1、MCGS之设备窗口组态设备窗口组态本章介绍设备窗口的概念和作用，详细说明在设备窗口进行组态配置的方法和步骤，内容包括：选择设备构件设置构件属性连接设备通道概述重点：1设备窗口的概念和作用设备窗口是MCGS系统的重要组成部分，在设备窗口中建立系统与外部硬件设备的连接关系，使系统能够从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。在MCGS中，实现设备驱动的基本方法是：在设备窗口内配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和特征，设置相关的属性，将设备的操作方法如硬件参数配置、数据转换、设备调试等都封装在构件之中，以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。系统运行过程中
2、，设备构件由设备窗口统一调度管理，通过通道连接，向实时数据库提供从外部设备采集到的数据，从实时数据库查询控制参数，发送给系统其它部分，进行控制运算和流程调度，实现对设备工作状态的实时检测和过程的自动控制。MCGS的这种结构形式使其成为一个“与设备无关”的系统，对于不同的硬件设备，只需定制相应的设备构件，放置到设备窗口中，并设置相关的属性，系统就可对这一设备进行操作，而不需要对整个系统结构作任何改动。在MCGS单机版中，一个用户工程只允许有一个设备窗口。运行时，由主控窗口负责打开设备窗口，而设备窗口是不可见的，在后台独立运行，负责管理和调度设备构件的运行。由于MCGS对设备的处理采用了开放式的结
3、构，在实际应用中，可以很方便地定制并增加所需的设备构件，不断充实设备工具箱。MCGS将逐步提供与国内外常用的工控产品相对应的设备构件，同时，MCGS也提供了一个接口标准，以方便用户用Visual Basic或Visual C+等编程工具自行编制所需的设备构件，装入MCGS的设备工具箱内。MCGS提供了一个高级开发向导，自动生成设备驱动程序的框架，给我们的开发工作提供帮助。为了对普通工程用户快速定制开发特定的设备驱动程序提供方便，系统同时提供了典型设备驱动程序的源代码，在这些源代码的基础上进行移植修改，就可以生成自己所需的设备驱动程序。对已经编好的设备驱动程序，MCGS使用设备构件管理工具进行管
4、理。单击在MCGS组态环境中“工具”菜单下的“设备构件管理”项，将弹出如下图所示的设备管理窗口：设备管理窗口中提供了常用的上百种的设备驱动程序，给我们快速找到适合自己的设备驱动程序提供了极大的方便，还可以完成所选设备在Windows中的登记和删除登记等工作。MCGS设备驱动程序的登记、删除登记工作是非常重要的，在初次使用设备或用户自己新加的设备之前，必须按下面的方法完成设备驱动程序的登记工作，否则，可能会出现不可预测的错误。设备驱动程序的登记方法如下：如图所示，在设备管理窗口中，左边列出系统现在支持的所有设备，在窗口右边列出所有已经登记的设备，用户只需在窗口左边的列表框中选中需要使用的设备，单
5、击“增加”按钮即完成了MCGS设备的登记工作，在窗口右边的列表框中选中需要删除的设备按“删除”按钮即完成了MCGS设备的删除登记工作。如果需要增加新的设备，单击“安装”按钮，系统弹出对话框询问是否需要安装新增的驱动程序，选择“是”，指明驱动程序所在的路径，进行安装，安装完毕，新的设备将显示在设备管理窗口的左侧窗口“用户定制设备”目录下，此时，就可以单击“增加”按钮，完成新设备的登记工作了。MCGS设备驱动程序的选择，如图所示，在设备管理窗口左边的列表框中列出了系统目前支持的所有设备（驱动程序在MCGSProgramDrivers目录下），设备是按一定分类方法分类排列的，用户可以根据分类方法去查
