基于PLC運(yùn)料小車(chē)裝置MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使PLC從開(kāi)關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過(guò)程控制域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱(chēng)為可編程控制器。隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化越來(lái)越多的工廠設(shè)備采用PLC,變頻器,人機(jī)界面自動(dòng)化器件來(lái)控制,因此自動(dòng)化程度越來(lái)越高。送料小車(chē)控制系統(tǒng)使用了PLC控制，被控對(duì)象是送料車(chē)，屬于自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能安全、可靠運(yùn)行的情況，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控。 本次設(shè)計(jì)介紹了FX2N PLC機(jī)的性能及其特點(diǎn)，可編程序控制器（programmable controller）簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。由于PLC的性能優(yōu)越，功能完備，靈活性強(qiáng)，通用性好和繼電接觸器控制簡(jiǎn)單

2、易懂，維修方便等雙重優(yōu)點(diǎn)，形成以微電腦為核心的電子控制設(shè)備，可編程序控制器是近年來(lái)一種極為迅速，應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂破鳎≒LC）具有編程軟件采自易學(xué)易懂的梯形圖語(yǔ)言，控制靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，現(xiàn)在的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制多采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際要求利用PLC的實(shí)時(shí)控制和順序處理功能，完成系統(tǒng)控制，在本次論文中給出了控制系統(tǒng)的主電路圖及軟件設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：可編程序控制器(PLC) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 自動(dòng)送料小車(chē) 緒論二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以

3、來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長(zhǎng)率保持為20%30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和PLC市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家PLC的增長(zhǎng)十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全

4、球PLC的銷(xiāo)售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車(chē)制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），

5、然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒(méi)有專(zhuān)用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I

6、/O）。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來(lái)，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1.1 課題的背景及意義隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化越來(lái)越多的工廠設(shè)備采用PLC，變頻器，人機(jī)界面自動(dòng)化器件來(lái)控制，因此自動(dòng)化程度越來(lái)越高。電器控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到

7、迅速發(fā)展的。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程全盤(pán)自動(dòng)化，這就離不開(kāi)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)是整個(gè)生產(chǎn)線的靈魂，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線起著指揮的作用。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕者影響生產(chǎn)線的繼續(xù)進(jìn)行，重者甚至發(fā)生人生安全事故，這樣將給企業(yè)造成重大損失。運(yùn)料小車(chē)是基于PLC控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)的，控制系統(tǒng)的每一步動(dòng)作都直接作用于運(yùn)料小車(chē)的運(yùn)行，因此，運(yùn)料小車(chē)性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的關(guān)系。運(yùn)料小車(chē)能否正常運(yùn)行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。 所以，對(duì)運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要予以重視。1.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 本課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：1) 確定運(yùn)料小車(chē)

8、控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案； 2) 設(shè)計(jì)運(yùn)料小車(chē)拖動(dòng)電機(jī)的電器控制線路原理圖；3) 確定運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)PLC的型號(hào)規(guī)格，確定PLC I/O元件，列出PLC I/O元件分配表；4) 設(shè)計(jì)運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖，PLC程序的總體結(jié)構(gòu)圖和梯形圖（包括公用程序、控制程序、信號(hào)顯示和故障報(bào)警程序等。設(shè)計(jì)題目：PLC自動(dòng)運(yùn)料車(chē) 目的及要求：1） 熟練掌握PLC的指令系統(tǒng)，學(xué)會(huì)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和特殊繼電器等等在實(shí)際中的應(yīng)用；2） 通過(guò)設(shè)計(jì)牢固掌握用功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法、步驟及繪制梯形圖所遵循的規(guī)則和設(shè)計(jì)技巧：3） 學(xué)會(huì)時(shí)序控制程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法：4） 學(xué)會(huì)PLC輸入/輸出點(diǎn)的分配、接線，對(duì)P

