工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

1、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)浙江工業(yè)大學(xué)浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)電系統(tǒng)及生產(chǎn)過程自動(dòng)化機(jī)電系統(tǒng)及生產(chǎn)過程自動(dòng)化主講：趙章風(fēng)浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電話：88320136電子郵箱：控制器控制器(IPC/MCU/PLC等等)輸輸入入接接口口輸輸出出接接口口驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電機(jī)、電磁閥等電機(jī)、電磁閥等)被控對(duì)象被控對(duì)象(各種機(jī)械參數(shù)各種機(jī)械參數(shù))傳感檢測(cè)裝置傳感檢測(cè)裝置(各類傳感器等各類傳感器等)反反饋饋量量被被控控量量設(shè)定值設(shè)定值機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成概述概述3.1一工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件硬件3.2工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件軟件3.3機(jī)總結(jié)機(jī)總結(jié)課時(shí)課時(shí)：4課時(shí)課

2、時(shí)3.4基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)第第3章章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)3.1 概述3.1.1 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的類型機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的類型及及特點(diǎn)特點(diǎn)基于PC的控制系統(tǒng)基于MCU的控制系統(tǒng)基于PLC的控制系統(tǒng)其他類型控制系統(tǒng)一一、基于、基于PC的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)工業(yè)控制軟件工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)過程接口檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)3.1 概述 具有完善的工業(yè)過程接口，AI/O、DI/O、 運(yùn)算能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法(現(xiàn)有的多種智能控制算法大多可以在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)) 人機(jī)交互方便、畫面豐富 與普通PC的兼容性好(軟硬件均具有兼容性) 支持高級(jí)語(yǔ)言編程，更有功能強(qiáng)大的工業(yè)控制

3、軟件(工業(yè)組態(tài)軟件)可選用 易實(shí)現(xiàn)管理與控制一體化3.1 概述優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可靠性及環(huán)境適應(yīng)性一般 成本較高3.1 概述缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 應(yīng)用較為廣泛，是一種開放式、通用性較強(qiáng)的控制系統(tǒng) 適合于規(guī)模復(fù)雜、運(yùn)算量大、控制算法復(fù)雜的場(chǎng)合應(yīng)用：應(yīng)用：二、基于二、基于MCU的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)3.1 概述MCU：Micro Control Unit 可定制，成本低，性價(jià)比高 體積小，功耗小，可嵌入系統(tǒng)中 實(shí)時(shí)性好3.1 概述優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 交互性較差、運(yùn)算能力不強(qiáng) 抗干擾/環(huán)境適應(yīng)性一般缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 通常應(yīng)用于功能要求不太復(fù)雜、成本低或結(jié)構(gòu)上要求嵌入的場(chǎng)合 可作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的下級(jí)或前端處理部分，與計(jì)算機(jī)

4、控制系統(tǒng)一起構(gòu)成更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)3.1 概述應(yīng)用：應(yīng)用：注意：注意：SCM/MCU/MPU/DSP/ARM的區(qū)別的區(qū)別三、基于三、基于PLC的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)3.1 概述可編程序控制器(Programmable Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的，模仿繼電器邏輯控制原理而發(fā)展起來(lái)的工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字運(yùn)算電子控制系統(tǒng)。三、基于三、基于PLC的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)3.1 概述 成本低，性價(jià)比高 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境 模塊化結(jié)構(gòu)，功能齊全，適應(yīng)性強(qiáng) 使用梯形圖等圖形化編程語(yǔ)言，編程簡(jiǎn)單 安裝、維護(hù)方便，對(duì)使用及維護(hù)人員要求較低3.1 概述優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 廣

5、泛應(yīng)用于功能要求不高，工作環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，特別是順序過程控制 可作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的下級(jí)，與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一起構(gòu)成計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)/分布式控制系統(tǒng)3.1 概述應(yīng)用：應(yīng)用： 交互性一般、運(yùn)算能力一般缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：四、其他類型控制系統(tǒng)四、其他類型控制系統(tǒng)3.1 概述NCS(Numerical Control System)DCS(Distributed Control System)FCS(Fieldbus Control System) 因系統(tǒng)而異，一般用于專用場(chǎng)合3.1 概述特點(diǎn)特點(diǎn)/應(yīng)用：應(yīng)用：3.1 概述3.1.2 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的比較與選型機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的比較與選型比較項(xiàng)目比較項(xiàng)