6、找自己需要的设备。例如，用户要查找研华PCL-722采集模板的驱动程序，需要先找数据采集模板目录，再在数据采集模板目录下找研华数据采集板目录，再在研华数据采集板目录下就可以找到研华PCL-722。为了在众多的设备驱动中方便快速的找到所需要的设备驱动，系统对所有的设备驱动采用了一定的分类方法排列。设备构件选择重点：1设备构件选择和设备工具箱的使用方法设备构件是MCGS系统对外部设备实施设备驱动的中间媒介，通过建立的数据通道，在实时数据库与测控对象之间，实现数据交换，达到对外部设备的工作状态进行实时检测与控制的目的。MCGS系统内部设立有“设备工具箱”，工具箱内提供了与常用硬件设备相匹配的设备构件
7、。在设备窗口内配置设备构件的操作方法是：选择工作台窗口中的“设备窗口”标签，进入设备窗口页。鼠标双击设备窗口图标或单击“设备组态”按钮，打开设备组态窗口。单击工具条中的“工具箱”按钮，打开设备工具箱，如下图所示。观察所需的设备是否显示在设备工具箱内，如果所需设备没有出现，请用鼠标单击“设备管理”按钮，在弹出的设备管理对话框中选定所需的设备。鼠标双击设备工具箱内对应的设备构件，或选择设备构件后，鼠标单击设备窗口，将选中的设备构件设置到设备窗口内。对设备构件的属性进行正确设置。MCGS设备工具箱内一般只列出工程所需的设备构件，方便工程使用，如果需要在工具箱中添加新的设备构件，可用鼠标单击工具箱上部
8、的“设备管理”按钮，弹出设备管理窗口，设备窗口的“可选设备”栏内列出了已经完成登记的、系统目前支持的所有设备，找到需要添加的设备构件，选中它，双击鼠标，或者单击“增加”按钮，该设备构件就添加到右侧的“选定设备”栏中。选定设备栏中的设备构件就是设备工具箱中的设备构件。如果我们将自己定制的新构件完成登记，添加到设备窗口，也可以用同样的方法将它添加到设备工具箱中，登记构件的过程在前一节中已经作了介绍。设备构件的属性设置重点：1设备构件的基本属性、设备连接、数据处理和设备调试等属性的设置过程在设备窗口内配置了设备构件之后，接着应根据外部设备的类型和性能，设置设备构件的属性。不同的硬件设备，属性内容大不
9、相同，但对大多数硬件设备而言，其对应的设备构件应包括如下各项组态操作：设置设备构件的基本属性。建立设备通道和实时数据库之间的连接。设备通道数据处理内容的设置。硬件设备的调试。在设备组态窗口内，选择设备构件，单击工具条中的“属性”按钮或者执行“编辑”菜单中的“属性”命令，或者使用鼠标双击该设备构件，即可打开选中构件的属性设置窗口，如下图所示。该窗口中有四个属性页，即基本属性、通道连接、设备调试和数据处理等，需要分别设置。设备构件的基本属性上图显示了设备构件的基本属性页，MCGS中，设备构件的基本属性分为两类，一类是各种设备构件共有的属性，有设备名称、设备内容注释、运行时设备初始工作状态、最小数据
10、采集周期；另一类是每种构件特有的属性，如中泰PC-6319模拟量输入接口板的特有的属性有AD转换方式、AD前处理方式、IO基地址、AD输入方式、AD输入量程、AD重复采集次数。大多数设备构件的属性在基本属性页中就可完成设置，而有些设备构件的一些属性无法在基本属性页中设置，需要在设备构件内部的属性页中设置，MCGS把这些属性称为设备内部属性。在基本属性页中，单击“内部属性”对应的按钮即可弹出对应的内部属性设置对话框（如没有内部属性，则无对话框弹出）。在基本属性页中，按“在线帮助”对应的按钮即可弹出设备构件的使用说明，每个设备构件都有详细的在线帮助供用户在使用时参考，建议用户在使用设备构件时一定先
11、看在线帮助。初始工作状态是指进入MCGS运行环境时，设备构件的初始工作状态。设为“启动”时，设备构件自动开始工作；设为“停止”时，设备构件处于非工作状态，需要在系统的其它地方（如运行策略中的设备操作构件内）来启动设备开始工作。在MCGS中，系统对设备构件的读写操作是按一定的时间周期来进行的，“最小采集周期”是指系统操作设备构件的最快时间周期。运行时，设备窗口用一个独立的线程来管理和调度设备构件的工作，在系统的后台按照设定的采集周期，定时驱动设备构件采集和处理数据，因此设备采集任务将以较高的优先级执行，得以保证数据采集的实时性和严格的同步要求。实际应用中，可根据需要对设备的不同通道设置不同的采集