9、LC有系統(tǒng)的了解。第二章 總體方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了PLC控制原理，設(shè)計(jì)總體控制方案，用組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的監(jiān)控。21 送料車(chē)自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成送料車(chē)前進(jìn)和后退用開(kāi)關(guān)來(lái)控制。在裝料和卸料的地方有限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)小車(chē)到達(dá)裝料出時(shí)，碰到限位開(kāi)關(guān)SQ1，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的裝料動(dòng)作；當(dāng)小車(chē)到達(dá)卸料處時(shí)，碰到限位開(kāi)關(guān)SQ2，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的停車(chē)和卸料動(dòng)作。 22 工作過(guò)程（1）第一次按下送料按鈕，預(yù)先裝滿料的小車(chē)前進(jìn)送料到達(dá)卸料處（SQ2）自動(dòng)停下并卸料；（2）經(jīng)過(guò)對(duì)卸料所需設(shè)定的時(shí)間2延時(shí)后，車(chē)子則自動(dòng)的返回到裝料處（SQ1）；（3）經(jīng)過(guò)裝料所需設(shè)定的時(shí)間1延時(shí)后，車(chē)子自動(dòng)的再次前進(jìn)送料，卸完料后車(chē)子又自動(dòng)返

10、回裝料，如此自動(dòng)往返循環(huán)送料。當(dāng)輸入為停止信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)將停止運(yùn)行。工作過(guò)程如圖2.1所示。小車(chē)后退小車(chē)裝料小車(chē)卸料小車(chē)前進(jìn)開(kāi)始信號(hào) 圖2.1送料車(chē)工作過(guò)程流程圖23 方案設(shè)計(jì)1）根據(jù)控制目的和要求，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析各種因素，制定了整體的設(shè)計(jì)方案：以FX2N PLC為核心，完成對(duì)輸入輸出點(diǎn)的控制。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)MODBUS通信協(xié)議與PLC進(jìn)行I/O點(diǎn)的通信。輸入部分包括：?jiǎn)?dòng)/停止按鈕輸入;輸出部分包括:裝料和卸料的控制。運(yùn)料小車(chē)工作示意圖如圖2-2所示。圖2-2 運(yùn)料小車(chē)工作示意圖2）PLC運(yùn)料小車(chē)接線示意圖如圖2-3所示。 圖2-3 小車(chē)接線示意圖3)運(yùn)料小車(chē)的工作流程圖如圖2-4所示。圖2-4

11、運(yùn)料小車(chē)工作流程圖4）運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移如圖2-5所示。圖2-5 運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返圖2.4硬件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，主控設(shè)備選用三菱PLC，小車(chē)的行程控制采用限位開(kāi)關(guān)（2個(gè)），系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、采用按鈕實(shí)現(xiàn)，輸出采用接觸器（2個(gè)）控制，一個(gè)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，另一個(gè)完成后退功能。第三章 軟件設(shè)計(jì)31 PLC程序編寫(xiě)根據(jù)控制要求和現(xiàn)有條件，使用實(shí)訓(xùn)室計(jì)算機(jī)已經(jīng)安裝的編程軟件，編寫(xiě)PLC控制程序。控制程序包括啟動(dòng)、停止按鈕、數(shù)據(jù)采集等等。本實(shí)驗(yàn)要用到的是I/O數(shù)字量，實(shí)驗(yàn)中采用了四個(gè)輸入四個(gè)輸出的I/O點(diǎn)，I/O點(diǎn)分配如表3.1。輸入點(diǎn)輸入點(diǎn)作用輸出點(diǎn)輸出點(diǎn)作用X0啟動(dòng)按鈕SB0Y0前進(jìn)KM1X1停止

12、按鈕SB1Y1卸料KM2X2前進(jìn)限位開(kāi)關(guān)SQ2Y2后退KM3X3后退限位開(kāi)關(guān)SQ1Y3裝料KM4表3.1 I/O點(diǎn)分配32監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)送料車(chē)自動(dòng)往返循環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面組態(tài)軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，主要有控制對(duì)象的圖形界面和數(shù)據(jù)庫(kù)變量組成，數(shù)據(jù)庫(kù)變量通過(guò)通信接口與PLC進(jìn)行I/O聯(lián)接，完成數(shù)據(jù)交換。創(chuàng)建新的應(yīng)用程序關(guān)系式的一般過(guò)程是：繪制圖形界面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)、配置I/O數(shù)據(jù)聯(lián)接、建立動(dòng)畫(huà)連接、運(yùn)行及調(diào)試。33通訊軟件設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)采用了MODBUS通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC之間的通訊。本實(shí)驗(yàn)用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。它在同時(shí)運(yùn)行的兩個(gè)應(yīng)用程序之間實(shí)現(xiàn)一種客戶端與服務(wù)器之間的關(guān)系，服務(wù)器應(yīng)用程序提供