6、目基于基于PC的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)基于基于MCU的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)基于基于PLC的控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)其他類型控制系統(tǒng)其他類型控制系統(tǒng)組成組成計(jì)算機(jī)主機(jī)計(jì)算機(jī)主機(jī) + 工業(yè)過程接口卡工業(yè)過程接口卡定制定制/開發(fā)電路板開發(fā)電路板（非標(biāo)準(zhǔn)化）（非標(biāo)準(zhǔn)化）基本單元基本單元(CPU單元單元) + 擴(kuò)展單元擴(kuò)展單元(模塊模塊)按要求進(jìn)行選擇按要求進(jìn)行選擇功能功能可組成簡(jiǎn)單到復(fù)雜可組成簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制系統(tǒng)的各類控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單的處理功能和簡(jiǎn)單的處理功能和控制功能控制功能邏輯控制為主，也可邏輯控制為主，也可組成模擬量控制系統(tǒng)組成模擬量控制系統(tǒng)專用控制專用控制速度速度快快快快一般一般各系統(tǒng)不同各系統(tǒng)不同可靠性

7、可靠性一般一般差差好好好好環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性一般一般差差好好好好通信功能通信功能多種接口，如串口、多種接口，如串口、并口、并口、USB、網(wǎng)口、網(wǎng)口可通過外圍元件自行可通過外圍元件自行擴(kuò)展擴(kuò)展串口，通過通信模塊串口，通過通信模塊擴(kuò)展擴(kuò)展USB或網(wǎng)口或網(wǎng)口各系統(tǒng)不同各系統(tǒng)不同軟件開發(fā)軟件開發(fā)用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)或用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)或選用工業(yè)組態(tài)軟件選用工業(yè)組態(tài)軟件匯編或高級(jí)語(yǔ)言自行匯編或高級(jí)語(yǔ)言自行開發(fā)開發(fā)以梯形圖為主，也支以梯形圖為主，也支持高級(jí)語(yǔ)言持高級(jí)語(yǔ)言專用語(yǔ)言或支持高專用語(yǔ)言或支持高級(jí)語(yǔ)言級(jí)語(yǔ)言人機(jī)界面人機(jī)界面好好較差較差一般（可選配觸摸屏）一般（可選配觸摸屏）一般一般應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用場(chǎng)合一般現(xiàn)場(chǎng)控

8、制或較一般現(xiàn)場(chǎng)控制或較大規(guī)模控制大規(guī)?？刂浦悄軆x表、簡(jiǎn)單控制智能儀表、簡(jiǎn)單控制一般規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)控制一般規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)控制專用場(chǎng)合專用場(chǎng)合開發(fā)周期開發(fā)周期一般一般較長(zhǎng)較長(zhǎng)短短一般一般3.1 概述3.1.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的組成及特點(diǎn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的組成及特點(diǎn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)：簡(jiǎn)稱工控機(jī)(IPC，Industrial Personal Computer)，主要用于工業(yè)過程測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)采集等工作。以工控機(jī)為核心的測(cè)量和控制系統(tǒng)，處理來(lái)自工業(yè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)，再根據(jù)控制要求將處理結(jié)果輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去控制生產(chǎn)過程，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)督和管理。一一、概念、概念3.1 概述二、組成二、組成硬件硬件主機(jī)主機(jī)(底板、主板

9、、內(nèi)存、總線等底板、主板、內(nèi)存、總線等)工業(yè)工業(yè)I/O接口接口(數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)I/O、通信接口、通信接口等等)外設(shè)外設(shè)(打印、存儲(chǔ)、交互設(shè)備等打印、存儲(chǔ)、交互設(shè)備等)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件(實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))工具軟件工具軟件(輔助開發(fā)軟件等輔助開發(fā)軟件等)軟件軟件工控機(jī)工控機(jī)應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件(面向生產(chǎn)過程的應(yīng)用程序面向生產(chǎn)過程的應(yīng)用程序)3.1 概述三、工業(yè)環(huán)境三、工業(yè)環(huán)境 高溫/高濕/多粉塵 強(qiáng)振動(dòng)/高電磁干擾/電壓波動(dòng)大 要求不間斷連續(xù)作業(yè)3.1 概述四、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì)四、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì) 全鋼機(jī)箱/防振卡條/空氣過濾網(wǎng)/雙正壓風(fēng)扇3.1 概述四、

