基于MCGS变幻彩灯的仿真设计

高毅

摘要：随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制手段和方法已无法满足用户的各种需求。MCGS工控组态软件的出现为解决一些实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制过程中存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程的模拟实现。

本设计主要实现功能是LED显示屏的仿真，是通过点阵方式来显示汉字、数字、字母、图片，并实现动态功能。

关键词：MCGS ； 点阵 ； 仿真 ； 动态控制

Abstract: along with the industrial automation level rise quickly, the wide application of computer in the industrial fields of industrial automation, people require more and more high, many kinds of control devices and process monitoring devices used in the fields of industry, the traditional industrial control means and method has been unable to meet the various needs of users. Industrial control configuration software MCGS appeared to solve some practical engineering problem provided a kind of new method, because it can solve the traditional industrial control problems exists in the process, the user can according to their own control object and control objective arbitrary configuration, the completion of the final automation control engineering simulation.

The design of the main functions of the LED screen simulation, through the way to display Chinese characters dot matrix, digital, letters, pictures, and realizes the dynamic function.

Key words: MCGS；dot matrix；Simulation; dynamic control

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1.1、引言

LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。

“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（distributed control system简称dcs）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，pc（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：pc技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已成熟；由pc构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；pc的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的互操作性强；基于pc的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在pc技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位[1]。

本课题就是利用工业过程控制和实时监控领域的计算机系统软件-MCGS，根据LED显示屏工作过程特点进行方案设计，实现仿真功能，力求达到高性能，高可靠性，高专业化的控制能力[2]。

2．1 MCGS组态软件介绍

2.1.1. MCGS的优点以及实现功能

MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为Monitor and Control Generated System。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。因此我选用了MCGS来实现变换彩灯的模拟。

MCGS工控组态软件的功能和特点可归纳如下[3]

（1）概念简单，易于理解和使用。

（2）功能齐全，便于方案设计。

（3）实时性与并行处理。

（4） 建立实时数据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行。

（5）设立“设备工具箱”，针对外部设备的特征，用户从中选择某种“构件”，设置于设备窗口内，赋予相关的属性，建立系统与外部设备的连接关系，即可实现对该种设备的驱动和控制。

（6）“面向窗口”的设计方法，增加了可视性和可操作性。

（7）利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面。

（8）引入“运行策略”的概念。复杂的工程作业，运行流程都是多分支的。

（9） MCGS系统由五大功能部件组成，主要的功能部件以构件的形式来构造。

（10）支持OLE Automation技术。MCGS允许用户在Visual Basic中操作MCGS中的对象，提供了一套开放的可扩充接口，用户可根据自己的需要用VB编制特定的功能构件来扩充系统的功能。

（11）MCGS中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理一切。组态时，系统生成的组态结果是一个数据库；运行时，数据对象、报警信息的存储也是一个数据库。

（12）设立“对象元件库”，解决了组态结果的积累和重新利用问题。

2.1.2 MCGS如何产生动画效果

MCGS为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性，如：一个长方形的动画属性有可见度，大小变化，水平移动等，每一种动画属性都会产生一定的动画效果。所谓动画属性，实际上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。然而，我们在组态环境中生成的画面都是静止的，如何在工程运行中产生动画效果呢？方法是：图形的每一种动画属性中都有一个“表达式”设定栏，在该栏中设定一个与图形状态相联系的数据变量，连接到实时数据库中，以此建立相应的对应关系，MCGS称之为动画连接。当工业现场中测控对象的状态发生变化时，通过设备驱动程序将变化的数据采集到实时数据库的变量中，该变量是与动画属性相关的变量，数值的变化，使图形的状态产生相应的变化（如大小变化）。现场的数据是连续被采集进来的，这样就会产生逼真的动画效果。用户也可编写程序来控制动画界面，以达到满意的效果。

2.1.3组建工程的一般过程

(1)工程项目系统分析

(2)工程立项搭建框架

(3)设计菜单基本体系

(4)制作动画显示画面

(5)编写控制流程程序

(6)完善菜单按钮功能。

(7)编写程序调试工程

(8)连接设备驱动程序

(9)工程完工综合测试

3.1 制作变换彩灯界面

3.1.1 创建变换彩灯工程

在计算机上安装“MCGS组态软件[4]Windows桌面上，会有“Mcgs组态环境”与“Mcgs运行环境” 图标。鼠标双击“Mcgs组态环境”图标，进入MCGS组态环境。如图1-1所示：

图1-1软件主界面

在 “文件” 菜单中选→“新建工程”，如果MCGS安装在C：根目录下，则会在C：MCGSWORK下自动生成新建工程，默认的工程名为新建工程*.MCG(*表示新建工程的顺序号，如：0、1、2等)。如图1—2所示：

图1—2新建工程

您可以在 “文件” 菜单中选→“工程另存为”选项，把新建工程存E：MCGSWORK变换彩灯。

3.1.2 .动态组件的绘制

1、建立新画面

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”，如图1-3所示：

图1-3 用户窗口

在“用户窗口”中选中“变换彩灯”，单击鼠标右键，点击“设置为启动窗口”，这样工程运行后会自动进入“变换彩灯”窗口。

选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改为：变换彩灯；将“窗口标题”改为：变换彩灯；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。 如图1-4所示

图1-4 属性设置

选中“变换彩灯”，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。如图1-5所示：

图1-5 动画制作窗口

2、创建彩灯元件

单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱，

MCGS的图元是以向量图形的格式而存在的，根据需要可随意移动图元的位置和改变图元的大小，在工具箱中提供了8种图元。为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了27种常用的图符对象，称为系统图符对象。如图1-6所示：

图1-6 工具箱

图1-7动态属性设置

单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱,工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；图标用于把当前用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中。如图1-8示：

图1-8元件库

从“对象元件库管理[5]“开关”中选取开关9，按“确认”，则所选中的开关在桌面的左上角，可以改变其大小及位置。调整完毕开始复制，总共需9个。再对整体一起进行调整大小及位置。调整完毕后修改属性：双击要修改的开关图标按后点击动画连接。

参考文献

[1]高钦和编著.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社

[2]吴建强.可编程控制器原理及其应用.哈尔滨；哈尔滨工业大学出版社

[3]陈春雨 等编.可编程控制器应用软件设计方法与技巧.北京：电子工业出版社

[4] 多变彩灯控制器》P8-P30

[5]张明波 基于单片机的点阵LED显示系统的设计.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。