项目1 MCGS嵌入版组态软件及TPC7062K触摸屏应用

昆仑通态已经成功推出MCGS组态软件的三大系列产品，分别是MCGS通用版组态软件、MCGS网络版组态软件和MCGS嵌入版组态软件。三大产品风格相同，功能各异；三个产品完美结合，融为一体，形成了整个工业监控系统中完整的软件产品体系结构，完成了工业现场从设备采集、工作站数据处理和控制，到上位机网络管理和Web浏览的所有功能，是企业实现管控一体化的理想选择。如图1-1所示的企业管控一体化示意图，包括了MCGS组态软件的三大系列产品。

处于整个监控系统最上层的是MCGS网络版组态软件。MCGS网络版组态软件主要完成整个系统的信息收集和发布，即把位于其监控之下的所有监控站点的数据通过各种复杂的网络结构，最终集中在由MCGS网络版组态软件构成的网络服务器中，是企业从现场监控到企业网络监控、网络管理的一个重要的工具，是实现企业现代化管理的必备手段。

处于整个监控系统中间层的是MCGS通用版组态软件。MCGS通用版组态软件主要完成通用工作站的数据采集和加工、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。

处于整个监控系统最下层的是MCGS嵌入版组态软件。MCGS嵌入版组态软件主要完成现场数据的采集、前端数据的处理与控制。MCGS嵌入版组态软件与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便地开发成各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。

图1-1 企业管控一体化示意图

嵌入式系统不仅在传统的工业控制和商业管理领域有极其广泛的应用空间，如智能工控设备、POS/ATM机和IC卡等，而且在信息家电领域的应用也具有极为广泛的潜力，例如机顶盒、网络电视、网络冰箱、网络空调等众多的消费类和医疗保健类电子设备，在车载盒、智能交通等领域的应用也呈现出前所未有的生机。MCGS嵌入版组态软件，成为国内嵌入式组态软件的首开先河者。MCGS嵌入版组态软件是基于RTOS（Real-Time Operating System）实时系统的专门应用于嵌入式操作系统的组态软件，用户只需要通过简单的组态就可构造自己的应用系统，从而将用户从烦琐的编程中解脱出来，使用户在使用嵌入式系统时更加得心应手。

任务1.1 认知MCGS嵌入版组态软件

任务目标

1）认知北京昆仑通态公司的MCGS软件主要功能及其组成。

2）了解MCGS嵌入版组态软件的组态开发环境和模拟运行环境两大体系结构。

任务计划

以学生为中心，制定合适的教学方法及教学手段，让学生了解北京昆仑通态公司的MCGS嵌入版组态软件的主要功能及应用场合。在网上学习比较各类组态软件，进入网站上关于工控组态软件的BBS站点，从中了解其发展历程。

任务实施

MCGS嵌入版组态软件是昆仑通态公司专门开发用于MCGSTPC的组态软件，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制。MCGS嵌入版组态软件与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便地开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。

1.MCGS嵌入版组态软件的主要功能

●免费：超强功能的无限点组态软件免费用。

●兼容：7.7版本软件向下兼容，支持全系列产品，兼容Windows7-64位系统。

●低耗：应用于嵌入式计算机，仅占16M系统内存。

●通信：支持串口、网口等多种通信方式，支持MPI直连、PPI187.5K。

●驱动：提供了800多种常用设备的驱动。

●报表：多种数据存盘方式，多样报表显示形式，满足不同现场需求。

●曲线：支持实时、历史、计划等多种曲线形式，同时历史曲线的显示性能提升了10倍。

●动画：可实现逼真的动画效果，同时支持JPG、BMP图片，满足对容量和画质的不同需求。

●配方：配方名称支持中文，任意读写，支持配方导入导出，在线操作。

●下载：支持高速网络在线下载，支持U盘离线更新工程。

●安全：可设置工程密码、操作权限密码、运行期限等安全机制。

●简化：新增公共窗口，去除双击功能，简化组态流程。

●开放：用户可以自己编写驱动程序、应用程序，支持个性化定制，内置打印机功能。

●稳定：优化启动属性，内置看门狗，易用，可在各种恶劣环境下长期稳定运行。

●功能：提供中断处理，定时扫描可达毫秒级，提供对MCGSTPC串口、内存、端口的访问。

●存储：高压缩比的数据压缩方式，保证数据完整性，失电存储初值，100亿次以上擦写。

总之，MCGS嵌入版组态软件具有与通用组态软件一样强大的功能，并且操作简单，易学易用。

2.MCGS嵌入版组态软件的组成

MCGS嵌入版生成的用户应用系统，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1-2所示。

图1-2 MCGS嵌入版五个组成部分

这五部分均在如图1-3所示软件“工作台”窗口页面中，调取和选用都很方便。

图1-3 “工作台”窗口的五部分

（1）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项内容，是应用系统的主框架。

（2）设备窗口是MCGS嵌入版系统与外部设备联系的媒介

设备窗口专门用来放置不同类型和功能的设备构件，实现对外部设备的操作和控制。设备窗口通过设备构件把外部设备的数据采集进来，送入实时数据库，或把实时数据库中的数据输出到外部设备。