13、數(shù)據(jù)，并接受對(duì)這些數(shù)據(jù)感興趣的任何其它應(yīng)用程序的請(qǐng)求。發(fā)出請(qǐng)求的應(yīng)用程序被稱(chēng)為客戶端。3.4運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返梯形如圖3-1所示。圖3-1 自動(dòng)運(yùn)料小車(chē)梯形圖3.5運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返程序指令如表3.1所示。表3.1 自動(dòng)運(yùn)料小車(chē)程序步數(shù)指令步數(shù)指令0LD M800225SET S231SET S027STL S233STL S028OUT Y0034LD X00029OUT T1 K605SET S2032LD T17STL S2033OUT S08LDI X00135RET9OUT Y00036END10LD X00111SET S2113STL S2114OUT Y00115OUT T018L

14、D T019SET S2221STL S2222LDI X00223OUT Y00224LD X002 第四章 MCGS組態(tài)軟件MCGS（Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其主要特征和功能大體為：具有簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、有良好的并行處理性能、有豐富生動(dòng)的多媒體畫(huà)面、開(kāi)放式結(jié)

15、構(gòu)、廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能、完善的安全機(jī)制、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能、多樣化的報(bào)警功能、支持多種硬件設(shè)備、方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程、良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性、設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便、能實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理等等。4.1 MCGS 組態(tài)軟件結(jié)構(gòu) 功能特點(diǎn)MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，用來(lái)幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶的制定方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)環(huán)境所設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境的關(guān)系如圖4-1所示；運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行狀態(tài)結(jié)果組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)

16、結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)圖4-1 組態(tài)環(huán)境運(yùn)行和運(yùn)行環(huán)境圖由MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分組成。如圖4-2所示。MCGS主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行策略圖4-2 組態(tài)控制窗口MCGS的五大組成部分MCGS組態(tài)軟件建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，可以完成不同的工作，且具有不同的特性。（1）主控窗口主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓、運(yùn)行流程、菜單命令、特性參數(shù)和啟動(dòng)特性等內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。在主窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，主控窗口負(fù)責(zé)調(diào)度和管理

17、這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程名稱(chēng)，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫(huà)刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤(pán)文件名稱(chēng)及存盤(pán)時(shí)間等。（2）設(shè)備窗口設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。設(shè)備窗口專(zhuān)門(mén)用來(lái)放置不同類(lèi)型和功能的設(shè)備構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操作和控制。設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后再把數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)只有一個(gè)設(shè)備窗口，運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)設(shè)備窗口來(lái)管理和調(diào)度所有設(shè)備構(gòu)件才能正常工作，并在后臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行。（3）用戶窗口用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面。其中可以放置三種不同類(lèi)型的圖形對(duì)象：圖元、圖符和動(dòng)畫(huà)構(gòu)件

18、。圖元和圖符對(duì)象為用戶提供了一套完善的設(shè)計(jì)制作圖形畫(huà)面和定義動(dòng)畫(huà)顯示與操作的模塊，用戶可以直接使用。通過(guò)在用戶窗口內(nèi)放置不同的圖形對(duì)象來(lái)搭建多個(gè)窗口，用戶可以制作各種復(fù)雜的圖形界面，以便用不同的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和流程的可視化。組態(tài)工程中的用戶窗口，最多可以定義512個(gè)。所以的用戶窗口均位于窗口內(nèi)，其打開(kāi)時(shí)窗口可見(jiàn)，關(guān)閉時(shí)窗口不可見(jiàn)。允許多個(gè)用戶窗口同時(shí)處于打開(kāi)狀態(tài)，其位置、大小和邊界等屬性可以隨意改變或設(shè)置。（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，是MCGS系統(tǒng)的核心。它將MCGS工程各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。本窗口內(nèi)定義的不同類(lèi)型和名稱(chēng)的變量，將作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制

