【正文】 ..............(39) 連接調(diào)試 .................................................................................................................(41)6 結(jié)論 ...............................................................................................(44)目錄iii致謝 .....................................................................................................(45)參考文獻 .............................................................................................(46)1 緒論1 緒論 引言每當夜幕降臨，樓宇上、道路旁繽紛奪目的霓虹燈廣告，構(gòu)筑了一道璀燦的城市夜景，作為主角 —— 霓虹燈功不可沒，而可編程序控制器是專用于工業(yè)控制的工業(yè)計算機，是現(xiàn)代化工業(yè)的三大支柱之一。長期以來，PLC 始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用，其主要原因在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。但在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當被控對象一旦變動，就必須修改控制系統(tǒng)源程序，導致開發(fā)周期長。組態(tài)軟件的出現(xiàn)解決了這個問題，通過 MCGS 組態(tài)軟件仿真 PLC 的控制對象， （ 我們不需要實物而通過微機的顯示器就可以檢驗所編程序的正確與否和執(zhí)行結(jié)果。 組態(tài)軟件的發(fā)展新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)，具有適應(yīng)性強、開發(fā)性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等明顯優(yōu)點。組態(tài)軟件指數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面和簡潔的使用方法，并同時支持各種硬件廠家的計算機和 I/O 產(chǎn)品。目前世界上不少專業(yè)廠商提供各種組態(tài)軟件產(chǎn)品。 組態(tài)軟件在我國的發(fā)展歷程 最早開發(fā)的通用組態(tài)軟件是 DOS 環(huán)境下的組態(tài)軟件，其特點是具有簡單的人機界面、圖庫、繪圖工具箱等基本功能。隨著 Windows 的廣泛應(yīng)用，Windows 環(huán)境下的組態(tài)軟件與 DOS 環(huán)境下的組態(tài)軟件成為主流。與 DOS 環(huán)境下的組態(tài)軟件相比，其最突出的特點是圖形功能有了很大的增強。國外很多優(yōu)秀通用組態(tài)軟件是在英文狀態(tài)下開發(fā)的，對國內(nèi)而言，它具有應(yīng)用時間長，用戶界面不理想，不支持國內(nèi)普遍使用的硬件設(shè)備，這些正是國外通用組態(tài)軟件在國內(nèi)部能廣泛應(yīng)用的原因。隨著國內(nèi)計算機水平和工業(yè)自動化水平的不斷提高，近年來，一些技術(shù)力量雄厚的高科技公司相繼開發(fā)出了適合國內(nèi)使用的通用組態(tài)軟件。MCGS 組態(tài)軟件就是其中的一種。西安工業(yè)大學學士學位論文2 流行的組態(tài)軟件目前中國市場上的組態(tài)軟件產(chǎn)品按廠商劃分大致可以分為三類：國外專業(yè)軟件廠商提供的產(chǎn)品；國外硬件和系統(tǒng)廠商提供的產(chǎn)品；國內(nèi)自行開發(fā)的國產(chǎn)化產(chǎn)品。近年來國外一些著名硬件或系統(tǒng)廠商亦推出了日趨成熟的組態(tài)軟件產(chǎn)品，如美國 GE 公司的 Cimplicity,德國西門子公司的 WinCC 等 [1]。這些軟件一改過去僅為其本身硬件配套的 OEM 形式，通過大力加強對其它硬件產(chǎn)品的驅(qū)動支持和軟件內(nèi)部的各種功能，而發(fā)展成為專業(yè)化的通用組態(tài)軟件。 本文主要研究內(nèi)容課題主要內(nèi)容為霓虹燈仿真系統(tǒng)的設(shè)計，組態(tài)軟件主要用于實現(xiàn)實時監(jiān)控；同時編制相應(yīng)的腳本程序完成控制功能。仿真系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分組成。上、下位機通過串行口進行通信交換數(shù)據(jù)。上位機利用 PC 機，下位機利用三菱的 PLC 。上位機內(nèi)裝 MCGS 組態(tài)軟件和三菱編程軟件。MCGS 組態(tài)軟件用以制作仿真畫面、編寫仿真程序并與下位機進行通信。本界面需實現(xiàn)的控制要求為：a 主要是控制“西安” ， “工業(yè)” ， “大學” ， “50”， “周年”5 個字形霓虹燈的閃亮過程，具體實現(xiàn)的控制功能為：5 個燈依次點亮后閃三閃，再沿相反的方向依次熄滅；字燈下兩個燈輪流閃亮；利用組態(tài)設(shè)置周圍的燈配合閃爍。5個字燈對應(yīng)于 PLC 的 5 個輸出結(jié)點 Y0～Y4,下面的兩個燈對應(yīng)于 Y5，Y6 。每個輸出結(jié)點的輸出值“0”或“1”對應(yīng)于燈的滅與亮。b 要求按動“開始”按鈕時燈按控制要求依次點亮或熄滅，并循環(huán)往復，當按動“停止” 按鈕時霓虹燈全部熄滅。c 當沒有連接 PLC 時，利用腳本程序也可以完成霓虹燈的控制功能。由于涉及到燈亮滅的時間，所以需要使用組態(tài)軟件內(nèi)部的定時器。 課題研究意義長期以來， PLC 始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。但在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當被控對象一旦變動，就必須修改控制系統(tǒng)源程序，導致開發(fā)周期長 [2]。