10、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì)四、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì) 采用多插槽無(wú)源底板結(jié)構(gòu)：支持ISA/PCI等多種總線 采用多功能插板式結(jié)構(gòu)：快速更換/擴(kuò)充性好/數(shù)量多/接口豐富無(wú)源底板無(wú)源底板(8 ISA + 7 PCI)主板主板(支持支持P IV系列系列CPU)3.1 概述四、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì)四、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì)無(wú)源底板無(wú)源底板(8 ISA + 7 PCI)ISA總線總線PCI總線總線ISA總線總線+PCI總線總線3.1 概述四、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì)四、工控機(jī)為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的特殊設(shè)計(jì) 抗干擾專用電源，具有防浪涌、過壓過流保護(hù)功能和良好的電磁兼容性 寬范

11、圍電壓輸入/多種規(guī)格電壓輸出工業(yè)電源工業(yè)電源功率功率：300 W輸入：輸入：100 240 VAC, 60 50 Hz, 10 A輸出：輸出：+5V、-5V、+3.3V、+12V、-12V3.1.3 參考資料及網(wǎng)站參考資料及網(wǎng)站參考資料1研華工控機(jī)選型手冊(cè)2研華IO板卡選型手冊(cè)3研華運(yùn)動(dòng)控制卡選型手冊(cè)4MCGS組態(tài)軟件(MCGS通用版 V6.2)5MCGS參考手冊(cè)6MCGS初級(jí)教程7MCGS高級(jí)教程8下載地址(百度云盤)：http:/ (密碼：2y9a)參考網(wǎng)站1研華科技：http:/2昆侖通態(tài)：http:/3.1 概述概述概述3.1一工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件硬件3.2工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工

12、業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件軟件3.3機(jī)總結(jié)機(jī)總結(jié)3.4基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)第第3章章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件3.2.1 主板主板鼠標(biāo)鼠標(biāo)+鍵盤鍵盤顯示器顯示器網(wǎng)口網(wǎng)口CPU座座內(nèi)存卡座內(nèi)存卡座硬盤硬盤(SATA2)全長(zhǎng)主板全長(zhǎng)主板(Advantech PCI-5124)Advantech PCI-5124：LGA 775/Intel Core 2FSB 1333/1066/800 MHz DDR2 667/800 SDRAM2 Gigabit Ethernet 6 COM Ports6 SATA2半長(zhǎng)主板半長(zhǎng)主板(Advantech PCI-7020)

13、3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件3.2.2 工業(yè)過程接口板卡工業(yè)過程接口板卡 模擬量輸入/輸出卡(AI/AO) 數(shù)字量輸入/輸出卡(DI/DO) 計(jì)數(shù)/定時(shí)卡(C/T，Counter/Timer) 多功能卡(AI、AO、DI、DO、 Counter、Timer) 運(yùn)動(dòng)控制卡(Motion) 通信卡(Communication) 其他接口卡(Other)3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件一、模擬量輸入卡一、模擬量輸入卡(AI)模擬量輸入卡模擬量輸入卡(Advantech PCI-1713)Advantech PCI-1713：32單端單端/16差分差分模擬量輸入模擬量輸入12位位AD分辨率分辨率采樣速率可達(dá)采

14、樣速率可達(dá)100KS/s板載板載4096 FIFO緩沖器緩沖器2500VDC隔離保護(hù)隔離保護(hù)每個(gè)輸入通道的每個(gè)輸入通道的增益可編程增益可編程支持軟件、內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)或外部觸支持軟件、內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)或外部觸發(fā)采樣模式發(fā)采樣模式 3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件一、模擬量輸入卡一、模擬量輸入卡(AI)PCI-1713 + PCL-10137 + ADAM-39373.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件二、模擬量輸出卡二、模擬量輸出卡(AO)模擬量輸出卡模擬量輸出卡(Advantech PCI-1720)Advantech PCI-1720：4路路12位位DA 輸出通道輸出通道多種輸出范圍多種輸出范圍2500VDC隔