19、、動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。MCGS用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)管理所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。從外部設(shè)備采集來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行報(bào)警處理和存盤(pán)處理。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)的單元，不單單是變量的數(shù)值，還包括變量的特征參數(shù)（屬性）以及對(duì)該變量的操作方法（設(shè)置報(bào)警性、報(bào)警處理、存盤(pán)處理等）。這種將數(shù)值、屬性和方法封裝在一起的數(shù)據(jù)稱(chēng)為數(shù)據(jù)對(duì)象。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，不僅僅為其他部分提供服務(wù)，還為系統(tǒng)各個(gè)功能部件提供數(shù)據(jù)共享。（5）運(yùn)行策略運(yùn)行策略是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的流程實(shí)現(xiàn)有效控制的手段。本窗口主要完成對(duì)工程運(yùn)行流程定時(shí)器、配方操作和多媒體輸出等。運(yùn)行策略本身是系統(tǒng)提供的一個(gè)框架，里面放置有策略條件構(gòu)件和由策略構(gòu)件

20、組成的策略的定義，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，控制用戶窗口的打開(kāi)、關(guān)閉并確定設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備工作過(guò)程的精確控制。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)有三個(gè)固定的運(yùn)行策略：?jiǎn)?dòng)策略、循環(huán)策略和退出策略，用戶也可以根據(jù)具體需要?jiǎng)?chuàng)建新的用戶策略、循環(huán)策略、報(bào)警策略、事件策略、熱鍵策略，并且用戶最多可創(chuàng)建521個(gè)用戶策略。啟動(dòng)策略在應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)調(diào)用，退出策略在應(yīng)用系統(tǒng)退出運(yùn)行時(shí)調(diào)用，循環(huán)策略由系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中定時(shí)循環(huán)調(diào)用，用戶策略供系統(tǒng)中的其他部件調(diào)用。4.2 MCGS組態(tài)軟件功能及其特點(diǎn)MCGS的主要功能和基本功能如下：（1）簡(jiǎn)單的可視化操作界面MCGS采用全中文、可視化、面

21、向窗口的開(kāi)發(fā)界面，以窗口為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡(jiǎn)單直觀，又靈活多變符合中國(guó)人的使用習(xí)慣和要求。用戶可以使用系統(tǒng)的默認(rèn)構(gòu)架，也可以根據(jù)自己的需要自己組態(tài)配置圖形界面，生成各種類(lèi)型和風(fēng)格的圖形界面，包括DOS風(fēng)格和標(biāo)準(zhǔn)Windows風(fēng)格的圖形界面并且?guī)в袆?dòng)畫(huà)效果的工具條和狀態(tài)條等。（2）實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能MCGS充分利用了32位Windows操作平臺(tái)的多任務(wù)、按優(yōu)先級(jí)分時(shí)操作的功能，以線程為單位，對(duì)在工程作業(yè)中實(shí)時(shí)性強(qiáng)的關(guān)鍵任務(wù)和實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的非關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分時(shí)并行處理，使PC機(jī)在工程測(cè)控領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用成為可能。（3）豐富、生動(dòng)的多媒體畫(huà)面MCGS以圖

22、像、圖符報(bào)表和曲線等多種形式展示，為操作員及時(shí)地提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)警等有關(guān)信息；通過(guò)對(duì)圖形大小的變化、顏色的改變、明暗的閃爍、圖形的移動(dòng)反轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)顯示效果；在圖元、圖符對(duì)象上定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果。MCGS還為客戶提供了豐富的動(dòng)畫(huà)構(gòu)件，每個(gè)動(dòng)畫(huà)構(gòu)件都應(yīng)一個(gè)特定的動(dòng)畫(huà)功能。MCGS還支持多媒體功能，使能夠開(kāi)發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)為一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫(huà)面。（4）開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能MCGS采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，MCGS提供多種高性能的I/O驅(qū)動(dòng)；支持Microsoft開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連（ODBC）接，

23、有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)連接能力；全面支持OPC(OLE for Process Control)標(biāo)準(zhǔn)，即可作為OPL客戶端，也可以作為OPC服務(wù)器，可以與更多的自動(dòng)化設(shè)備相連接；MCGS通過(guò)DDE(Dynamic Data Exchange,動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源；MCGS全面支持ActiveX控制，提供極其靈活的面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)圖形功能，并且包含豐富的圖形庫(kù)。（5）完善的安全機(jī)制MCGS提供了良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別的用戶設(shè)定了不同的權(quán)限。此外MCGS還提供了工程密碼，鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能，大大加強(qiáng)了保護(hù)組態(tài)開(kāi)發(fā)者勞動(dòng)成果的力度。（6）強(qiáng)大的

