖曳出一个一定大小的矩形。

②单击窗口上方工具栏中的“填充色”按钮，选择：蓝色。

③单击“线色”按钮，选择：没有边线。

④调整位置（按键盘的↑、↓、←、→键，或按住鼠标左键拖曳）。

⑤调整大小（同时按键盘的Shift键和↑、↓、←、→键中的一个；或移动

鼠标，待光标呈横向或纵向或斜向“双箭头”形，按住左键拖曳）。

⑥单击窗口其他任何一个空白地方，结束第1个矩形的编辑。

⑦依次画出机械手画面的矩形部分。

⑧单击工具栏“保存”按钮。

（5）画机械手

①单击绘图工具箱中的“插入元件”按钮，弹出“对象元件库管理”窗口。

②双击窗口左侧“对象元件列表”中的“其他”，展开该列表项，单击“机

械手”，右侧窗口出现如图2-31所示机械手图形。

③单击右侧窗口内的机械手，图形外围出现矩形，表明该图形被选中，单击

“确定”按钮。

④机械手监控画面窗口中出现机械手的图形。

⑤在机械手被选中的情况下，单击“排列”菜单，选择“旋转”→“右旋90

度”（如图2-32所示），使机械手旋转90°。

⑥调整位置和大小。

⑦在机械手上面输入文字“机械手”。

⑧单击工具栏“保存”按钮。

图2-31图库中的机械手

图2-32排列菜单

（6）画机械手左侧和下方的滑杆

利用“插入元件”工具，选择“管道”元件库中的“管道51”和“管道52”，

如图2-33所示，分别画两个滑杆，将大小和位置调整好。

图2-33滑杆所在元件库

（7）画指示灯

启动、复位、上、下、左、右、夹紧、放松8个指示灯显示机械手的工作状

态。指示灯可以用画圆工具绘制，也可使用MCGS元件库中提供的指示灯，这里

选择2号指示灯。画好后在每一个下面写上文字注释。

（8）画按钮

①单击画图工具箱的“标准按钮”工具，在画面中画出一定大小的按钮。

②调整其大小和位置。

③鼠标双击该按钮，弹出“标准按钮构件属性设置”窗口，如图2-34所示。

④在“基本属性”页进行设置。

⑤单击“确认”按钮。

⑥对画好的按钮进行复制、粘贴，调整新按钮的位置。

⑦双击新按钮，在“基本属性”页将“按钮标题”改为复位停止按钮。

⑧调整位置和大小。

⑨单击工具栏“保存”按钮。

图2-34“标准按钮构件属性设置”窗口

2.3.4动画连接与调试

画面编辑好以后，需要将画面中的图形与前面定义的数据对象关联起来，以

便运行时，画面上的内容能随变量变化。

将画面上的对象与变量关联的过程叫动画连接，下面介绍如何对按钮和指示

灯进行动画连接。在此之前，需要定义“垂直移动量”和“水平移动量”两个新

的变量，均为数值型，初值都为0，具体设置方法参见前面的相关内容。

1．按钮的动画连接

（1）双击“启动/停止按钮”，弹出“属性设置”窗口，单击“操作属性”选项

卡，显示该页，如图2-35所示。选中“数据对象值操作”。

图2-35按钮操作属性连接

（2）单击第1个下拉列表框的“▼”按钮，弹出按钮动作下拉菜单，单击“取

反”。

（3）单击第2个下拉列表框的“？”按钮，弹出当前用户定义的所有数据对

象列表，双击“启动停止按钮”。

（4）用同样的方法建立“复位停止按钮”与对应变量之间的动画连接。单击

“保存”按钮。

2．指示灯的动画连接

（1）方法1

1）双击“启动”指示灯，弹出“单元属性设置”窗口。

2）单击“动画连接”选项卡，进入该页，如图2-36所示。

图2-36指示灯动画连接1

3）先单击上面的一个“三维圆球”，出现“？”和“＞”按钮。

4）单击“＞”按钮，弹出“动画组态属性设置”窗口。单击“属性设置”选

项卡，进入该页，如下图2-37所示。

图2-37指示灯动画连接2

5）选中“可见度”，其他项不选。

6）单击“可见度”选项卡，进入该页，如图2-38示。

图2-38指示灯动画连接3

7）在“表达式”一栏，单击“？”按钮，弹出当前用户定义的所有数据对象

列表，双击“启动停止按钮”（也可在这一栏直接输入文字“启动停止按钮”）。

8）在“当表达式非零时”一栏，选择“对应图符可见”，如图2-39所示。

图2-39指示灯动画连接4

9）再用相同的方法处理第二个“三维圆球”。注意：此时在“当表达式非零

时”一栏，选择“对应图符不可见”。

10）单击“确认”按钮，退出“可见度”设置页。

11）单击“确认”按钮，退出“单元属性设置”窗口，结束启动指示灯的动

画连接。

12）单击“保存”按钮。

（2）方法2

在图2-36中，直接点击“数据对象”，然后分别单击出现的每一个“三维圆球”，

此时都只出现“？”（注：“>”将不会出现），再单击“？”按钮，弹出当前用户

定义的所有数据对象列表，双击对应的数据对象，即可完成动画连接。之后，按

照方法1中的第11、12步操作即可。

用同样的方法建立其它7个指示灯与对应变量之间的动画连接。请读者参考

上述方法自己完成。

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

了解机械手监控系统的画面设计，学会进行动画连接。

（二）课后作业

如何背景画面和进行动画连接？

XXX学院教案首页

课次8课型实验课

章

节

实验四机械手监控系统的静态画面编辑和动画连接

教

学

目

的

学会设计机械手监控系统的静态画面编辑，并且进行动画连接。

教学

重点

机械手监控系统画面编辑和动画连接

教学

难点

机械手监控系统画面编辑和动画连接

教学

方法

讲练结合法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

通过上机，让学生在操作中加深理解所学的知识，效果不错。

XXX学院教案首页

课次9课型理论课

章

节

2.3机械手监控界面的设计与制作（二）

教

学

目

的

使学生会利用MCGS对机械手监控系统的工程画面进行动画连接。

教学

重点

机械手监控监控系统的工程画面的动画连接。

教学

难点

机械手监控监控系统的工程画面的动画连接。

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

首先讲解MCGS动画连接的基本方法，然后请学生动手操作，取得了良好

的效果。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第2章通过机械手监控系统学习MCGS

2.3机械手监控界面的设计与制作（二）

◆引言

1.复习旧课

提问:1)指示灯的动画连接有哪几步？

2)动画连接需要注意哪些问题?

