【文章內(nèi)容簡介】 Kp=30 Ki=10 Kd=0 徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第三章 軟件部分的實(shí)現(xiàn) MCGS 組態(tài)軟件 組態(tài)軟件的介紹 組態(tài)軟件，又稱監(jiān)控組態(tài)軟件，譯自英文 SCADA,即 Supervision,Control and Data Aquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 ),組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng) (RTU System,Remote Terminal Unit)。 組態(tài)軟件是指 一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。 組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的 HMI（人機(jī)接口軟件， Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)使用戶能快速建立自己的 HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長，效率低， 可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對 I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。 國 內(nèi) 組態(tài)軟件 的比較與選擇 ForceControl 力控 的設(shè)計(jì)避免了目前市場上各類軟件不是操作過于復(fù)雜或者就是功 能過徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 于簡單的弊病，在提高產(chǎn)品功能的前提下，即保證了產(chǎn)品的靈活性，又保證了使用的簡單性，使您快速構(gòu)建工業(yè)項(xiàng)目。 三維力控的軟件構(gòu)架是國際上最先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫，界面，數(shù)據(jù)采集三者分離的結(jié)構(gòu)，真正實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程處理。優(yōu)勢在大點(diǎn)數(shù)多種設(shè)備的采集工程。 (Monitor and Control Generated System): 通用版是北京昆侖通態(tài)數(shù)十位軟件開發(fā)精英，歷時(shí)整整一年時(shí)間，辛勤耕耘的結(jié)晶， 通用版無論在界面的友好性、內(nèi)部功能的強(qiáng)大性、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、用戶的使用性 以及設(shè)計(jì)理念上都有一個(gè)質(zhì)的飛躍，是國內(nèi)組態(tài)軟件行業(yè)劃時(shí)代的產(chǎn)品，必將帶領(lǐng)國內(nèi)的組態(tài)軟件上一個(gè)新的臺(tái)階。 主要指標(biāo)： 全中文可視化組態(tài)軟件，簡潔、大方，使用方便靈活 完善的中文在線幫助系統(tǒng)和多媒體教程 真正的 32位程序，支持多任務(wù)、多線程，運(yùn)行于 Win95/98/NT/2022 平臺(tái) 提供近百種繪圖工具和基本圖符，快速構(gòu)造圖形界面 支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、 PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等 700多種國內(nèi)外眾多常用設(shè)備 支持溫控曲線、計(jì)劃曲線、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、 XY曲線等多種工控曲線 支持 ODBC接口，可與 SQL Server、 Oracle、 Access等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫互聯(lián) 支持 OPC接口、 DDE接口和 OLE技術(shù)，可方便的與其他各種程序和設(shè)備互聯(lián) 提供漸進(jìn)色、旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫、透明位圖、流動(dòng)塊等多種動(dòng)畫方式，可以達(dá)到良好的動(dòng)畫效果 上千個(gè)精美的圖庫元件，保證快速的構(gòu)建精美的動(dòng)畫效果 功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫同步構(gòu)建，保證多個(gè)系統(tǒng)完美結(jié)合 完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，可以支持最新流行的各種通訊方式，包括電話通訊網(wǎng)，寬帶通訊網(wǎng)， ISDN通訊網(wǎng)， GPRS通訊網(wǎng)和無線通訊網(wǎng) (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 ， 能夠在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理。以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 報(bào)表輸出等多種方式。向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。充分利用 windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性 ， 在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。 組態(tài)軟件的應(yīng)用 利用 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。