15、離保護(hù)隔離保護(hù)系統(tǒng)重啟后保持輸出設(shè)置和輸出值系統(tǒng)重啟后保持輸出設(shè)置和輸出值3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件三、數(shù)字量輸入三、數(shù)字量輸入/輸出卡輸出卡(DI/DO)數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/出卡出卡(Advantech PCI-1756)Advantech PCI-1756：32DI/32DO540V輸入允許輸入允許2500VDC隔離保護(hù)隔離保護(hù)輸入輸入/輸出可編程設(shè)置輸出可編程設(shè)置數(shù)值鎖定功能數(shù)值鎖定功能3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件四、計(jì)數(shù)四、計(jì)數(shù)/定時(shí)卡定時(shí)卡(Counter/Timer)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)/定時(shí)卡定時(shí)卡(Advantech PCI-1780)Advantech PCI-1780：8位可編程時(shí)鐘源

16、位可編程時(shí)鐘源8路路DI和和8路路DO(TTL)最大最大20MHz輸入頻率輸入頻率可選多個(gè)計(jì)數(shù)器時(shí)鐘源可選多個(gè)計(jì)數(shù)器時(shí)鐘源計(jì)數(shù)器輸出可編程計(jì)數(shù)器輸出可編程計(jì)數(shù)器門控功能計(jì)數(shù)器門控功能3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件五、多功能卡五、多功能卡(AI/O、DI/O、 Counter/Timer) 多功能數(shù)據(jù)采集卡多功能數(shù)據(jù)采集卡(Advantech PCI-1716)Advantech PCI-1716：16單端單端/8差分差分AD，16位位AD分辨率分辨率2路路DA，12位位DA分辨率分辨率16DI/16DO(TTL)3Counter/Timer板載板載1K FIFO250KS/s 采樣率采樣率PCI總

17、線數(shù)據(jù)傳輸總線數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)校準(zhǔn)功能自動(dòng)校準(zhǔn)功能 3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件六、運(yùn)動(dòng)控制卡六、運(yùn)動(dòng)控制卡(Motion)運(yùn)動(dòng)控制卡運(yùn)動(dòng)控制卡(Advantech PCI-1240)Advantech PCI-1240：2/3軸線性插補(bǔ)功能軸線性插補(bǔ)功能2軸圓弧插補(bǔ)功能軸圓弧插補(bǔ)功能手輪和慢進(jìn)手輪和慢進(jìn)功能功能獨(dú)立獨(dú)立4軸伺服軸伺服/步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制控制連續(xù)插補(bǔ)連續(xù)插補(bǔ)功能功能 3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件七、通信卡七、通信卡(Communication)CAN通信接口卡通信接口卡(Advantech PCI-1680)Advantech PCI-1680：符合符合PCI總線總線2.2規(guī)格規(guī)格2

18、個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的CAN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)高傳輸速率可達(dá)高傳輸速率可達(dá)1 Mbps每端口設(shè)有轉(zhuǎn)輸每端口設(shè)有轉(zhuǎn)輸/接收狀態(tài)接收狀態(tài)LED指示燈指示燈直接內(nèi)存映射功能實(shí)現(xiàn)對(duì)直接內(nèi)存映射功能實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN控制器控制器的快速訪問的快速訪問3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件七、通信卡七、通信卡(Communication)RS-232/422/485通信卡通信卡(Advantech PCI-1612A)Advantech PCI-1612A：兼容兼容PCI總線總線2.1規(guī)格規(guī)格通信速率可達(dá)通信速率可達(dá)921.6Kbps4個(gè)個(gè)RS-232/422/485端口端口I/O地址由地址由PCI即插即用功能自動(dòng)分配即插即用功能自動(dòng)分配可

19、選過壓保護(hù)可選過壓保護(hù)提高系統(tǒng)性能的中斷狀態(tài)寄存器提高系統(tǒng)性能的中斷狀態(tài)寄存器 3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件八、其他八、其他(Other)USB多功能模塊多功能模塊(Advantech USB-4716)Advantech USB-4716：支持支持USB 2.0便攜設(shè)計(jì)便攜設(shè)計(jì) / 總線供電總線供電16路模擬輸入通道路模擬輸入通道16位分辨率模擬輸入位分辨率模擬輸入采樣速率高達(dá)采樣速率高達(dá)200kS/s8路路DI/8路路DO/2路路AO/1路路32位計(jì)數(shù)器位計(jì)數(shù)器帶有接線端子帶有接線端子/適合適合DIN導(dǎo)軌安裝導(dǎo)軌安裝鎖緊式鎖緊式USB電纜用于緊固式連接電纜用于緊固式連接 3.2 工業(yè)控制計(jì)算