2.导入新知

我们知道了MCGS基本的一些操作和功能,能对指示灯进行动画连接。本节主要学

习如何进行垂直移动量和水平移动量相关的动画连接。

教学重点:学会对机械手监控系统进行动画连接，重点掌握垂直移动量和水平移

动量相关的动画连接。

教学难点:垂直移动量和水平移动量的动画连接。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、什么是垂直移动量和水平移动量？有哪些部件的运动与垂直移动量相关？有哪

些部件的运动与水平移动量相关？

2、如何进行设置垂直移动量和水平移动量相关部件的动画连接？

（二）内容讲述

3.垂直移动动画连接

单击“查看”菜单，选择“状态条”，如图2-40所示，在屏幕下方出现状态条，

状态条左侧文字代表当前操作状态，右侧显示被选中对象的位置坐标和大小。

图2-40状态条显示

在上工件底边与下工件底边之间画出一条直线，根据状态条大小指示可知直线总

长度，假设为147个像素。在机械手监控画面中分别选中并双击上工件及其标签“工

件”，将弹出“动画组态属性设置”窗口。在“位置动画连接”一栏中选中“垂直移动”，

如图2-41所示。

图2-41选中垂直移动

单击“垂直移动”选项卡，进入该页，在“表达式”一栏填入：垂直移动量。在

垂直移动连接栏填入各项参数：当表达式的值=0时，移动偏移量=0；当表达式的值=25

时，移动偏移量=147，如图2-42所示。单击“确认”按钮，然后存盘调试。

图2-42垂直移动设置

4.垂直缩放动画连接

选中下滑杆，测量其长度。在下滑杆顶边与下工件顶边之间画直线，测量长度。

垂直缩放比例=直线长度/下滑杠长度，本例假设为309（注：此时对应的表达式的值

=25；当表达式=0时，变化百分比=0）。选中并双击下滑杆，弹出“动画组态属性设置”

窗口，单击“大小变化”选项卡，进入该页。变化方向选择向下，变化方式为缩放，

如图2-43所示。单击“确认”按钮，然后存盘调试。

图2-43垂直缩放设置

5.水平移动动画连接

在工件初始位置和移动目的地之间画一条直线，记下状态条大小指示，此参

数即为总水平移动距离，假设移动距离为300。在机械手监控画面中分别选中并双击

下滑杆、机械手、上工件及其标签“工件”，每次都弹出“动画组态属性设置”窗口，

在“位置动画连接”一栏中均选中“水平移动”。

在水平移动连接栏均填入相同的参数：当表达式的值=0时，移动偏移量=0；当表

达式的值=50时，移动偏移量=-300，变化方向选择向左，变化方式为缩放，如图2-44

所示。单击“确认”按钮，然后存盘调试。

图2-44水平移动设置

6.水平缩放动画连接

估计或画线计算上滑杆水平缩放比例，此处假定为265。

设定参数。在“大小变化连接”栏填入各项参数：当表达式的值=0时，移动偏移

量=0；当表达式的值=50时，移动偏移量=265，变化方向选择向左，变化方式为缩放，

如图2-45所示。单击“确认”按钮，然后存盘调试。

图2-45水平缩放设置

7.工件移动动画的实现

选中下工件，在“动画组态属性设置”页中选中“可见度”，并进入“可见度”页，

在表达式一栏填入：夹紧信号；当表达式非零时，选择：对应图符不可见。如图2-46

所示。意思是：当工件夹紧时，下工件不可见；工件没有夹紧时，下工件可见。

图2-46工件移动动画设置

然后选中并双击上工件，将其可见度属性设置为与下工件相反，即当工件夹紧信

号非零时，对应图符可见，否则，不可见；单击“确认”按钮。用相同的方法设置上、

下工件的标签“工件”的可见度，然后存盘调试。

2.3.5显示输出

1．单击绘图工具箱中的按钮，挪动鼠标光标，此时呈“十字”形，在“定时

器启动按钮”旁边，按住鼠标左键拖拽出一个一定大小的矩形，然后松开鼠标。

2．在矩形内光标闪烁位置输入“#”，按回车键，然后双击该图标，在输入输出连

接框中勾选“显示输出”，画面如图2-47所示。

图2-47显示输出界面

3．点击“显示输出”按钮，在弹出的对话框中，点击表达式下面的“？”，然后

双击“定时器启动”，或者直接在“表达式”一栏输入“定时器启动”，输出值类型选

择“开关量输出”，其他不变。如图2-48所示。

图2-48显示输出动画连接

4.单击“确认”按钮，然后存盘调试。

5．用相同的方法分别设置“定时器复位”、“计时时间”、“时间到”、“垂直”和“水

平”的显示输出。

【说明：这里需要提前增设4个新的变量：定时器启动（开关型）、计时时间（数

值型）、时间到（开关型）、定时器复位（开关型），它们的初值都为0。请读者参考前

面变量定义的相关内容自行完成】

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

垂直移动量和水平移动量相关部件（构件）的动画连接是本节课的重点内容。

（二）课后作业

从试题库中随机抽取若干题目。

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课次10课型理论课

章

节

2.4控制策略、2.5脚本程序

教

学

目

的

学会设计机械手监控系统的控制策略和脚本程序。

教学

重点

机械手监控系统的控制策略和脚本程序

教学

难点

机械手监控系统的控制策略和脚本程序

教学

方法

讲练结合法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

首先讲解MCGS控制策略和脚本程序设计的基本方法，然后请学生动

手设计，取得了良好的效果。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第2章通过机械手监控系统学习MCGS

2.4控制策略、2.5脚本程序

◆引言

1.复习旧课

提问:机械手监控画面动画连接的重点和难点是什么？

2.导入新知

我们知道了MCGS动画连接的基本些操作和功能，能够建立一般构件的动画连接。

本节主要学习如何设计控制策略和编写机械手监控系统的脚本程序。

教学重点:学会设计机械手监控系统的控制策略，重点掌握编写机械手监控系统

的脚本程序。

教学难点:编写机械手监控系统控制脚本程序。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、编辑机械手监控系统对其控制策略的要求是什么？如何设计之？