12、或处理周期。设备构件的通道连接MCGS设备中一般都包含有一个或多个用来读取或者输出数据的物理通道，MCGS把这样的物理通道称为设备通道，如：模拟量输入装置的输入通道、模拟量输出装置的输出通道、开关量输入输出装置的输入输出通道等等，这些都是设备通道。设备通道只是数据交换用的通路，而数据输入到哪儿和从哪儿读取数据以供输出，即进行数据交换的对象，则必须由用户指定和配置。实时数据库是MCGS的核心，各部分之间的数据交换均须通过实时数据库。因此，所有的设备通道都必须与实时数据库连接。所谓通道连接，也即是由用户指定设备通道与数据对象之间的对应关系，这是设备组态的一项重要工作。如不进行通道连接组态，则MCG
13、S无法对设备进行操作。在实际应用中，开始可能并不知道系统所采用的硬件设备，可以利用MCGS系统的设备无关性，先在实时数据库中定义所需要的数据对象，组态完成整个应用系统，在最后的调试阶段，再把所需的硬件设备接上，进行设备窗口的组态，建立设备通道和对应数据对象的连接。一般说来，设备构件的每个设备通道及其输入或输出数据的类型是由硬件本身决定的，所以连接时，连接的设备通道与对应的数据对象的类型必须匹配，否则连接无效。为了便于处理中间计算结果，并且把MCGS中数据对象的值传入设备构件供数据处理使用，MCGS在设备构件中引入了虚拟通道的概念。顾名思义，虚拟通道就是实际硬件设备不存在的通道，图中，0-31为
14、中泰PC-6319单端输入时的实际物理通道，32、33为虚拟通道（在其序号后加“*”以示区别）。虚拟通道在设备数据前处理中可以参与运算处理，为数据处理提供灵活有效组态方式。单击“虚拟通道”按钮可以增加新的虚拟通道。如下图所示，增加虚拟通道需要设置虚拟通道的数据类型、虚拟通道用途说明、虚拟通道是用于向MCGS输入数据还是用于把MCGS中的数据输出到设备构件中来。单击“快速连接”按钮，弹出“快速连接”对话框，如下图所示，可以快速建立一组设备通道和数据对象之间的连接；单击“索引拷贝”按钮，可以把当前选中的通道所建立的连接拷贝到下一通道，但对数据对象的名称进行索引增加；单击“删除连接”按钮，可删除当前
15、选中的通道已建立的连接或删除指定的虚拟通道。在MCGS对设备构件进行操作时，不同通道可使用不同处理周期。通道处理周期是基本属性页中设置的最小采集周期的倍数，如设为0，则不对对应的设备通道进行处理。为提高处理速度，建议把不需要的设备通道的处理周期设置为0。设备构件的数据处理在实际应用中，经常需要对从设备中采集到的数据或输出到设备的数据进行前处理，以得到实际需要的工程物理量，如从AD通道采集进来的数据一般都为电压mV值，需要进行量程转换或查表计算等处理才能得到所需的物理量。如下图所示，用鼠标双击带“*”的一行可以增加一个新的处理，双击其它行可以对已有的设置进行修改(也可以按“设置”按钮进行)。注意
16、：MCGS处理时是按序号的大小顺序处理的，可以通过“上移”和“下移”按钮来改变处理的顺序。如下图所示，对通道数据可以进行八种形式的数据处理，包括：多项式计算、倒数计算、开方计算、滤波处理、工程转换计算、函数调用、标准查表计算、自定义查表计算，可以任意设置以上八种处理的组合，MCGS从上到下顺序进行计算处理，每行计算结果作为下一行计算输入值，通道值等于最后计算结果值。单击每种处理方法前的数字按钮，即可把对应的处理内容增加到右边的处理内容列表中，“上移”和“下移”按钮改变处理顺序，“删除”按钮删除选定的处理项，单击“设置”按钮，弹出处理参数设置对话框，其中，倒数、开方、滤波处理不需设置参数，故没有
17、对应的对话框弹出。处理通道栏中确定要对那些通道的数据进行处理，可以一次指定多个通道，也可以只指定某个单一通道（开始通道和结束通道相同）。在这里要注意的是，设备通道的编号是从0开始的。对输入通道（从外部设备中读取数据送入MCGS的通道，AD板的输入通道）的处理顺序是：通过设备构件从外部设备读取数据。按处理内容列表设置的处理内容，从上到下顺序计算处理，第一行使用通道从外部设备读取数据作为计算输入值，其它行使用上一行的计算结果作为输入值。最后一行计算结果作为通道的值。根据所建立的设备通道和实时数据库的连接关系，把通道的值送入实时数据库中的指定数据对象。对输出通道（把MCGS中的数据送到外部设备输出的
