【正文】 摘 要在現(xiàn)代工業(yè)控制中，中央監(jiān)控功能已被廣泛應用，而實現(xiàn)這一功能就是組態(tài)軟件與控制系統(tǒng)軟、硬件有機結合。本課題以MCGS組態(tài)軟件、MCGSTPC觸摸屏及OMRON的CPM2A型PLC實體為對象，實現(xiàn)MCGS組態(tài)軟件和歐姆龍PLC上的通訊單元建立串行通訊連接，從而達到在觸摸屏上操作PLC設備以及同步顯示PLC當前狀態(tài)的目的；研究特殊模塊的使用方法，實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換，并對具體過程進行控制以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，對其處理方法提供可參考數(shù)據(jù)與程序。本課題完成的主要工作：1) 實現(xiàn)MCGS組態(tài)軟件和硬件設備（OMRON PLC、MCGSTPC 觸摸屏）的串行通訊連接；2) 利用MCGS組態(tài)軟件和PLC的組態(tài)通信連接，實現(xiàn)觸摸屏對交通信號燈系統(tǒng)現(xiàn)場的實時監(jiān)控及同步模擬顯示功能；3) 利用MCGS組態(tài)軟件和PLC的組態(tài)通信連接，通過控制變頻器實現(xiàn)觸摸屏對電動機起動、制動、正轉、反轉、變頻調(diào)速等控制；4）利用Modbus協(xié)議實現(xiàn)控制器相互之間和其它設備之間的通信；5）系統(tǒng)控制部分均在MCGS連機運行環(huán)境上進行功能操作。關鍵字：可編程邏輯控制器，組態(tài)軟件，MCGSTPC，Modbus協(xié)議Development of Configuration Software on Industry Realtime monitoring systemABSTRACTIn modern industrial control, the central monitoring are the basic functions, and to implement this function we need the configuration software and control system software and the organic bination of hardware. Subject to the configuration software MCGS and touch screen MCGSTPC and OMRON39。s PLCbased entities CPM2A targeted implementation MCGS Omron PLC configuration software and the munication on serial munication connectivity units set up to achieve the operation of PLC showed that PLC equipment and sync the purpose of the current status in touch screen MCGSTPC。 Research on the use of special modules, analog implementation and Digital between the A/D conversion and D/A converter, and the specific process control and data acquisition, methods of treatment available for their reference data and procedures. The main work of this paper followes as:1）To implement munication connectivity between MCGS configuration software and hardware devices (OMRON PLC、touch screen MCGSTPC). 2）Using configuration software MCGS and configuration of the PLC munication connection at the scene of the traffic signal system control and synchronization of realtime analog display.3）Using configuration software MCGS and configuration of the PLC munication links, by controlling the frequency converter to achieve motor starting, braking, are transferred, such as reverse control,by controlling the frequency converter to achieve VVVF motor function.4）With MODBUS agreement, realize the munication between controller and other equipment5）System control at MCGS function configuration operation platform.Key words: PLC，MCGS，MODBUS，Configuration Software基于MCGS工業(yè)實時監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)0 引言由于PLC常用于工業(yè)現(xiàn)場控制,且無法通過顯示器觀察程序的執(zhí)行結果,因此,驗證PLC程序的正確與否,只能用PLC來控制相應的控制對象,以觀察控制結果是否正確。PLC的控制對象一般都具有體積大、份量重、價格貴、維護困難等特點,很難在實驗室配備,而組態(tài)軟件具有動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設備控制與輸出、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等強大功能，如果可以用計算機全真模擬被控對象,不但可以克服真實被控對象的缺點,而且也能解決無實際控制對象或由于經(jīng)費不足購置困難等一些問題。利用組態(tài)軟件還可以將模擬的控制對象通過串口或者以太網(wǎng)接口傳送到觸摸屏上，實現(xiàn)對控制對象的遠程監(jiān)控。同時Modbus是目前工業(yè)領域全球最流行的協(xié)議，此協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS23RS42RS485和以太網(wǎng)設備[1]。許多工業(yè)設備，包括PLC，DCS，智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為他們之間的通訊標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡，進行集中監(jiān)控。 當在網(wǎng)絡上通信時，Modbus協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應，控制器將生成應答并使用Modbus協(xié)議發(fā)送給詢問方。本課題就以MCGS組態(tài)軟件、MCGSTPC觸摸屏及OMRON的CPM2A型PLC實體為對象，實現(xiàn)組態(tài)軟件和觸摸屏、PLC上的通訊單元建立串行通訊連接，利用實驗室現(xiàn)有試驗裝置，設計實驗來研究組態(tài)軟件在PLC電氣控制上的應用。并且利用RS232/RS485接口換口實現(xiàn)MODBUS通訊協(xié)議完成MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控下的溫控顯示。1 組態(tài)軟件與PLC在自動控制技術中的應用 組態(tài)軟件的發(fā)展與應用從上個世紀90年代以來，隨著科學技術的迅速發(fā)展，人們的生產(chǎn)行為、生活方式都發(fā)生了重大的變化，作為生活生產(chǎn)中非常重要的一項技術即監(jiān)控技術的重要性正在逐漸被人們所認識和重視。早期的監(jiān)控系統(tǒng)，采用大型儀表集中對各個重要設備的狀態(tài)進行監(jiān)視，并通過操作盤來進行集中式操作。在現(xiàn)代工業(yè)控制中，中央監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)漸漸成為主流。它是以監(jiān)測控制計算機為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機構與被監(jiān)測控制的對象（生產(chǎn)過程）共同構成的整體。在該系統(tǒng)中，計算機實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的檢測、監(jiān)督和控制功能。在現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)和管理中，大量的物理量、環(huán)境參數(shù)、工藝數(shù)據(jù)、特性參數(shù)需要進行實時檢測、監(jiān)督管理和自動控制。