2、如何编写脚本程序？

（二）内容讲述

2.4控制策略

2.4.1运行策略

为了实现工程所要求的控制功能，需要通过设计和编写脚本程序来实现。

在MCGS中，编写控制程序与一般程序设计语言编程有较大的不同，它采用策

略组态的形式。

所谓运行策略，可以简单地理解为系统运行与控制的思想和方法。MCGS提供了

许多“策略构件”，如定时器、计数器、脚本程序等供系统设计人员使用。编程就是根

据系统的需要，对这些策略构件进行组态。

观察机械手监控系统的控制要求，不难发现，其控制过程的实质是使各个电磁阀

定时、顺序动作。让电磁阀动作很简单，只要设法使相应的变量置0或置1即可。MCGS

提供了定时器构件，因此可以利用它实现定时功能。

2.4.2定时器的使用

在编写MCGS控制程序之前，我们先学习一下定时器的使用。

（1）在策略中添加定时器构件

①单击屏幕左上角的工作台图标，弹出“工作台”窗口。

②单击“运行策略”选项卡，进入“运行策略”页，如图2-49所示。

图2-49运行策略窗口

说明：

“启动策略”是指系统启动时要执行的操作，一般用来完成系统的初始化工

作。

“退出策略”是指系统退出时要执行的操作，主要进行退出前的善后处理工

作。这两个策略都只执行一次，我们暂且不做考虑。

“循环策略”是系统运行时反复执行的策略，它总是从头到尾执行其内容，

然后又重新开始，反复执行，我们可以把主要的策略都放在这里。

③选中“循环策略”，单击右侧“策略属性”按钮，弹出“策略属性设置”窗口，

在“定时循环执行，循环时间[ms]”一栏中，填入200，如图2-50所示。然后单击“确

认”按钮。

图2-50设置循环策略的循环时间

④选中“循环策略”，单击右侧“策略组态”按钮，弹出“策略组态：循环策略”