20、機(jī)硬件八、其他八、其他(Other)分布式分布式I/O模塊模塊(Advantech ADAM-4117)Advantech ADAM-4117：8路差分路差分AD通道通道高抗噪性高抗噪性：1kV浪涌保護(hù)電壓輸入，浪涌保護(hù)電壓輸入，3KV EFT及及8KV ESD保護(hù)保護(hù)寬電源輸入范圍寬電源輸入范圍：+10 +48VDC易于監(jiān)測(cè)狀態(tài)的易于監(jiān)測(cè)狀態(tài)的LED指示燈指示燈支持支持2000VDC HI共模電壓共模電壓支持單極性和雙極性輸入支持單極性和雙極性輸入支持支持+/- 15V輸入范圍輸入范圍支持濾波器自動(dòng)調(diào)諧或?yàn)V波器輸出支持濾波器自動(dòng)調(diào)諧或?yàn)V波器輸出50Hz/60Hz3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件各種

21、各種I/O板板卡卡(安插在工控機(jī)主板上安插在工控機(jī)主板上)驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序(安裝在工控機(jī)操作系統(tǒng)安裝在工控機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)內(nèi))控制軟件控制軟件(安裝在工控機(jī)操作系統(tǒng)安裝在工控機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)內(nèi))輸入信號(hào)輸入信號(hào)(來(lái)自于傳感器等來(lái)自于傳感器等)輸出信號(hào)輸出信號(hào)(輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等)3.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件更多盡在更多盡在研華科技：研華科技：http:/概述概述3.1一工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)硬件硬件3.2工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件軟件3.3機(jī)總結(jié)機(jī)總結(jié)3.4基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)第第3章章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件3.3.1

22、工業(yè)組態(tài)軟件簡(jiǎn)介工業(yè)組態(tài)軟件簡(jiǎn)介一、工業(yè)組態(tài)軟件的發(fā)展一、工業(yè)組態(tài)軟件的發(fā)展 工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)工業(yè)控制軟件提出新要求： 界面友好，操作方便，圖形豐富形象 實(shí)時(shí)性好，通用性好 開發(fā)周期短，便于更改、擴(kuò)充、升級(jí) 利用高級(jí)編程語(yǔ)言開發(fā)大型工業(yè)控制軟件的缺點(diǎn)： 開發(fā)周期長(zhǎng)，成本高，通用性差，可以說是事倍功半 專業(yè)軟件開發(fā)商的介入： 推出了適合工業(yè)控制的軟件包，這些工控軟件包就是所謂的組態(tài)軟件3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件 組態(tài)一詞的來(lái)源： Configuration HMI(Human and Machine Interface，人機(jī)界面) MMI(Man and Machine Interface

23、，人機(jī)界面) SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition，監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集軟件) 組態(tài)軟件的發(fā)展： 與企業(yè)信息管理系統(tǒng)融合，實(shí)現(xiàn)管理和控制一體化 利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維護(hù) 版本分通用版、網(wǎng)絡(luò)版和嵌入版等3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件二、工業(yè)組態(tài)軟件的一般功能二、工業(yè)組態(tài)軟件的一般功能 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集(數(shù)字量、模擬量) 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示(文本、曲線、圖、表等方式) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理(內(nèi)置數(shù)字處理+腳本支持) 過程/流程控制(利用腳本編寫控制策略實(shí)現(xiàn)) 歷史數(shù)據(jù)記錄與查詢 多種報(bào)警功能(故障/超限報(bào)警等) 通信功能(TCP/IP、RS422/485等) 具

24、有開放式結(jié)構(gòu)(可擴(kuò)充，允許二次開發(fā))3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件三、工業(yè)組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)三、工業(yè)組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境(或稱組態(tài)環(huán)境)：在組態(tài)環(huán)境中可以完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制策略、編制打印報(bào)表等全部組態(tài)工作，組態(tài)結(jié)果保存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。由工程設(shè)計(jì)人員離線完成。 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：將保存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的組態(tài)結(jié)果裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行，完成對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及過程的控制?，F(xiàn)場(chǎng)使用，自動(dòng)運(yùn)行，與工程設(shè)計(jì)人員無(wú)關(guān)。 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境之間的聯(lián)系紐帶是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件四、工業(yè)組態(tài)軟件的廠商目錄四、工業(yè)組態(tài)軟件的廠商目錄(部分部分)Wonder