24、網(wǎng)絡(luò)功能MCGS支持TCP/IP、MODEN、RS-458/RS-422/RS-232等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；使用MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，可以在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，用IE瀏覽器方便的瀏覽到實(shí)時(shí)和歷史的監(jiān)控信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。（7）多樣化的報(bào)警功能MCGS提供多種不同的警報(bào)方式，具有豐富的警報(bào)類(lèi)型和靈活多樣的警報(bào)處理函數(shù)。不僅方便用戶進(jìn)行警報(bào)設(shè)置，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示、打印警報(bào)信息的功能。警報(bào)信息的存儲(chǔ)與應(yīng)答功能，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全可靠地生產(chǎn)運(yùn)行提供了有力的保障。（8）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶分步組態(tài)提供極大方便MCGS由主窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

25、是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個(gè)部分及其各種功能性構(gòu)件的功用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。各個(gè)部件獨(dú)立地向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯(cuò)控制。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立創(chuàng)建，互不干擾；而在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)部分都通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換，形成互相關(guān)連的整體。（9）支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”MCGS針對(duì)外部設(shè)備的特征，設(shè)備工具箱，定義多種設(shè)備構(gòu)件，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，賦予相關(guān)的屬性，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和控制。用戶在設(shè)備工具箱中可方便選擇各種設(shè)備。不同的設(shè)備構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)建立聯(lián)系；而建立時(shí)又是相互獨(dú)立的，即對(duì)某一構(gòu)件的操作或

26、改動(dòng)，不影響其他構(gòu)件和整個(gè)系統(tǒng)。（10）控制方便復(fù)雜的運(yùn)行流程MCGS開(kāi)辟了“運(yùn)行策略窗”口，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的策略構(gòu)件，用圖形化的方法和簡(jiǎn)單的Basic語(yǔ)言構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開(kāi)或關(guān)閉，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自由，準(zhǔn)確地控制運(yùn)行流程，同時(shí)也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。（11）良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的模塊以構(gòu)件的形式來(lái)構(gòu)造，不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨(dú)立。三種基本類(lèi)型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設(shè)備驅(qū)動(dòng)、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件和流程控制）的所有

27、工作。除此之外，MCGS還提供了一套開(kāi)放的可擴(kuò)充接口，用戶可根據(jù)自己的用VB、VC等高級(jí)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，編制特定的構(gòu)件來(lái)擴(kuò)充系統(tǒng)的功能。（12）用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高M(jìn)CGS中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理。組態(tài)時(shí)，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)構(gòu)是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)生成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)保存和處理數(shù)據(jù)對(duì)象和報(bào)警信息的數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率；同時(shí)，也使其他應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接數(shù)據(jù)庫(kù)中完成數(shù)據(jù)存盤(pán)。（13）設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便對(duì)象元件庫(kù)，實(shí)際上是分類(lèi)儲(chǔ)存的各種組態(tài)對(duì)象的圖庫(kù)。組態(tài)時(shí)，可把制作好的數(shù)據(jù)對(duì)象（包括圖形對(duì)像、窗口對(duì)

28、象、策略對(duì)象以至位圖文件等）以元件的形式存入圖庫(kù)中，同樣也可把元件庫(kù)的各種對(duì)象取出，直接為當(dāng)前的工程所用。隨著工作的積累，對(duì)象元件庫(kù)將日益擴(kuò)大和豐富，這樣解決了對(duì)象元件庫(kù)的元件積累和元件重復(fù)利用等問(wèn)題。組態(tài)工作將會(huì)變得更加簡(jiǎn)單、方便。（14）實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理考慮到工控系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢(shì)，MCGS充分運(yùn)用現(xiàn)今發(fā)展的DCCW(Distributed Computer Cooperator Work，分布式計(jì)算機(jī)協(xié)通工作方式)技術(shù)，使分布在不同現(xiàn)場(chǎng)的采集設(shè)備和工作站之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，不同的工作站之間則通過(guò)MCGS實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制管理。4.3 新建工程和變量的定