窗口。

⑤单击“工具箱”按钮，弹出“策略工具箱”，如图2-51所示。

图2-51策略工具箱

⑥在工具栏找到“新增策略行”按钮，单击，在循环策略窗口出现了一条

新策略，如图2-52所示。

图2-52新增策略行

⑦在“策略工具箱”选中“定时器”，光标变为小手形状。

⑧拖动鼠标至策略行末端的方块，单击鼠标，定时器被加到该策略，如图2-53

所示。

图2-53新增定时器策略

（2）定时器的功能

①启停功能。即能在需要的时候被启动，当然也能在需要的时候被停止。

②计时功能。即启动后进行计时。

③定时时间设定功能。即可以根据需要设定定时时间。

④状态报告功能。即是否到设定时间。

⑤复位功能。即在需要的时候将定时器清零。复位与停止不同，停止后不

再计时，复位则是使计时时间变为0。

（3）定时器的设置

定时器的设置如图2-54所示。然后单击“确认”按钮，存盘。

图2-54设置定时器

2.4.3创建脚本程序

重复（3）中⑥⑦⑧步，只是需要在“策略工具箱”选中“脚本程序”，其结

果如图2-55所示。双击“脚本程序”图标，便可编写脚本程序了。

图2-55创建脚本程序

2.5脚本程序

在这里，我们利用定时器和脚本程序来实现对机械手的控制。

（1）根据机械手控制要求，计算出机械手完成一个循环回到初始位置需44s，因

此首先将定时器定时时间设定为44。

（2）将脚本程序添加到策略行。

①回到组态环境，进入循环策略组态窗口。

②单击工具栏“新增策略行”按钮，在定时器下增加一行新策略。

③选中策略工具箱的“脚本程序”，光标变为手形。

④移动光标至新增策略行末端的小方块，单击鼠标，脚本程序被加到该策略。

⑤选中该策略行。单击工具栏的“向上移动”按钮，脚本程序上移至定时器

行上，如图2-56所示。

⑥双击“脚本程序”策略行末端的方块，出现脚本程序编辑窗口，如图2-57

所示。

图2-56增加脚本程序策略图2-57脚本程序编辑环境

（3）脚本程序编辑注意事项。

①要按照MCGS的语法规范编写程序，否则语法检查通不过。

②可以利用提供的各种功能按钮（如剪切、复制、粘贴等）。

③可以利用脚本语言和表达式列表（如IF…THEN、+、-等）。

④可以利用操作对象和函数列表（如系统函数、数据对象等）。

⑤“>”（大于）、“<”（小于）、“=”（等于）、’（单引号）等符号应在纯英文或“英

文标点”状态输入。

⑥注释以单引号“'”开始。

（4）机械手控制脚本程序清单。机械手程序分定时器控制、运行控制和停止控制

三部分。定时器控制程序完成启动按钮和复位按钮对定时器的控制；运行控制程序完

成定时器对上升、下降等动作的控制；停止程序完成停止处理。

（5）参考控制程序。机械手控制工程的参考控制程序如下：

IF左移信号=1THEN水平移动量=水平移动量+1

IF右移信号=1THEN水平移动量=水平移动量-1

IF下移信号=1THEN垂直移动量=垂直移动量+1

IF上移信号=1THEN垂直移动量=垂直移动量-1

IF启动停止按钮=1AND复位停止按钮=0THEN

定时器复位=0

定时器启动=1'如果启动/停止按钮按下、复位停止按钮松开，则启动定时

器工作

ENDIF

IF启动停止按钮=0THEN

定时器启动=0'只要启动/停止按钮松开，立刻停止定时器工作

ENDIF

IF复位停止按钮=1AND计时时间>=44THEN

定时器启动=0'如果复位停止按钮按下

'只有当计时时间>=44s，即回到初始位置时，才停止定时

器工作

ENDIF

IF定时器启动=1THEN

IF计时时间<5THEN

下移信号=1'下移5s

EXIT

ENDIF

IF计时时间<7THEN

下移信号=0'停止下移

夹紧信号=1'夹紧2s

工件夹紧标志=1'处于夹紧状态

EXIT

ENDIF

IF计时时间<12THEN

上移信号=1'上移5s

EXIT

ENDIF

IF计时时间<22THEN

上移信号=0'停止上移

左移信号=1'左移10s

EXIT

ENDIF

IF计时时间<27THEN

左移信号=0'停止左移

下移信号=1'下移5s

EXIT

ENDIF

IF计时时间<29THEN

下移信号=0'停止下移

夹紧信号=0'停止夹紧

放松信号=1'放松2s

工件夹紧标志=0'处于放松状态

EXIT

ENDIF

IF计时时间<34THEN

放松信号=0'撤除放松信号

上移信号=1'上移5s

EXIT

ENDIF

IF计时时间<44THEN

上移信号=0'停止上移

右移信号=1'右移10s

EXIT

ENDIF

IF计时时间>=44THEN

右移信号=0'停止右移

定时器复位=1

水平移动量=0

垂直移动量=0'定时器复位，准备重新开始计时

EXIT

ENDIF

ENDIF

IF定时器启动=0THEN

下移信号=0

上移信号=0

左移信号=0

右移信号=0

ENDIF

读者可以根据机械手监控系统的控制要求自己编写脚本程序，也可以在参考以上脚本

程序的基础上，修改和完善控制程序。

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

编写脚本程序是重点，要求掌握常用的编写语句及格式。

（二）课后作业

编写机械手控制脚本程序（自己独立完成）。

XXX学院教案首页

课次11课型实验课

章

节

上机实验五控制策略组态与脚本程序编写

教

学

目

的

学会设计控制策略组态，能够编写机械手控制脚本程序。

教学

重点

编写机械手控制脚本程序

教学

难点

编写机械手控制脚本程序

教学

方法

讲练结合法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

首先讲解机械手的MCGS控制策略和脚本程序的基本设计和编写方

法，然后让学生们自己动手操作，取得了良好的效果。

XXX学院教案首页

课次12课型理论课

章

节

2.6机械手监控系统调试

教

学

目

的

1、掌握机械手监控系统调试的基本方法。

教学

重点

机械手监控系统调试

教学

难点

机械手监控系统调试

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

老师先讲解机械手监控系统调试的基本方法，然后提问请学生回答，

取得了良好的效果。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第2章通过机械手监控系统学习MCGS

2.6机械手监控系统调试

◆引言

1.复习旧课

提问:1)说说机械手的MCGS控制策略的基本设计方法？

2)说说机械手的MCGS脚本程序编写的注意事项？

2.导入新知

我们知道了机械手的MCGS控制策略和脚本程序的基本设计和编写方法,

能够进行相关工作。本节主要学习如何调试机械手监控系统。

教学重点:机械手监控系统软件调试。

教学难点:机械手监控系统的软件调试。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、机械手监控系统的调试要求是什么？

2、如何进行机械手监控系统调试？

（二）内容讲述

2.6机械手监控系统的软、硬件联调

2.6.1机械手监控系统电路连接

（1）断开所有电源。

（2）按图2-58所示连接按钮和接线端子板PS-037。

图2-58按钮SB1、SB2与CS-037（PCI-8408）接线图

（3）按图2-59所示连接电磁阀和接线端子板PS-037。

（4）如果机械手装置上已集成了按钮和电磁阀，只将端子留出，可按图2-60所

示连接。

（5）用37芯D型电缆将接线端子板和计算机内的PCI-8408连接起来。

（6）接线检查。

图2-59电磁阀与PS-037（PCI-8408）DO通道的连接

图2-60已集成好的机械手与接线端子板的连接

2.6.2在MCGS中进行PCI-8408板卡设备的连接与配置

连接过程包括添加设备、设置设备属性、调试设备三部分。

1．添加设备

（1）单击工作台中的“设备窗口”选项卡，进入“设备窗口”页，如图2-61所

示。

（2）单击右侧“设备组态”按钮或双击“设备窗口”图标，弹出设备组态窗口。

如果之前没有装入任何设备，窗口内空白如图2-62所示。

图2-61设备窗口图2-62没装入任何设备的设备组态窗

口

（3）单击工具条上的“工具箱”图标，弹出“设备工具箱”窗口，如图

2-63所示，工具箱中列出了已选定的设备列表。

（4）单击“设备管理”按钮，弹出如图2-64所示窗口，窗口左侧为“可选设备”

列表，右侧为“选定设备”（即已经选定的设备）列表。

（5）在左侧“可选设备”列表中，双击“采集板卡”，弹出不同厂家的板卡列表。

（6）双击“中泰板卡”，弹出中泰板卡不同型号产品的列表。

（7）双击“PCI-8408”，弹出两个可选项：文件夹“PCI-8408Files”和图标“中

泰PCI-8408”，如图2-65所示。

（8）双击图标，右侧“选定设备”列表中出现“中泰”。

如图2-66所示。

图2-63“设备工具箱”窗口图2-64“设备管理”窗口

图2-65可选设备列表中的中泰PCI-8408板卡图2-66中泰PCI-8408成为“选定

设备”

图2-67已添加PCI-8408板卡的设备窗口

2．设置设备属性

（1）双击图2-67左侧“设备窗口”的“设备0-[中泰PCI-8408]”，进入“设备属

性设置”窗口，如图2-68所示，按照图2-68所示进行基本属性设置。

（2）单击“通道连接”选项卡，进入“通道连接设置”页，如图2-69所示。按表2-5

所示的I/O分配表进行通道连接。

图2-68“设备属性设置”窗口图2-69“通道连接设置”窗口

表2-5机械手监控系统I/O分配表

序号名称功能性质特征

1SB1启动/停止按钮CH1(DI1)常开，带自锁，带灯

2SB2复位停止按钮CH2(DI2)常开，带自锁，带灯

3YV1-1放松信号CH5(DO5)工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

4YV1-2夹紧信号CH6(DO6)工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

5YV2-1下移信号CH1(DO1)工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

6YV2-2上移信号CH2(DO2)工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

7YV3-1左移信号CH4(DO4)工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

8YV3-2右移信号CH3(DO3)工作电压DC24V，1.5W，高电平动作

3．调试设备

（1）检查无误后，接通机械手电源。

（2）单击“设备调试”选项卡，进入“设备调试”页，如图2-70所示。

（3）拨动机械手上的SB1和SB2按钮，应能看到窗口中“启动停止按钮”和“复

位停止按钮”的“通道值”中的数据相应变化，表明输入通道连接成功。

（4）在窗口中改变“下移信号”的值，可以看到机械手相应的动作，表明输出通

道连接成功。依次检查所有输出通道。

（5）单击“确认”按钮，关闭“设备属性设置”窗口。

图2-70设备调试窗口

2.6.3系统软、硬件联合调试

1.进入运行环境。

2.按下启动按钮，观察监控画面中启动按钮对应的灯是否点亮。如果不亮，查

找原因并设法解决。

3.观察监控画面各指示灯显示情况与机械手上各个电磁阀的动作情况。如果与

设计不符，查找原因并设法解决。

4.观察机械手动作与监控画面中移动和缩放效果是否一致。如果不一致，调整

移动和缩放参数，直至一致。

5.松开启动按钮，观察动作是否停止。如果不能，查找原因并解决。

6.按下启动按钮，观察动作是否继续运行。如果不能，查找原因并解决。

7.按下复位按钮，观察是否等机械手运行到原点后停止。如果不能，查找原因

并解决。

8.按下启动按钮，观察是否不能启动。如果能，查找原因并解决。

9.松开复位按钮，再按下启动按钮，观察是否能启动。如果不能，查找原因并

解决。

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

机械手监控系统调试是对前面所学知识的巩固提高。

（二）课后作业

写出机械手监控系统调试心得体会。

XXX学院教案首页

课次13课型实验课

章

节

实验六机械手监控系统调试

教

学

目

的

学会机械手监控系统调试方法

教学

重点

机械手监控系统软件调试

教学

难点

机械手监控系统软件调试

教学

方法

讲练结合法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

首先讲解机械手监控系统的调试方法，然后让学生们自己动手操作，

取得了良好的效果。

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课次14课型理论课

章

节

第3章通过液体混合搅拌系统学习MCGS

3.1控制要求与方案设计

3.2液体混合搅拌系统硬件电路设计

教

学

目

的

了解液体混合搅拌系统的控制要求、方案设计和系统硬件电路设计。

教学

重点

液体混合搅拌系统的控制方案设计

教学

难点

液体混合搅拌系统的控制方案设计

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

重点讲解液体混合搅拌系统的控制要求和方案设计，系统硬件电路

设计可以作简单介绍。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第3章通过液体混合搅拌系统学习MCGS

3.1控制要求与方案设计

3.2液体混合搅拌系统硬件电路设计

◆引言

1.复习旧课

提问:1)MCGS建立新工程的步骤有哪几步？

2)MCGS与外部设备如何连接?