25、ware的Intouch(美國(guó)，http:/)Intellution的iFIX(美國(guó)，http:/)Siemens的WinCC（德國(guó)，http:/）TRACE MODE組態(tài)軟件（俄羅斯，http:/）LTC公司的LabTech（美國(guó)，http:/）National Instrument的LabView（美國(guó)，http:/）3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件四、工業(yè)組態(tài)軟件的廠商目錄四、工業(yè)組態(tài)軟件的廠商目錄(部分部分)研華的Genie(臺(tái)灣，http:/)凌華的ADLINK 威控(臺(tái)灣，http:/)研祥的EasyCon(深圳，http:/)昆侖通態(tài)的MCGS(北京，http:/)亞控的組態(tài)王(北京，

26、http:/)浙大中自的SunyTech (浙江，http:/)中泰的WinCtrl、Doneed(北京，http:/)三維科技的ForceControl(黑龍江，http:/)金佳諾的世紀(jì)星組態(tài)(北京，http:/)3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件五、工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用五、工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用 使用方便，工程設(shè)計(jì)人員無(wú)須具備計(jì)算機(jī)編程知識(shí)便可使用。 操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 查看不同應(yīng)用(參考MCGS Sample

27、)。3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件3.3.2 工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用舉例工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用舉例一、一、MCGS組態(tài)軟件介紹組態(tài)軟件介紹 MCGS(Monitor and Control General System)組態(tài)軟件由北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司(http:/)出品。分通用版、網(wǎng)絡(luò)版和嵌入版。 當(dāng)前最高版本是V6.2，可在公司網(wǎng)站上下載到30分鐘學(xué)習(xí)版和相關(guān)學(xué)習(xí)資料。3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件二、二、MCGS的組態(tài)環(huán)境的組態(tài)環(huán)境菜單設(shè)計(jì)菜單設(shè)計(jì)設(shè)置工程屬性設(shè)置工程屬性設(shè)定存盤結(jié)構(gòu)設(shè)定存盤結(jié)構(gòu)添加工程設(shè)備添加工程設(shè)備連接設(shè)備變量連接設(shè)備變量注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建動(dòng)畫顯示創(chuàng)建動(dòng)畫顯示設(shè)

28、置報(bào)警窗口設(shè)置報(bào)警窗口人機(jī)交互界面人機(jī)交互界面定義數(shù)據(jù)變量定義數(shù)據(jù)變量定義中間變量定義中間變量編寫控制流程編寫控制流程使用功能構(gòu)件使用功能構(gòu)件主控窗口主控窗口設(shè)備窗口設(shè)備窗口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行策略運(yùn)行策略用戶窗口用戶窗口MCGS組態(tài)環(huán)境組態(tài)環(huán)境3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件三、三、MCGS實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的水位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的水位控制系統(tǒng) 通過一個(gè)簡(jiǎn)單的水位控制系統(tǒng)的組態(tài)過程，介紹如何使用MCGS組態(tài)軟件。 本樣例涉及到動(dòng)畫制作、控制流程的編寫、模擬設(shè)備的連接、報(bào)警輸出、報(bào)表曲線顯示與打印等多項(xiàng)組態(tài)操作。3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件水箱水箱磁浮子液位磁浮子液位傳感器傳感器磁浮子液位磁浮子液位

29、傳感器傳感器調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥(電磁閥電磁閥)出水閥出水閥(電磁閥電磁閥)交流交流接觸器接觸器水泵水泵工控機(jī)工控機(jī)PCI 1716 + PCL 10168 + ADAM 3968水灌水灌3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件 兩個(gè)模擬數(shù)據(jù)(輸入通道、模擬量AI) 水箱水位(最大值10米)(水位傳感器AI卡驅(qū)動(dòng)程序組態(tài)軟件) 水罐水位(最大值6米) 三個(gè)開關(guān)數(shù)據(jù)(輸入/輸出通道、數(shù)字量DI/DO) 水泵(電磁開關(guān) DI/O卡驅(qū)動(dòng)程序組態(tài)軟件) 調(diào)節(jié)閥 出水閥3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件四、四、MCGS實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的水位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的水位控制系統(tǒng) 工程建立 流程畫面 定義數(shù)據(jù)對(duì)象 動(dòng)畫連接 設(shè)備連接 流程控制