（3）用户窗口实现了数据和流程的“可视化”

用户窗口中可以放置三种不同类型的图形对象：图元、图符和动画构件。通过在用户窗口内放置不同的图形对象，用户可以构造各种复杂的图形界面，用不同的方式实现数据和流程的“可视化”。

（4）实时数据库是MCGS嵌入版系统的核心

实时数据库相当于一个数据处理中心，同时也起到公共数据交换区的作用。从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库，系统其他部分操作的数据也来自于实时数据库。

（5）运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段

运行策略本身是系统提供的一个框架，里面放置由策略条件构件和策略构件组成的“策略行”，通过对运行策略的定义，使系统能够按照设定的顺序和条件操作任务，实现对外部设备工作过程的精确控制。

3.嵌入式系统的体系结构

嵌入版组态软件的组态环境和模拟运行环境相当于一套完整的工具软件，可以在PC上运行。嵌入版组态软件的运行环境则是一个独立的运行系统，它按照组态工程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，必须与组态工程一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，并且将组态好的工程通过USB口下载到嵌入式一体化触摸屏的运行环境中，组态工程就可以离开组态环境而独立运行在TPC上。从而实现了控制系统的可靠性、实时性、确定性和安全性等。

学习成果检查对比成绩检查情况表（表1-1）

表1-1 检查对比表

（续）

任务1.2 认知TPC7062K触摸屏

任务目标

1）认知MCGSTPC嵌入式一体化触摸屏结构、工作原理。

2）嵌入式MCGSTPC的行业应用。

3）认知MCGSTPC嵌入式一体化触摸屏硬件接口。

任务计划

以学生为中心，制定合适的教学方法及教学手段，让学生了解MCGSTPC嵌入式一体化触摸屏结构、硬件接口、工作原理。督促学生利用图书馆、网络、数据库等信息工具收集MCGSTPC嵌入式一体化触摸屏行业应用等。

任务实施

触摸屏（TPC）主要完成现场数据的采集与监测、处理与控制。触摸屏与其他相关的输入输出硬件设备结合，可以快速、方便地开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。

MCGSTPC的产品TPC7062KX（TPC7062K系列产品）是一套以嵌入式低功耗CPU为核心（主频400MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800×480），四线电阻式触摸屏（分辨率4096×4096）。同时还预装了MCGS嵌入版组态软件（运行版），具备强大的图像显示和数据处理功能。

1.TPC7062K八大优势

■高清：800×480分辨率，享受精致、自然、通透的视觉体验。

■真彩：65535色数字真彩，丰富的图形库，享受高品质画质。

■可靠：抗干扰性能达到工业III级标准，采用LED背光永不黑屏。

■配置：ARM9内核、400M主频、64M内存、128M存储空间。

■软件：MCGS全功能组态软件，支持U盘备份恢复，功能更强大。

■环保：低功耗，整机功耗仅6W。

■时尚：7英寸宽屏显示、超轻、超薄机身设计，引领简约时尚。

■服务：立足中国，全方位、本土化服务。

2.TPC7062K产品外观及外部接口

TPC7062K产品外观及外部接口（以TPC7062KX为例）如图1-4所示。

图1-4 TPC7062KX产品外观及外部接口示意图

（1）接口说明

TPC7062K产品接口说明如表1-2所示。

表1-2 TPC7062K产品接口说明

（2）串口定义

串口（DB9）引脚定义如图1-5所示。

图1-5 串口（DB9）引脚定义图示

3.TPC7062K启动

使用24V直流电源给TPC供电，开机启动后屏幕出现“正在启动”提示进度条，此时不需要任何操作，系统将自动进入工程运行界面，过程如图1-6所示。

图1-6 TPC7062K启动过程示意

学习成果检查对比成绩检查情况表（表1-3）

表1-3 检查对比表

归档及结果应用

1.人机界面与人们常说的“触摸屏”的区别

从严格意义上来说，两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分，是一种替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备；而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在工业中，人们常把具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”，但这是不科学的。

2.人机界面和组态软件的区别

人机界面产品，包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件，一般情况下，不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件，连接的主要设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、Windows操作系统下的一个通用工具软件产品，和PC或工控机一起也可以组成HMI产品；通用的组态软件支持的设备种类非常多，如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备，而且由于PC的硬件平台性能强大（主要反映在在速度和存储容量上），通用组态软件的功能也强很多，适用于大型的监控系统中。

练习与提高

1）平板电脑、触摸屏手机、自动柜员机（ATM）功能与工控触摸屏的区别？

2）常见的触摸屏有哪些？分别用在什么场合？HMI的含义是什么？