18、通道，DA板的输出通道）的处理顺序是：根据所建立的设备通道和实时数据库的连接关系，把实时数据库中的指定数据对象的值读入到通道。按处理内容列表设置的处理内容，从上到下顺序计算处理，第一行使用通道从MCGS中读取的数据作为计算输入值，其它行使用上一行的计算结果作为输入值。最后一行计算结果作为通道的值。通过设备构件把通道的数据输出到外部设备。注意：虚拟通道不对应具体硬件设备的物理通道，一般用来保存几个通道的计算结果值，或把MCGS中的数据传入设备构件中，供数据处理时使用。数据处理方法介绍在处理方法中给出了八种处理方法，在这里重点对多项式、函数调用和查表等方法作一下介绍：多项式计算处理：如左图所示，多
19、项式可设置的处理参数有k0到k5，可以将其设置为常数，也可以设置成指定通道的值（通道号前面加“!”），另外，还应选择参数和计算输入值X的乘除关系。函数调用处理：如左图所示，函数调用用来对设定的多个通道值进行统计计算，包括：求和、求平均值、求最大值、求最小值、求标准方差。此外，还允许使用动态连接库来编制自己的计算算法，挂接到MCGS中来，达到可自由扩充MCGS算法的目的。如右图所示，需要指定用户自定义函数所在的动态连接库所在的路径和文件名，以及自定义函数的函数名。标准查表计算处理：如左图所示，标准查表计算包括八种常用热电偶和Pt100热电阻查表计算。对Pt100热电阻在查表之前，应先使用其它方式
20、把通过AD通道采集进来的电压值转换成为Pt100的电阻值，然后再用电阻值查表得出对应的温度值。对热电偶查表计算，需要指定使用作为温度补偿的通道（热电偶已作冰点补偿时，不需要温度补偿），在查表计算之前，先要把作为温度补偿的通道的采集值转换成实际温度值，把热电偶通道的的采集值转换成实际的毫伏数。自定义查表计算处理：如右图所示，自定义查表计算处理首先要定义一个表，在每一行输入对应值；然后再指定查表基准。注意：MCGS规定用于查表计算的每列数据，必须以单调上升或单调下降的方式排列，否则，无法进行查表计算。设备构件的调试使用设备调试窗口我们可以在设备组态的过程中，能很方便地对设备进行调试，以检查设备组态
21、设置是否正确、硬件是否处于正常工作状态，同时，在有些设备调试窗口中，可以直接对设备进行控制和操作，方便了设计人员对整个系统的检查和调试。如右图所示，在通道值一列中，对输入通道显示的是经过数据转换处理后的最终结果值；对输出通道，可以给对应的通道输入指定的值，经过设定的数据转换内容后，输出到外部设备。数据处理设置实例在这里，给出了三个在实际中经常使用的例子，来说明数据处理的方法。当外部信号使用420mA标准信号输入时，把采集的输入值转换成对应的工程值时，使用“工程转换”项处理，设Imin=1000，Imax=5000，Vmin等于被测试对象工程量的最小值，Vmax等于工程量的最大值。（AD采集通道
22、采集到的数据一般都为电压值-mv数，实际应用中都用250欧姆的电阻把4-20mA电流信号转换为1000-5000mV的电压信号输入到AD通道）Pt100热电阻测温：实际应用中一般都使用前端调理板把Pt100阻值的变化量转换成电压信号，经过放大后，送入AD板采集，此时，为得到温度值要进行如下处理：V=V/K，R=V/I+100（设置两个多项式转换，得出Pt100阻值，K为放大倍数，I为驱动电流），再使用Pt100标准查表计算求出温度值。热电偶测温：由于热电偶的输出信号较小，实际应用中一般都使用前端调理板把小信号放大后输入到AD通道，同时在前端调理板上有一个测试环境温度的温度传感器，以用作热电偶的温度补偿，此时，为得到温度值要进行如下处理：根据需要对温度补偿通道进行变换，求出环境温度值；进行多项式V=V/K求出热电偶的实际输出mV数；根据热电偶的型号，指定对应的标准查表计算。