在設(shè)備組態(tài)窗口中選 擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備．添加 三菱 FX2N， 正確設(shè)置其屬性。 正確設(shè)置組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)變量設(shè)備通道的連接，即可實(shí)現(xiàn) PLC與組態(tài)軟件的通訊。將 PLC中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，使電腦對 PLC發(fā)出 的信號有響應(yīng)。在 MCGS組態(tài)軟件的用戶窗口中，制作一個(gè)動(dòng)畫界面。在界面上設(shè)置各個(gè)控件的屬性，使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動(dòng)作，檢驗(yàn)和測試電梯 PLC 控制系統(tǒng)對電梯的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。 MCGS用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面．組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象 或 結(jié)構(gòu) ?？梢詫?shí) 時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。 MCGS 軟件編程 “基于 PLC的壓力過程控制系統(tǒng)”界面分成三個(gè)部分，分別是“壓力過程控制系統(tǒng)”（圖 ）、“實(shí)時(shí)曲線”（圖 ）和“ PID”（圖 ）。 圖 壓力過程控制系統(tǒng) 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 “壓力過程控制系統(tǒng)界面”的出現(xiàn)使得原本復(fù)雜系統(tǒng)變得一目了然，它直觀地展現(xiàn)了串級系統(tǒng)的工作方法和連接方法。流動(dòng)塊的動(dòng)作形象地展示了氣體在管道中和壓力罐中的流動(dòng)方式。兩個(gè)壓力表則能更加清楚地顯示壓力的變化。 圖 實(shí)時(shí)曲線 “實(shí)時(shí)曲線”界面能清楚地顯示壓力變化 的曲線，使壓力過程的變化更加直觀?？刂魄€的顯示使得我們對控制方式和有更深入的了解，從而可以通過所學(xué)習(xí)的知識更好地改善系統(tǒng)。 圖 PID控制 “ PID控制”界面顯示了系統(tǒng)在進(jìn)行比例積分微分控制時(shí)當(dāng)前的 PID值 徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 MCGS 軟件連接設(shè)置 MCGS通過通訊模塊與三菱 FX系列的 PLC設(shè)備進(jìn)行通訊， MCGS通過上位機(jī)中的串行口設(shè)備和 PLC上的通訊單元（通訊模塊）建立串行通訊連接，從而達(dá)到操作 PLC設(shè)備的目的。 1．硬件連接類型： RS485通信用擴(kuò)展模塊 FX0N485ADP FX0N用，若連上 FX2NCNVBD則可以和 FX2N使用。 FX2N485BD FX2N用。 雙絞線連接 在 RS485/422 UNIT 中 SDA 與 SDB 和 RDA與 RDB間接電阻（ 300歐姆），雙絞線在485BD側(cè)的屏蔽線要接地（ 100歐姆或更低）。 單絞線連接 在單絞線連接時(shí) RS485/422 UNIT中 SDA與 RDA短接， SDB與 RDB短接， RDA與 RDB之間要接 100歐姆左右的電阻。 485BD的 SDA與 RDA短接， SDB與 RDB短接， FX系列 PLC支持無協(xié)議的 RS232和 RS485通 信協(xié)議兩種通信方式。 PLC的默認(rèn)設(shè)置是只支持 RS232通信，所以要使用 RS485通信協(xié)議，必須事先用 RS232（即 PLC的編程口）通信，設(shè)置寄存器 PLC D8120寄存器，因此必須具有編程電纜一條。 2．系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置 D8120=H0086表示 9600， 7，偶校驗(yàn)， 1位停止位，無命令頭和命令尾，整個(gè)命令不加校驗(yàn)和，無協(xié)議的通信方式， FX系列 PLC在掉電后 D8120恢復(fù)成 H0086，所以此時(shí)不能用 RS485通信，必須用編程軟件或 RS232設(shè)備驅(qū)動(dòng)更改 D8120，使其設(shè)置成 RS485通信方式。 3． RS485通 信設(shè)置 RS485通信時(shí)最好設(shè)置成 9600波特率， 7，偶校驗(yàn)， 2位停止位 若是采用協(xié)議 1，不加校驗(yàn)和 則向寄存器 D8120中寫 H408E 若是采用協(xié)議 1，加校驗(yàn)和 則向寄存器 D8120中寫 H608E 若是采用協(xié)議 4，不加校驗(yàn)和 則向寄存器 D8120中寫 HC08E 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 若是采用協(xié)議 4，加校驗(yàn)和 則向寄存器 D8120中寫 HE08E 需要注意的是， FX系列的 PLC掉電后不能保存 D8120中的數(shù)據(jù)，解決的辦法是，使用 D000D255中的一個(gè)寄 存器，把通信參數(shù)放在這里面，當(dāng)上電后將寄存器中的數(shù)據(jù)移到 D8120中，在 FX2N系列的 PLC中可以保存 D8120中的數(shù)據(jù)，所以不需要這一步，相反在設(shè)置完 D8120后需要把 PLC的電源切斷，在上電則設(shè)置的參數(shù)才能有效。 4．地址設(shè)置 若 485總線上掛有多個(gè) PLC，則必須設(shè)置 D8121，系統(tǒng)默認(rèn)的地址為 0。 地址的設(shè)置可以用編程軟件，或使用本設(shè)備構(gòu)件來設(shè)置。若用本構(gòu)件來設(shè)置時(shí)，請?zhí)砑?D8121寄存器，然后往寄存器中寫數(shù)就可以了。（如圖 ） 圖 通信設(shè)備屬性設(shè)置 由于系統(tǒng)中僅連接一個(gè) PLC，所以 將設(shè)備地址設(shè)置為“ 0”。 