組態(tài)軟件的出現(xiàn)解決了這個問題，使用戶能通過自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動控制目的。另一方面，組態(tài)軟件還可以用于教學實驗中。由于條件所限，學?？赡軣o法提供一些實驗設(shè)備，同學們通過試驗只能看到 I/O 口的輸入輸出情況，驗證程序的西安工業(yè)大學學士學位論文3正確性。運用組態(tài)軟件就可以讓同學們看到直觀生動的實驗結(jié)果，使得理論和實際得到了完美的結(jié)合。2 MCGS 組態(tài)軟件功能簡介32 MCGS 組態(tài)軟件功能簡介MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。MCGS 工控組態(tài)軟件是一套 32 位工控組態(tài)軟件，可穩(wěn)定運行于 Windows95/98/NT 操作系統(tǒng)，集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機熱備、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身，并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備。 MCGS 組態(tài)軟件的功能和特點MCGS 即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)，英文全稱為 Monitor and Control Generated System。MCGS 是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領(lǐng)域服務(wù)的通用計算機系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。MCGS 工控組態(tài)軟件的功能和特點可歸納如下：? 概念簡單，易于理解和使用。普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓就能正確掌握、快速完成多數(shù)簡單工程項目的監(jiān)控程序設(shè)計和運行操作。用戶可避開復雜的計算機軟硬件問題，集中精力解決工程本身的問題，按照系統(tǒng)的規(guī)定，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機監(jiān)控系統(tǒng)。? 功能齊全，便于方案設(shè)計。MCGS 為解決工程監(jiān)控問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出、曲線顯示等各個環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件和常用圖形庫可供選用，用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，進行方案設(shè)計和組態(tài)配置，即可生成用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。? 實時性與并行處理。MCGS 充分利用了 Windows 操作平臺的多任務(wù)、按優(yōu)先級分時操作的功能，使 PC 機廣泛應(yīng)用于工程測控領(lǐng)域成為可能。工程作業(yè)中，大量的數(shù)據(jù)和信息需要及時收集，即時處理，在計算機測控技術(shù)領(lǐng)域稱其為實時性任務(wù)關(guān)鍵任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動和異常處理等。另外許多工作則是非實時性的，或稱為非時間關(guān)鍵任務(wù)，如畫面顯示，可在主機運行周期時間內(nèi)插空進行。而像打印數(shù)據(jù)一類的工作，可運行于后臺，稱為脫機作業(yè)。MCGS 是真正的 32 位系統(tǒng)，可同時運行于 Microsoft Windows95，98 和Microsoft Windows NT 平臺，以線程為單位進行分時并行處理。西安工業(yè)大學學士學位論文5? 建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運行。 MCGS組態(tài)軟件由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構(gòu)成。其中的“實時數(shù)據(jù)庫”是整個系統(tǒng)的核心。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時，每一部分均可分別進行組態(tài)配置，獨立建造，互不相干；而在系統(tǒng)運行過程中，各個部分都通過實時數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，形成互相關(guān)聯(lián)的整體。實時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)。各個部件獨立地向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯控制。? 設(shè)立“設(shè)備工具箱”，針對外部設(shè)備的特征，用戶從中選擇某種 “構(gòu)件”，設(shè)置于設(shè)備窗口內(nèi)，賦予相關(guān)的屬性，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，即可實現(xiàn)對該種設(shè)備的驅(qū)動和控制。不同的設(shè)備對應(yīng)于不同的構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實時數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，而建立時又是相互獨立的，即對某一構(gòu)件的操作或改動，不影響其它構(gòu)件和整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從這一意義上講，MCGS 是一個“設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，用戶不必因外部設(shè)備局部改動，而影響整個系統(tǒng)。? “面向窗口”的設(shè)計方法，增加了可視性和可操作性。