30、 報(bào)警顯示 報(bào)表輸出 顯示曲線 安全機(jī)制3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件1、工程建立、工程建立 演示 新建一個(gè)工程并另存為“水位控制系統(tǒng)” 練習(xí)注意：工程存取路徑中不要包含空格，注意：工程存取路徑中不要包含空格，錯(cuò)誤：錯(cuò)誤：C:Documents and SettingsAdministrator桌面桌面水位控制系統(tǒng)水位控制系統(tǒng).mcg正確：正確：d:水位控制系統(tǒng)水位控制系統(tǒng)水位控制系統(tǒng)水位控制系統(tǒng).mcg3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件2、流程畫面、流程畫面 演示 新建一個(gè)用戶窗口“水位控制” 在窗口的基本屬性中設(shè)定窗口名稱、窗口標(biāo)題、窗口背景、窗口位置等屬性。 對(duì)“水位控制”窗口進(jìn)行動(dòng)畫組態(tài) 添加文本

31、“水位控制系統(tǒng)演示工程” 水箱-選取“儲(chǔ)藏罐”中的罐17 水罐-選取“儲(chǔ)藏罐”中的罐53 調(diào)節(jié)閥-選取“閥”中的閥58 出水閥-選取“閥”中的閥43 泵-選取“泵”中的泵38 添加流動(dòng)塊（塊的顏色為藍(lán)色、填充色為灰色、邊界色為黑色） 添加各設(shè)備的文字標(biāo)簽 練習(xí)請(qǐng)與此編號(hào)保請(qǐng)與此編號(hào)保持一致！持一致！3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件3、定義數(shù)據(jù)對(duì)象、定義數(shù)據(jù)對(duì)象(變量變量)變量名稱變量名稱類型類型注釋注釋水泵水泵開關(guān)型開關(guān)型控制水泵控制水泵“啟動(dòng)啟動(dòng)”、“停止停止”的變量的變量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥開關(guān)型開關(guān)型控制調(diào)節(jié)閥控制調(diào)節(jié)閥“打開打開”、“關(guān)閉關(guān)閉”的變量的變量出水閥出水閥開關(guān)型開關(guān)型控制出水閥控制出水閥

32、“打開打開”、“關(guān)閉關(guān)閉”的變量的變量水箱水位水箱水位數(shù)值型數(shù)值型水箱的水位高度，用來(lái)控制水箱水位的變化水箱的水位高度，用來(lái)控制水箱水位的變化水罐水位水罐水位數(shù)值型數(shù)值型水罐的水位高度，用來(lái)控制水罐水位的變化水罐的水位高度，用來(lái)控制水罐水位的變化水位組水位組組對(duì)象組對(duì)象用于歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線、報(bào)表輸出等功能構(gòu)件用于歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線、報(bào)表輸出等功能構(gòu)件水箱水位上限水箱水位上限數(shù)值型數(shù)值型用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水箱的上限報(bào)警值用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水箱的上限報(bào)警值水箱水位下限水箱水位下限數(shù)值型數(shù)值型用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水箱的下限報(bào)警值用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水箱的下限報(bào)警值水罐水位上限水罐水位上限數(shù)值型

33、數(shù)值型用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水罐的上限報(bào)警值用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水罐的上限報(bào)警值水罐水位下限水罐水位下限數(shù)值型數(shù)值型用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水罐的下限報(bào)警值用來(lái)在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水罐的下限報(bào)警值變量的作用：變量的作用：1.屏幕上的圖符屏幕上的圖符(左橋左橋)變量變量(右橋右橋)實(shí)際設(shè)備實(shí)際設(shè)備，起到一個(gè)橋梁的作用；，起到一個(gè)橋梁的作用；2.參與編程，例如：中間變量，設(shè)備變量參與編程，例如：中間變量，設(shè)備變量3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件3、定義數(shù)據(jù)對(duì)象、定義數(shù)據(jù)對(duì)象(變量變量) 演示 添加數(shù)值型變量“水箱水位”、“水罐水位” 添加組對(duì)象“水位組”相當(dāng)于數(shù)組 添加開關(guān)型變量“水泵”、“調(diào)節(jié)閥”、“出水閥”