29、義1) 首先雙擊桌面MCGS組態(tài)環(huán)境圖標(biāo)，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，屏幕中間窗口為工作臺(tái)。2) 單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，自動(dòng)生成新建工程，默認(rèn)的工程名為：“新建工程0.MCG”。3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。4) 在文件名一欄內(nèi)輸入“運(yùn)料小車(chē)動(dòng)態(tài)畫(huà)面”，點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。如圖4-3所示。圖4-3 運(yùn)料小車(chē)建立窗口在MCGS中，變量也叫數(shù)據(jù)對(duì)象。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過(guò)程。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱(chēng)、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍確定與數(shù)據(jù)

30、變量存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期、存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。4.4變量定義的步驟1. 單擊工作臺(tái)中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”選項(xiàng)卡，進(jìn)入“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口頁(yè)，如圖3-4所示。窗口中列出了系統(tǒng)已有變量“數(shù)據(jù)對(duì)象”的名稱(chēng)。其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)對(duì)象?，F(xiàn)在要將表中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象添加進(jìn)去。2. 單擊工作臺(tái)右側(cè)“新增對(duì)象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對(duì)象列表中，增加了一個(gè)新的數(shù)據(jù)對(duì)象，如圖4-4所示。3. 選中該數(shù)據(jù)對(duì)象，按“對(duì)象屬性”按鈕，或雙擊選中對(duì)象，則打開(kāi)“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置” 窗口。圖4-4 a實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口圖4-4 b實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口 圖4-5 數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置窗口1) 將“對(duì)象名稱(chēng)”改為：?jiǎn)?dòng)按鈕；“

31、對(duì)象初值”改為：0；“對(duì)象類(lèi)型”選擇：開(kāi)關(guān)型。2) 單擊“確定”。如圖4-5所示。3) 按照步驟25，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對(duì)象。4) 單擊“保存”按鈕。4.5指示燈的屬性設(shè)置1. 雙擊啟動(dòng)指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置圖”窗口。2. 單擊“動(dòng)畫(huà)連接”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁(yè)。圖4-6 指示燈屬性設(shè)置3. 單擊“組合圖符”，出現(xiàn)“？”、“>”按鈕。4. 單擊“>”按鈕，彈出“動(dòng)畫(huà)組態(tài)屬性設(shè)置”窗口。單擊“屬性設(shè)置”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁(yè)，如圖4-6所示。5. 選中“可見(jiàn)度”選項(xiàng)卡，其他項(xiàng)不選。4.6 MCGS與PLC的連接設(shè)備窗口是MCGS組態(tài)軟件的重要組成部分，負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接

32、，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在MCGS組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，單擊“設(shè)備窗口”，再單擊“設(shè)備組態(tài)”按鈕進(jìn)入設(shè)備組態(tài)。在“設(shè)備工具箱”中，選中“串口通訊父設(shè)備”和“三菱-FX系列”，添加到右面已選設(shè)備并對(duì)應(yīng)設(shè)備兩者的屬性，保持與PLC的I/O設(shè)置一致如圖4-7所示。圖4-7MCGS與PLC連接設(shè)置4.7 編制循環(huán)策略在“運(yùn)行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進(jìn)入設(shè)置界面，雙擊圖標(biāo)進(jìn)入“策略屬性設(shè)置”，把“循環(huán)時(shí)間”設(shè)為：300ms。進(jìn)入腳本程序編譯環(huán)境，程序如附錄二。按“確認(rèn)”退出，完成腳本程序編寫(xiě)。在菜單項(xiàng)“文件”中選“進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境”或直接按工具條