這里我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)這一功能采用是組態(tài)軟件與歐姆龍PLC硬件的有機結合。 由于DCS系統(tǒng)龐大且昂貴，使得DCS系統(tǒng)只能進入石化、冶金等大型行業(yè)，對于諸多中小型項目都不適合。同時，隨著智能控制器的使用，特別是PLC的大量使用，越來越多的客戶需要監(jiān)控這些智能裝置的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，以便及時了解現(xiàn)場信息。針對這些要求，各大硬件裝置的廠家都開發(fā)出針對他們各自設備的參數(shù)顯示、設置和狀態(tài)監(jiān)控軟件，一方面可以作為產(chǎn)品的檢測軟件，另一方面可以作為在運行時候的系統(tǒng)監(jiān)控軟件。隨著開發(fā)的功能越來越多，支持的設備種類也增加了，有些軟件可以單獨銷售，這成為最早組態(tài)軟件的雛形，而軟件廠商也看到這個商機，開發(fā)出支持多種廠家設備的軟件，專門用于自動化流程的監(jiān)控，成為較為通用的監(jiān)控軟件，國內(nèi)一般叫組態(tài)軟件。組態(tài)軟件是指在軟件領域內(nèi)，操作人員根據(jù)應用對象及控制任務的要求，配置（包括對象的定義，制作和編輯，對象狀態(tài)特征屬性參數(shù)的設定等）用戶應用軟件的過程，即使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到讓計算機或軟件按照預先設置自動執(zhí)行特定任務、滿足使用者要求的目的，也就是把組態(tài)軟件視為“應用程序生成器” [3]。從應用角度講組態(tài)軟件是完成系統(tǒng)硬件與軟件溝通、建立現(xiàn)場與監(jiān)控層溝通的人機界面的軟件平臺，它主要應用于工業(yè)自動化領域，但又不僅僅局限于此。伴隨著集散控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，組態(tài)軟件己引入工業(yè)控制系統(tǒng)。在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中存在著兩大類可變因素：一是操作人員需求的變化：二是被控制對象狀態(tài)的變化及被控對象所使用的硬件變化。而組態(tài)軟件正是在保持軟件平臺執(zhí)行代碼不變的基礎上，通過改變軟件配置信息適應兩大不同系統(tǒng)對兩大因素的要求，構建新的監(jiān)控系統(tǒng)的平臺軟件。組態(tài)軟件從總體結構上看一般都是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境(或稱組態(tài)環(huán)境)與系統(tǒng)運行環(huán)境兩大部分組成。開發(fā)環(huán)境是自動化工程設計師為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進行應用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境，通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運行環(huán)境運行時使用。系統(tǒng)運行環(huán)境是將目標應用程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行時使用的,是直接針對現(xiàn)場操作使用的。 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運行環(huán)境之間的聯(lián)系紐帶是實時數(shù)據(jù)庫。 組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境關系圖隨著時代的發(fā)展，組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展，逐步發(fā)展為ERP/MRP系統(tǒng)與廣域的監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以作為獨立的小型生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)或是作為現(xiàn)場監(jiān)控層提供數(shù)據(jù)給大型的ERP系統(tǒng)。嵌入式方向也是組態(tài)軟件發(fā)展的一個重要方向，與傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的不同具有多任務的操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)復雜功能，人機交互功能大大增強。在未來的工業(yè)控制當中組態(tài)軟件將實現(xiàn)控制組態(tài)與圖形組態(tài)相結合，發(fā)展出一體化的工控組態(tài)系統(tǒng)，可以在組態(tài)軟件中集成IEC611313的功能，引入梯形圖、FBD（功能塊圖）等標準編程語言，保留腳本語言的優(yōu)勢。用戶的需求是促使技術不斷進步的動力，在組態(tài)軟件上這種趨勢體現(xiàn)得尤為明顯，未來的組態(tài)軟件將會提供更加強大的組態(tài)功能。組態(tài)軟件的產(chǎn)品眾多，國外產(chǎn)品主要有InTouch、IFix、WinCC等，國內(nèi)產(chǎn)品主要有三維力控、組態(tài)王、MCGS等本課題選用的是MCGS組態(tài)軟件。 什么是MCGSMCGS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)測領域服務的通用計算機系統(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[3]。它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領域有著更廣泛的應用。 而且MCGS組態(tài)軟件提供了一套完善的網(wǎng)絡機制，可通過TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將計算機與觸摸屏或者計算機之間連接起來，構成分布式網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡事件的快速傳遞。分布式網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺計算機都要安裝一套MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS把各種網(wǎng)絡形式，以父設備構件和子設備構件的形式，供用戶調(diào)用，并進行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設置。 PLC的定義和控制功能可編程控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā)的產(chǎn)品，并逐步發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術，計算機技術，通信技術為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器(Programmable Controller)簡PC。但是為了避免與個人計算機的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。關于PLC的定義很多，其中，在1985年1月國際電工委員會(IEC)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義:“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的或模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程[3]?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P設備，都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形聯(lián)成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”在早期的工業(yè)生產(chǎn)過程中，PLC作為大量開關量順序控制，利用邏輯條件進行順序動作，及邏輯關系進行連鎖保護動作控制。這是 PLC最基本的應用領域,取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng),實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機控制、多機群控和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應用實例，如機床電氣控制、起重機、電梯的控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器（電視機、冰箱、洗衣機等）自動裝配線的控制、汽車、化工、造紙自動生產(chǎn)線的控制等。 目前，很多 PLC都具有模擬量處理功能，通過模擬量I/O模塊可對溫度、壓力、速度、流量等連續(xù)變化的模擬量進行控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環(huán)控制功能