2.导入新知

我们知道了MCGS基本的一些操作和功能,能够建立实时数据库。本节主要学习如

何设计机械手监控画面和进行动画连接。

教学重点:学会进行机械手监控系统软件设计，重点掌握编辑机械手监控画面和

进行动画连接。

教学难点:机械手监控系统的画面编辑和动画连接。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、编辑机械手监控系统画面的要求是什么？如何设计和编辑画面？

2、如何进行动画连接？

（二）内容讲述

3.1控制要求与方案设计

在炼油、化工和制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序,而且也是其生产

过程中十分重要的组成部分。但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质,

以致于现场工作环境十分恶劣,不适合人工现场操作。另外,生产要求该系统要具有

混合精确、控制可靠等特点,这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。所以为

了帮助相关行业,特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制,从而达到

液体混合的目的，液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题。

3.1.1控制要求

某液体混合控制系统设备，有3个进料阀YV1、YV2、YV3；出料阀YV4；搅拌

电机M；加热器H；3个液位传感器L1、L2、L3。要求用MCGS组态软件和PLC进

行整体设计。

本系统要求实现以下控制要求：

（1）初始状态。

容器是空的，各个阀门YVl、YV2、YV3、YV4均为OFF，液位传感器L1、L2、

L3均为OFF，电动机M为OFF，加热器H为OFF。

（2）启动操作。

按下启动按扭SB

0

，开始下列操作:

①YV1=ON，液体A注入容器。当液面达到L3时，使YV1=OFF，YV2=ON，即

关闭YV1阀门，打开液体B的阀门YV2。

②当液面达到L2时，使YV2=OFF，YV3=ON，即关闭YV2阀门，打开液体C

的阀门YV3。

③当液面达到L1时，YV3=OFF，M=ON，即关闭阀门YV3，搅拌机M启动，开

始搅拌。

④经10s钟搅匀后，M=OFF，停止搅动，H=ON，加热器开始加热。

⑤当混合液温度达到某一指定值时，T=ON，H=OFF，停止加热，使电磁阀

YV4=ON，开始放出混合液体。

⑥液面低于L3时，L3从ON到OFF,再经过10s，容器放空，使YV4=OFF，开始

下一循环。

（3）停止操作。

按下停止按钮SB

0

，无论处于什么状态均停止当前工作。

3.1.2方案设计

整个设计过程是按实际工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务。系统

在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、适用，减小设备成

本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。系统的可靠性要高，

人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。系统利用MCGS在上位机建立

运行画面，实现对下位机的监控，下位机则利用PLC编程对执行元件直接控制。

3.2液体混合搅拌系统硬件电路设计

液体混合搅拌系统主要完成三种液体的自动混合搅拌并控制液体的温度，系统结

构如图3-1所示。

该系统需要控制的元器件有：其中L1、L2、L3为液位传感器，液面淹没该点时

为ON。YV1、YV2、YV3、YV4为电磁阀，M为搅拌电机，T为温度传感器，H为

加热器。所有这些元件的控制都属于开关量控制，可以通过引线与相应的控制系统连

接从而达到控制效果。

I

δ

δ

δ

液体A

M

YV1

YV3

液体C

液体B

YV2

搅拌电机

YV4

液位

传感器L1

液位

传感器L2

液位

传感器L3

温度

传感器T

加热器H

图3-1液体混合搅拌系统

3.2.1系统硬件结构

1．液位传感器的选择

选用光电液位传感器LLE系列，如图3-2所示。工作模式为传感器内部光反射原

理，一个发光二极管和光接受三极管被包含在传感器前端的半球顶内，当没有液体时，

光线反射到接收管通过球顶，当有液体时，光线在球顶内部发生部分折射出球体内，

引起接收管输出变化。具有开关量输出，安装在空间狭小位置，方便安装等特点。

图3-2液位传感器外观

2.温度传感器的选择

选用KTY81-210A型温度传感器,如图3-3所示。其中“T”表示温度。KTY系

列温度传感器是具有正温度系数的热敏电阻温度传感器。采用进口Philips硅电阻元件

精心制作而成，具有精度高，稳定性好，可靠性强，产品寿命长等优点,适用于小管

道以及狭小空间高精度测温领域，可以对工业现场的温度进行连续测量与控制。

元件主要技术参数如下：

（1）测量温度范围为-50℃~150℃。

（2）温度系数TC为0.79%/K。

（3）精度等级为0.5%。

（4）常温电阻为2kΩ。

图3-3温度传感器外观

3.电磁阀的选择

选用ZCW型电磁阀，如图3-4所示。ZCW电磁阀主要用在航天军工、石化电力、

造船业、分析测量仪器、医疗器械、实验设备、精密仪器、焊接机器、环保设备、纺

织机械、服装机械、清洗设备、喷灌系统、食品工业等自动化控制。ZCW电磁阀主要

技术参数：直动活塞型阀体材质：黄铜、304不锈钢；接口尺寸：管螺纹G1/4″（1分）；

流量通径（直径）：1mm-8mm；控制方式：常闭式；工作压力：B10级，0-10bar；流

体范围：气、水、油、蒸汽、制冷剂、腐蚀性流体；流体温度：-200--200℃；环境温

度：-5--40℃；标准电压：AC220V、DC24V；功率消耗：8VA（AC）、8W(DC)；防

护等级：IP65；防护性能：防水、防爆、防腐。这里电磁阀额定电压选择DC-24V。

图3-4电磁阀外观

3.2.2PLC的选择

在本控制系统中，所需的开关量输入和输出各为6点，考虑到系统的可扩展性和

维修的方便性，选择模块式PLC。由于本系统的控制是顺序控制，选用日本欧姆龙公

司生产的CPM2AHPLC作控制单元来控制整个系统，如图3-5所示。之所以选择这种

PLC，主要考虑CPM2AH系列PLC是欧姆龙公司生产的小型整体式可编程控制器。

其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在小规模控制中已获广泛应用。

图3-5CPM2AHPLC

3.2.3PLCI/O分配表的设计

I/O地址分配见表3-1。

表3-1液体混合装置输入/输出地址分配

输入点地

址

功能输出点地址功能

00000SB0启动按钮01000电磁阀YV1

00001L1液位传感器01001电磁阀YV2

00002L2液位传感器01002电磁阀YV3

00003L3液位传感器01003电磁阀YV4

00004T温度传感器01004搅拌机M

00005SB1停止按钮01005加热器H

3.2.4PLC外部接线图的设计

PLC外部接线图见图3-6。

00000

00001

00002

00003

00004

00005

com

δ

δ

δ

I

M

01000

01001

01002

01003

01004

com

01005

01006

com

AC

CPM2AH

SB

0

启动按钮

L

1

液位

传感器

L

2

液位

传感器

L

3

液位

传感器

L

4

温度

传感器

SB

1

停止按钮

电磁阀

YV1

电磁阀

YV2

电磁阀

YV3

电磁阀

YV4

DC24V

DC24V

搅拌电

机M

加热器

H

220V

图3-6液体混合系统外部接线图

◆巩固与总结

（一）本节课重点内容小结

液体混合系统的控制要求必须清楚，这是做好后面一切工作的基础；方案设计和

设备选型是实现工艺控制要求的手段。

（二）课后作业

复习本节课的主要内容，并参考相关的PLC技术。

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课次15课型理论课

章

节

3.3液体混合搅拌系统组态软件设计

教

学

目

的

学会制作液体混合搅拌系统的工程画面编辑和动画连接。

教学

重点

液体混合搅拌系统的工程画面制作和动画连接。

教学

难点

液体混合搅拌系统的工程画面制作和动画连接。

教学

方法

讲授法

教具

挂图

PPT

授课

班级

授课

日期

相关

素材

1、谢军，单启兵主编.《组态技术应用教程》.中国铁道出版社,2012.

2、袁秀英，石梅香主编.《计算机监控系统的设计与调试——组态控制

技术》（第二版）.电子工业出版社，2009.

教

学

后

记

重点讲解液体混合搅拌系统的画面编辑和动画连接，然后请同学们

自己完成上述工作。课堂比较活跃，教学效果良好。

XXX学院教案续页

教

学

过

程

第3章通过液体混合搅拌系统学习MCGS

3.3液体混合搅拌系统组态软件设计

◆引言

1.复习旧课

提问:1)液体混合系统的控制要求有哪些？

2)系统控制方案设计和设备选型的主要内容有哪些?

2.导入新知

我们知道了液体混合系统的控制要求及其方案设计和设备选型的主要内容，本节

主要学习如何设计液体混合系统的监控画面和进行动画连接。

教学重点:学会进行液体混合系统的监控系统软件设计，重点掌握编辑液体混合

系统的监控画面和进行动画连接。

教学难点:液体混合系统的画面编辑和动画连接。

◆教学内容正文

（一）本节课内容提要

1、编辑液体混合系统监控系统画面的要求是什么？对它如何设计和编辑画面？

2、如何对液体混合系统的构件进行动画连接？

（二）内容讲述

3.3液体混合搅拌系统组态软件设计

液体混合搅拌监控系统选用MCGS组态软件在上位机主要完成工程画面的制作、

脚本程序的编写以及进行系统的模拟仿真运行和调试。

3.3.1创建工程

可以参考第二章的步骤建立工程。

3.3.2定义数据对象

1.分配数据对象

分配数据对象即定义数据对象前需要对系统进行分析，确定需要的数据对象。本

系统至少有8个数据对象，见表3-2。

表3-2数据对象分配表

对象名称类型注释

启动开关型SB0启动按钮

停止开关型SB1启动按钮

液面传感器L1开关型液位传感器L1

液面传感器L2开关型液位传感器L2

液面传感器L3开关型液位传感器L3

温度传感器开关型温度传感器T

YV1

开关型上料阀YV1

YV2

开关型上料阀YV2

YV3

开关型上料阀YV3

YV4

开关型放料阀YV4

搅拌电机M开关型搅拌电机M

加热器H开关型加热器H

2.定义数据对象步骤

（1）单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页，窗口中

列出了已有系统内部建立数据对象的名称。单击工作台右侧“新增对象”按钮，在窗

口的数据对象列表中，增加新的数据对象。

（2）选中对象，单击右侧“对象属性”按钮，或双击选中对象，则打开“数据对

象属性设置”窗口，如图3-7所示。

图3-7“数据对象属性设置”窗口

(3)将对象名称改为：启动；对象类型选择：开关型；在对象内容注释输入框内

输入“启动按钮”，单击“确认”。

按照上述步骤，根据表3-2，设置其他数据对象。

3.3.3制作工程画面

1.建立画面

（1）在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”。

（2）选中“窗口0”，单击“窗口属性”按钮，弹出“用户窗口属性设置”窗口，

如图3-8所示。

图3-8设置用户窗口的属性

（3）将“基本属性”页的窗口名称改为：液体混合搅拌；窗口标题改为：液体混

合搅拌；窗口位置选中“最大化显示”，其他不变，单击“确认”按钮，关闭窗口。

（4）在“用户窗口”中，“窗口0”图标已变为“液体混合搅拌”。选中“液体混

合搅拌”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运

行时自动加载的窗口，则当MCGS运行时，将自动加载该窗口。

（5）单击“存盘”按钮。

2.编辑画面

（1）进入编辑画面环境。

①在“用户窗口”中，选中“液体混合搅拌系统”窗口图标，单击右侧“动画组

态”按钮，进入动画组态窗口，如图3-9所示，开始编辑画面。

图3-9编辑画面环境

②单击工具条中的“工具箱”按钮，打开绘图工具箱，如图3-9所示。

（2）制作文字框图。

①单击“工具箱”内的“标签”按钮，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口顶端

中心位置拖拽鼠标，根据需要拉出一个一定大小的矩形。

②在光标闪烁位置输入文字“液体混合搅拌系统”，按回车键或在窗口任意位置用鼠

标点

击一下，文字输入完毕，如图3-10所示。

图3-10输入和编辑文字

③如果文字输错了或者输入文字的字形、字号、颜色、位置等不满意，可参考第二章

进行相应的操作。

（3）制作物料罐。

①单击绘图工具箱中的“插入元件”图标，弹出对象元件管理对话框。

②单击窗口左侧“对象元件列表”中的“储藏罐”，右侧窗口出现如图3-11所示

的储藏罐图形。

图3-11储藏罐图形

③单击右侧窗口内的罐17，图像外围出现矩形，表明该图形被选中，单击“确定”