33、中圖標(biāo)，進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境。4.8運(yùn)料小車(chē)的組態(tài)設(shè)計(jì)。當(dāng)程序開(kāi)始時(shí)，小車(chē)是裝滿料的，小車(chē)開(kāi)始前進(jìn)，此時(shí)組態(tài)界面的前進(jìn)顯示燈亮，直到小車(chē)卸料處（SQ2）自動(dòng)停下來(lái)卸料，此時(shí)組態(tài)界面的卸料顯示燈亮，經(jīng)過(guò)卸料所需設(shè)定的時(shí)間2延時(shí)后，車(chē)子開(kāi)始后退，此時(shí)組態(tài)界面的后退顯示燈亮，直到小車(chē)到達(dá)裝料處（SQ1）自動(dòng)停下來(lái)裝料，此時(shí)組態(tài)界面的裝料顯示燈亮，經(jīng)過(guò)裝料所需設(shè)定的時(shí)間1延時(shí)后，車(chē)子自動(dòng)的再次前進(jìn)送料，卸完料后車(chē)子又自動(dòng)返回裝料，如此自動(dòng)往返循環(huán)送料。當(dāng)輸入為停止信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)將停止運(yùn)行。在制作時(shí)共設(shè)置了4個(gè)按鈕,分別為裝料、前進(jìn)、卸料、后退。分別雙擊各按鈕，此時(shí)出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)選擇對(duì)話框。選擇觸動(dòng)鏈接 - 觸動(dòng)按鈕

34、- 動(dòng)作動(dòng)畫(huà)鏈接，此時(shí)出現(xiàn)觸動(dòng) -> 動(dòng)作腳本編輯器。確保選擇條件類(lèi)型 = 鼠標(biāo)左鍵/ 鍵按下時(shí)，此腳本在按下該按鈕之后產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作。分別輸入以下腳本，腳本程序請(qǐng)看附錄1.4.9運(yùn)行調(diào)試動(dòng)畫(huà)界面PLC動(dòng)畫(huà)界面如下圖所示，具體過(guò)程為：前進(jìn)（圖4-8） 裝料（圖4-9） 后退（圖4-10） 卸料（圖4-11）。圖4-8 小車(chē)前進(jìn)取料圖4-9 小車(chē)裝料圖4-10 小車(chē)后退圖4-11 小車(chē)卸料第五章 安裝調(diào)試過(guò)程51 安裝環(huán)境PLC適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，為了保證其可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，安裝時(shí)要注意周?chē)h(huán)境：溫度055度，濕度在35%85%之間，周?chē)鸁o(wú)易燃和腐蝕性氣體、過(guò)量的灰塵和金屬顆粒，避免過(guò)度的震

35、蕩和沖擊，避免太陽(yáng)光的直射和水的濺射等等。52 安裝注意事項(xiàng)PLC的所有單元都要在斷電的情況下進(jìn)行安裝和拆卸；切勿將導(dǎo)線頭、金屬屑落入機(jī)體內(nèi)；模塊周?chē)舫鲆欢ǖ目臻g，便于通風(fēng)和散熱；還有就是要盡量與產(chǎn)生高電子噪聲的設(shè)備（如變頻器）分開(kāi)。PLC具有很完善的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，借助自診斷程序的提示功能可以方便的找到出現(xiàn)故障的部件，更換后就可以恢復(fù)正常工作。實(shí)踐表明，外部設(shè)備的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PLC，所以對(duì)PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和檢查是必不可少的，一般每半年應(yīng)對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次周期性檢查。53 調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決辦法流程圖具有良好的可讀性，可以先看流程圖，然后再看程序，將程序仔細(xì)分析并預(yù)測(cè)結(jié)果，最后再上機(jī)運(yùn)行程序，觀察運(yùn)行結(jié)果，看是否符合控制要求。若出現(xiàn)問(wèn)題，請(qǐng)具體分析。如果是局部問(wèn)題，可充分利用監(jiān)控和預(yù)測(cè)功能進(jìn)行功能調(diào)試；如果是出現(xiàn)整體錯(cuò)誤，應(yīng)重新審核程序并進(jìn)行修改。對(duì)照編程原則和變成方法以及自己的編程思路進(jìn)行檢查。5.4 各狀態(tài)步的驅(qū)動(dòng)處理的檢查運(yùn)用監(jiān)控和測(cè)試手段，強(qiáng)制對(duì)應(yīng)的狀態(tài)元件激活，看負(fù)載是否能驅(qū)動(dòng)。如果能正常驅(qū)動(dòng)，表明驅(qū)動(dòng)正常，問(wèn)題在狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理上；如果不能驅(qū)動(dòng)，