5．串口設(shè)置 三菱 FX系列串口設(shè)備必須掛接在通用串口父設(shè)備下，通用串口父設(shè)備在通用設(shè)備構(gòu)件中。通用串口父設(shè)備是用來設(shè)置上位機(jī)與具體設(shè)備連接的通信參數(shù)和通信端口的。必須要注意的是，通信參數(shù)必須設(shè)置成與 PLC的設(shè)置一樣，否則就無法進(jìn)行通信。（如圖 ）只有將串口的各個(gè)屬性設(shè)置正確，才能使 MCGS與 PLC設(shè)備正確連接、達(dá)到監(jiān)控的效果。 徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 串口設(shè)備設(shè)置 FX2N系列串口的屬性包括 內(nèi)部屬性：用來設(shè)置組態(tài)要具體操作的寄存器。 設(shè)備名稱：可根據(jù)需要來對設(shè)備進(jìn)行重新命名，但不能和設(shè) 備窗口中已有的其它設(shè)備構(gòu)件同名。 采集周期：為運(yùn)行時(shí)， MCGS對設(shè)備進(jìn)行操作的時(shí)間周期，單位為毫秒，一般在靜態(tài)測量時(shí)設(shè)為 1000ms，在快速測量時(shí)設(shè)為 200ms。 初始工作狀態(tài)：用于設(shè)置設(shè)備的起始工作狀態(tài)，設(shè)置為啟動(dòng)時(shí)，在進(jìn)入 MCGS運(yùn)行環(huán)境時(shí)， MCGS即自動(dòng)開始對設(shè)備進(jìn)行操作，設(shè)置為停止時(shí)， MCGS不對設(shè)備進(jìn)行操作，但可以用 MCGS的設(shè)備操作函數(shù)和策略在 MCGS運(yùn)行環(huán)境中啟動(dòng)或停止設(shè)備。 設(shè)備地址： 485通信必須個(gè)每個(gè) PLC設(shè)置一個(gè)地址，若有多個(gè) PLC，可以同時(shí)在一個(gè)串口父設(shè)備下掛多個(gè)相同的設(shè)備，而以 PLC的地址來區(qū)別。 是否求校驗(yàn)：若在設(shè)置 D8120中設(shè)置了有求校驗(yàn)和，這選擇求校驗(yàn)，默認(rèn)為不求校驗(yàn)。 協(xié)議格式： 485通信有兩種協(xié)議格式，默認(rèn)為 0－協(xié)議 1，還有一種是 1－協(xié)議 4，根據(jù) D8120而作出相應(yīng)選擇。 內(nèi)部屬性用于設(shè)置 PLC的讀寫通道，以便后面進(jìn)行設(shè)備通道連接，從而把設(shè)備中的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的指定數(shù)據(jù)對象或把數(shù)據(jù)對象的值送入設(shè)備指定的通道輸出。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 當(dāng)?shù)谝淮螁?dòng)設(shè)備工作時(shí)，先把 PLC中的數(shù)據(jù)讀回來，之后本設(shè)備會(huì)將變化的值往下寫，這種操作的目的是防止用戶 PLC程序中有些通道的數(shù)據(jù)在計(jì) 算機(jī)第一次啟動(dòng)，或計(jì)算機(jī)中途死機(jī)時(shí)不能復(fù)位。 設(shè)備中可操作 PLC寄存器列表： X輸入繼電器 (位操作只讀 ) ； Y輸出繼電器 (位操作，可讀可寫 )； M中間繼電器 (位操作，可讀可寫 )； D變量存儲(chǔ)器 (字，雙字，浮點(diǎn)，可讀可寫 )； 對其他的寄存器請使用 D寄存器，或 M繼電器導(dǎo)動(dòng)。（如圖 ） 圖 設(shè)備的內(nèi)部屬性 增加通道： 單擊設(shè)備基本屬性中的“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”在打開的屬性頁中按“增加通道”按鈕，彈出增加通道窗口。 徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 串口基本屬性設(shè)置 在增加通道的屬性頁面上，可以對繼電器類型進(jìn)行選擇。選 擇要對 PLC中的那個(gè)繼電器區(qū)或寄存器區(qū)進(jìn)行操作即選擇通道類型 ,可以選擇是只讀，只寫，還是讀寫，軟件默認(rèn)狀態(tài)是只讀。選擇操作繼電器區(qū)或寄存器區(qū)的什么地方即輸入通道地址，比如，要以字操作的方式讀或?qū)?DW15，則在輸入通道地址中寫 15。選擇通道地址中的哪一位 (007)或一次操作 1個(gè)字 16位或 2個(gè)字 32位，或浮點(diǎn)。同時(shí)也可以設(shè)置一次連續(xù)增加多少個(gè) PLC通道。 設(shè)備調(diào)試在構(gòu)件屬性窗口的“設(shè)備調(diào)試”屬性頁中進(jìn)行，以檢查和測試本構(gòu)件和 PLC的通訊連接工作是否工作，在進(jìn)行調(diào)試前，要先對通訊單元的各種跳線進(jìn)行 設(shè)置，計(jì)算機(jī)和通訊單元之間的通訊線也要正確連接。 MCGS對 PLC設(shè)備的調(diào)試分為讀和寫兩個(gè)部分： 1． 如果在“通道連接”屬性頁中顯示的是讀 PLC通道，則在“設(shè)備調(diào)試”屬性頁中顯示的是 PLC中這些指定單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)； 2． 如果在“通道連接”屬性頁中顯示的是寫 PLC通道，則在“設(shè)備調(diào)試”屬性頁中把對應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到指定單元 PLC中。 對開關(guān)量輸入輸出通道，在對應(yīng)值一列顯示的是開關(guān)量狀態(tài)，為 0表示關(guān)，為 1表示開。對輸出通道，在對應(yīng)值一列中，當(dāng)用鼠標(biāo)左鍵按下時(shí)，對應(yīng)通道的輸出狀態(tài)為 1，松開鼠標(biāo)左鍵時(shí)，輸出狀態(tài)為 0。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 設(shè)備調(diào)試時(shí)各個(gè)對象的屬性