以窗口為單位，構(gòu)造用戶運行系統(tǒng)的圖形界面，使得 MCGS 的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。用戶可以使用系統(tǒng)的缺省構(gòu)架，也可以根據(jù)需要自己組態(tài)配置，生成各種類型和風格的圖形界面，包括 DOS 風格的圖形界面、標準 Windows 風格的圖形界面以及帶有動畫效果的工具條和狀態(tài)條。? 利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復雜生動的動態(tài)畫面。以圖象、圖符、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運行中的的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等有關(guān)信息。用變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等多種手段，增強畫面的動態(tài)顯示效果。圖元、圖符對象定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，即可實現(xiàn)動畫效果。同時，MCGS 為用戶提供了豐富的動畫構(gòu)件，模擬工程控制與實時監(jiān)測作業(yè)中常用的物理器件的動作和功能。每個動畫構(gòu)件都對應(yīng)一個特定的動畫功能。如：實時曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。? 引入“運行策略”的概念。復雜的工程作業(yè)，運行流程都是多分支的。用傳統(tǒng)的編程方法實現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯。MCGS 開辟了“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”，用圖形化的方法構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，實現(xiàn)自由、精確地控制運行流程，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。同時，也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴展系統(tǒng)的功能。? MCGS 系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要的功能部件以構(gòu)件的形式來構(gòu)造。不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、西安工業(yè)大學學士學位論文6動畫構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了 MCGS 系統(tǒng)三大部分（設(shè)備驅(qū)動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。用戶也可以根據(jù)需要，定制特定類型構(gòu)件，使 MCGS 系統(tǒng)功能得到擴充。這種充分利用“面向?qū)ο蟆钡募夹g(shù)，大大提高了系統(tǒng)的可維護性和可擴充性。? 支持 OLE Automation 技術(shù)。MCGS 允許用戶在 Visual Basic 中操作 MCGS中的對象，提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用編制特定的功能構(gòu)件來擴充系統(tǒng)的功能。? MCGS 中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫；運行時，數(shù)據(jù)對象、報警信息的存儲也是一個數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率，同時，也使其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。? 設(shè)立“對象元件庫”，解決了組態(tài)結(jié)果的積累和重新利用問題。所謂對象元件庫，實際上是分類存儲各種組態(tài)對象的圖庫。組態(tài)時，可把制作完好的對象（包括圖形對象，窗口對象，策略對象，以至位圖文件等等）以元件的形式存入圖庫中，也可把元件庫中的各種對象取出，直接為當前的工程所用。隨著工作的積累，對象元件庫將日益擴大和豐富，組態(tài)工作將會變得越來越簡單方便。? 提供對網(wǎng)絡(luò)的支持?？紤]到工控系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢， MCGS 充分運用現(xiàn)今發(fā)展的 DCCW(Distributed Computer Cooperator Work)技術(shù)，即分布式計算機協(xié)同工作方式，來使分散在不同現(xiàn)場之間的采集系統(tǒng)和工作站之間協(xié)同工作。通過 MCGS，不同的工作站之間可以實時交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由“MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“MCGS 運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密聯(lián)系。MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序 支持，其存放于MCGS 目錄的 Program 子目錄中。用戶在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg 的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與 MCGS 運行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。MCGS 運行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運行環(huán)境，西安工業(yè)大學學士學位論文7由可執(zhí)行程序 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。見圖 。 圖 整體結(jié)構(gòu)圖 M