34、練習(xí)3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件4、動(dòng)畫連接、動(dòng)畫連接 演示 將變量“水箱水位”、“水罐水位”與水箱、水罐進(jìn)行連接 將變量“泵”、“調(diào)節(jié)閥”、“出水閥”與泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥進(jìn)行連接 水流(用流動(dòng)塊表示)的設(shè)置 將水位控制窗口設(shè)置為啟動(dòng)窗口并運(yùn)行 用滑動(dòng)輸入器構(gòu)件手動(dòng)控制水箱、水罐中的水位驗(yàn)證關(guān)聯(lián) 用旋轉(zhuǎn)儀表構(gòu)件顯示水箱、水罐中的水位 用文字構(gòu)件顯示水箱、水罐中的水位(文字輸出) 練習(xí)3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件5、設(shè)備連接、設(shè)備連接 演示 添加模擬設(shè)備，用模擬設(shè)備進(jìn)行調(diào)試 在設(shè)備的內(nèi)部屬性中將通道1(與水箱水位對(duì)應(yīng)，模擬量)的最大值設(shè)為10，曲線類型設(shè)為正弦 在設(shè)備的內(nèi)部屬性中將通道2(與水罐水位

35、對(duì)應(yīng)，模擬量)的最大值設(shè)為6，曲線類型設(shè)為三角波 添加實(shí)際設(shè)備，與實(shí)際設(shè)備進(jìn)行連接 從設(shè)備工具箱中添加“數(shù)據(jù)采集卡研華PCI-1716” 設(shè)置基本屬性，并進(jìn)行通道連接 兩個(gè)模擬量輸入（水箱水位對(duì)應(yīng)AD0，水罐水位對(duì)應(yīng)AD1） 三個(gè)開關(guān)量輸入輸出（水泵對(duì)應(yīng)DI0、DO0，調(diào)節(jié)閥對(duì)應(yīng)DI1、DO1，出水閥對(duì)應(yīng)DI2、DO2） 練習(xí)3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件6、流程控制、流程控制流程若“水箱”的水位不足9米時(shí)，就要 打開“水泵”否則 關(guān)閉“水泵”若“水罐”的水位不足1米時(shí)，就要 關(guān)閉“出水閥”否則 打開“出水閥”若“水箱”的水位大于1米，同時(shí)“水罐”的水位小于6米，就要 打開“調(diào)節(jié)閥”否則 關(guān)閉“調(diào)

36、節(jié)閥”演示IF 水箱水位9 THEN 水泵=1ELSE 水泵=0ENDIFIF 水罐水位1 and 水罐水位=9 or 水箱水位=5 or 水罐水位=9 or 水箱水位=5 or 水罐水位=9 or 水箱水位水箱水位=水箱水位上限水箱水位上限 or 水箱水位水箱水位=水箱水位下限水箱水位下限3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件8、報(bào)表輸出、報(bào)表輸出 演示 新添用戶窗口“數(shù)據(jù)顯示” 添加數(shù)據(jù)顯示菜單、水位控制菜單，分別用于打開數(shù)據(jù)顯示和水位控制窗口 在數(shù)據(jù)顯示窗口中添加文字標(biāo)簽“水位控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示”、“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”、“歷史數(shù)據(jù)” 練習(xí)3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件8、報(bào)表輸出、報(bào)表輸出 演示 實(shí)時(shí)報(bào)表(用自由表格構(gòu)件實(shí)現(xiàn)) 添加自由表格構(gòu)件，5行2列； 添加表頭：在第1列中輸入對(duì)象名稱(“水箱水位”、“水罐水位”、“水泵”、“調(diào)節(jié)閥”、“出水閥”)； 第2列中設(shè)置模擬量的顯示格式(前兩行中輸入“2|0”)； 第2列中單擊右鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)連接； 練習(xí)3.3 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件8、報(bào)表輸出、報(bào)表輸出 演示 歷史報(bào)表(用歷史表格構(gòu)件實(shí)現(xiàn)) 添加歷史表格構(gòu)件，5行3列 第1行中輸入對(duì)象名稱(“采集時(shí)間”、“水箱水位”、“水罐水位”) 數(shù)據(jù)連接先連接：選中第1行以下的所有單元格單擊右鍵進(jìn)行連接再合并：在表格菜單中選擇合