按钮。

④将储藏罐调整为适当大小，放到适当位置。

⑤在储藏罐上面输入文字标签“物料罐”，单击工具栏“存盘”按钮。

（4）制作电磁阀。单击“插入元件”图标，选择“阀”元件库中的“阀52”

和“阀53”，将大小和位置调整好。

(5)利用工具箱内的流动块动画构件图标，在电磁阀YV1、YV2、YV3、

YV4和物料罐之间画流动块，如图3-12所示。

①单击流动块动画构件图标，鼠标的光标呈“十”字形，移动鼠标至窗口

的预定位置，点击一下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定

距离后，点击鼠标左键，生成一段流动块。再拖动鼠标（可沿原来方向，也可垂直原

来方向），生成下一段流动块。

②双击鼠标左键或按Esc键，结束流动块绘制。

③需要修改流动块时，选中流动块（流动块周围出现选中标志：白色小方块），鼠

标指针指向小方块，按住左键不放，拖动鼠标，即可调整流动块的形状。

④双击流动块，弹出流动块构件属性设置窗口，在基本属性页可更改流动外观和

流动方向。

（6）单击“工具箱”内的“标签”按钮，分别对阀，罐和液体进行文字注释。

依次为：物料罐、YV1、YV2、YV3、YV4、液体A、液体B和液体C，如图3-12所

示。

图3-12流动块效果图

（7）选择“文件”菜单中的“保存窗口”选项，保存画面。

（8）制作搅拌电机。

①单击绘图工具箱中的“插入元件”图标，弹出对象元件管理对话框。

②单击窗口左侧“对象元件列表”中的“搅拌器”，右侧窗口出现如图3-13所示

的搅拌器图形。

图3-13搅拌器图形

③单击右侧窗口之搅拌器4，图像外围出现矩形，表明该图形被选中，单击“确定”

按钮。

④将搅拌器4调整为适当大小，放到适当位置。

⑤单击绘图工具箱中的“位图”图标,鼠标的光标呈“十字”形，在画面空

白位置上拖拽鼠标，根据需要拉出一个一定大小的方框。

⑥选中该方框,单击右键，弹出下拉菜单，选择“装载位图”。

⑦在文件名称中输入电机图形所在路径,点击“确认”按钮。（说明：如果事先没

有画好电机图形，则需要自己在组态界面在重新编辑该图形）

⑧将电机图形移动到搅拌器上方，组成搅拌电机，在电机上面输入文字标签“搅

拌电机”，如图3-14所示。

⑨单击工具栏“保存”按钮。

图3-14搅拌电机效果图

（9）制作传感器。

①单击绘图工具箱中的“插入元件”图标，弹出对象元件管理对话框。

②单击窗口左侧“对象元件列表”中的“传感器”，选择右侧窗口出现的“传感器

4”和“传感器22”，将大小和位置调整好，单击“排列”菜单，选择“旋转”→“右

旋90度”。

③单击“工具箱”内的“标签”按钮，分别对液面传感器和温度传感器进行

文字注释。依次为：液面传感器L1、液面传感器L2、液面传感器L2和温度传感器T，

如图3-15所示。

④单击工具栏“保存”按钮。

图3-15传感器效果图

（10）制作加热器。

①单击绘图工具箱中的“位图”图标,鼠标的光标呈“十字”形，在画面空

白位置上拖拽鼠标，根据需要拉出一个一定大小的方框。

②选中该方框,单击右键，弹出下拉菜单，选择“装载位图”。

③在文件名称中输入加热器图形所在路径,点击“确认”按钮。（说明：如果事先

没有画好加热器图形，则需要自己在组态界面在重新编辑该图形）

④调节加热器图形大小和位置,在加热器下面输入文字标签“加热器H”，如图

3-16所示。

⑤单击工具栏“保存”按钮。

（11）制作按钮。

①单击画图工具箱的“标准按钮”，在画面中画出一定大小的按钮，调整其

大小和位置。

②鼠标双击该按钮，弹出“标准按钮构件属性设置”窗口，如图3-17所示。

③在“基本属性”页进行设置。“按钮标题”栏：启动；“标题颜色”栏：黑色；“标

题字体”：宋体、粗体、小四；“水平对齐”：中对齐；“垂直对齐”：中对齐；“按钮类

型”：标准3D按钮。

④单击“确认”按钮。

⑤对画好的按钮进行复制、粘贴，调整新按钮的位置。

图3-16加热器效果图

图3-17标准按钮构件属性设置窗口

⑥双击新按钮，在“基本属性”页将“按钮标题”的内容改为“停止”。

⑦调整位置和大小。

⑧单击工具栏“保存”按钮。

（12）多个图形对象的排列。图形绘制完成后，常常感觉用↑、↓、←、→键或

鼠标左键调整多个图形对象的位置，很不方便，这时可使用工具栏“编辑条”按钮

。

①单击“编辑条”按钮，在工具栏出现辅助工具条（再次单击将取消该工具条）。

包括“左对齐”、“右对齐”、“上对齐”等工具。

②选中一组图形对象。可以通过在用户窗口的背景上按住鼠标左键不放，再拖拽鼠

标来实现，此时，鼠标画出的矩形框所包围的所有对象都将被选取；也可以按住键盘

上的“Shift”键，然后用鼠标左键依次单击各个对象，来选取一组对象。这里选中三

个液面传感器。

③指定当前对象。当只有一个被选中的图形对象时，该对象即为当前对象。当有多

个选中的图形对象时，手柄为黑色小矩形的图像对象为当前对象。所有的对齐命令，

均以当前对象为基准进行操作。用鼠标单击被选中的图形对象时，可使该对象变为当

前对象。

④执行位置调整。单击“左边界对齐”按钮、“纵向等间距”按钮，会

发现三个液面传感器的左边界对齐、纵向等间距。其他的调整与此类似。

（13）最后生成的画面如图3-18所示。

图3-18液体混合搅拌系统整体画面

3.3.4动画连接

由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设

计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动

画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连

接，并设置相应的动画属性。将画面上的对象与数据对象关联的过程叫动画连接。在

系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而

实现了图形的动画效果。例如当按下启动按钮后，电磁阀YV1打开，液体A流入物料

罐。下面介绍物料罐中液面的升降、按钮的动画连接。

1.液面升降效果

（1）在用户窗口中，双击物料罐，弹出属性设置窗口，单击“数据对象”标签。

（2）单击“？”按钮，选中“物料罐液位”数据对象，双击鼠标确认，数据对象

连接为“物料罐液位”，如图3-19所示。

图3-19对物料罐进行数据连接

（3）单击“动画连接”标签，选中折线，在右端出现。

（4）单击进入动画组态属性设置窗口，在“大小变化”页按照如图3-20所示设置

各个参数。

（5）单击“确认”按钮，完成物料罐设置。

（6）单击工具栏“保存”按钮。

图3-20大小变化设置

2.阀的启停

（1）双击电磁阀YV1，弹出单元属性设置窗口，如图3-21所示。

图3-21对阀进行数据对象连接

（2）选中“数据对象”标签中的“按钮输入”，右端出现浏览按钮，单击浏

览按钮，双击数据对象列表中的“YV1”。

（3）使用同样的方法将“可见度”对应的数据对象设置为“YV1”。

（4）单击“动画连接”标签页，进入该页，在“图元名”列，出现5个组合图符。

（5）选中第一个“组合图符”，右端出现“？”和“>”按钮。

（6）单击“>”按钮，弹出“动画组态属性设置”窗口。

（7）在“按钮动作”页，选中“数据对象值操作”，并填入：取反、YV1。

（8）击“确认”按钮。

（9）用同样方法设置其他4个组合图符,如图3-22所示。

（10）单击工具栏“保存”按钮。

（11）其他阀YV2、YV3和YV4启停效果的设置类似。

图3-22对阀进行动画连接

3.水流效果

(1)双击YV1右侧的流动块，弹出流动块构件属性设置窗口。

(2)在基本属性页中，按照图3-23所示进行设置。

（3）在流动属性页中，按照图3-24所示进行设置。

图3-23水流基本属性设置

图3-24水流流动属性设置

（4）注意不要做可见度属性设置。

（5）阀YV2左侧、YV3和YV4右侧流动块的制作方法与此相同，只需要将表达

式相应改为YV2，YV3，YV4即可。

（5）单击工具栏“保存”按钮，按F5或单击工具条按钮，进入运行环境，

操作阀YV1、YV2、YV3和YV4，观察流动块的流动效果。如果流动方向有问题，可

以返回组态环境，在基本属性页中修改流动方向设置。

4.按钮效果

（1）双击“启动”按钮，弹出“属性设置”窗口，单击“操作属性”选项卡，如

图3-25所示。

图3-25按钮操作属性连接

（2）选中“数据对象值操作”，单击第1个下拉列表框的“▼”，弹出按钮动作下

拉菜单，单击“取反”。“取反”的意思是：如果数据对象“启动”初始值为0，则在

画面上单击按钮，数据对象变为1；再单击，值变为0，用来模拟带自锁的按钮。

（3）单击第2个下拉列表框的“？”按钮，弹出当前用户定义的所有数据对象列

表，双击“启动”。

（4）用同样的方法建立“停止”与对应数据对象之间的动画连接。单击“保存”

按钮。

5.传感器效果

（1）双击“液面传感器L1”，弹出“属性设置”窗口，如图所示3-26选中“按钮

动作”。

（2）单击“按钮动作”选项卡，选中“数据对象值操作”，单击第1个下拉列表

框的“▼”，弹出按钮动作下拉菜单，单击“取反”。

（3）单击第2个下拉列表框的“？”按钮，弹出当前用户定义的所有数据对象列

表，双击“液面传感器L1”，如图3-27所示。

图3-26传感器按钮动作窗口

图3-27传感器填充颜色设置

（4）在“属性设置”窗口中选中“填充颜色”，单击“填充颜色”选项卡。

（5）进入“填充颜色”页，单击“？”按钮，在弹出的菜单中选择“液面传感器

L1”。点击“增加”按钮，将“填充颜色连接”项中“0”对应颜色设为黑色；“1”对

应颜色改为红色，如图3-26所示。

（6）用同样的方法建立“液面传感器L2”、“液面传感器L3”、“温度传感器T”

与对应数据对象之间的动画连接。单击“保存”按钮。

6.搅拌电机和加热器效果

（1）双击“搅拌电机M”，弹出“属性设置”窗口，选中“闪烁效果”。

（2）单击“闪烁效果”选项卡，按照图3-28所示进行设置。

图3-28搅拌电机闪烁效果窗口

（3）用同样的方法建立“加热器H”与对应数据对象之间的动画连接，只需要将

表达式改为加热器H=1即可。单击“保存”按钮。

3.3.5模拟仿真运行与调试

本系统要求实现以下控制要求：

（1）按下启动按钮后SB0，打开YV1进液体A，当L3有输出时，关YV1。

（2）打开YV2，当L2有输出时，关YV2。

（3）打开YV3，当L1有输出时，关YV3。

（4）搅拌电机搅拌，延时10秒。

（5）搅拌机停止工作，同时使加热器H工作，开始加热。

（6）当温度传感器T动作，停止加热，打开出料阀Y4，在打开YV4时，YV1、

YV2、YV3不能打开。

（7）当液面下降到L3处，延时10秒，关YV4，重新开始下一循环。

（8）按下停止按钮SB1时，立即停止当前的工作。

可以通过编写脚本程序来实现上述功能，脚本程序是组态软件中的一种内置编程

语言引擎。当某些控制和计算任务通过常规组态方法难以实现时，通过使用脚本语言，

能够增强整个系统的灵活性，解决其常规组态方法难以解决的问题。在MCGS中，脚

本语言是一种语法上类似Basic的编程语言。可以应用在运行策略中，把整个脚本程

序作为一个策略功能块执行，也可以在菜单组态中作为菜单的一个辅助功能运行，更

常见的方法是应用在动画界面的事件中。

从控制要求可以看出，控制过程大致是使各个电磁阀、搅拌电机和加热器定时、

顺序动作。让电磁阀、搅拌电机和加热器动作很简单，只需要将相应的数据对象置0

或置1即可。那么，如何实现定时功能呢？

1.添加定时器

（1）在运行策略中添加定时器。

①单击工具栏的“工作台”图标，弹出“工作台”窗口。

②单击“运行策略”选项卡，进入“运行策略”页，如图3-29所示。“启动策略”

为系统固有策略，在MCGS系统开始运行时自动被调用一次，一般在该策略中完成系

统初始化功能。“退出策略”为系统固有策略，在退出MCGS系统时自动被调用一次，

一般在该策略中完成系统善后处理功能。“循环策略”为系统固有策略，也可以由用户

在组态时创建，在MCGS系统运行时按照设定的时间循环运行。由于该策略块是由系

统循环扫描执行，故可以把关于流程控制的任务放在此策略块里处理。

图3-29运行策略窗口

③双击“循环策略”进入策略组态窗口。

④双击图标进入“策略属性设置”，将：循环时间设为：200ms，按“确认”。

⑤在策略组态窗口中，单击工具条中的“新增策略行”图标，增加一策略行，

如图3-30所示。

图3-30新增策略行

⑥在“策略工具箱”中选中“定时器”，鼠标移动到新增策略行末端的方块，此时

光标变为小手形状，单击该方块，定时器被加到该策略，如图3-31所示。