【文章內容簡介】 的控制方式CPU通過接口對外設進行控制的方式有以下幾種： （1）程序查詢方式 這種方式下，CPU通過I/O指令詢問指定外設當前的狀態(tài)，如果外設準備就緒，則進行數(shù)據的輸入或輸出，否則CPU等待，循環(huán)查詢。 這種方式的優(yōu)點是結構簡單，只需要少量的硬件電路即可，缺點是由于CPU的速度遠遠高于外設，因此通常處于等待狀態(tài)，工作效率很低 （2）中斷處理方式 在這種方式下，CPU不再被動等待，而是可以執(zhí)行其他程序，一旦外設為數(shù)據交換準備就緒，可以向CPU提出服務請求，CPU如果響應該請求，便暫時停止當前程序的執(zhí)行，轉去執(zhí)行與該請求對應的服務程序，完成后，再繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。 中斷處理方式的優(yōu)點是顯而易見的，它不但為CPU省去了查詢外設狀態(tài)和等待外設就緒所花費的時間，提高了CPU的工作效率，還滿足了外設的實時要求。但需要為每個I/O設備分配一個中斷請求號和相應的中斷服務程序，此外還需要一個中斷控制器（I/O接口芯片）管理I/O設備提出的中斷請求，例如設置中斷屏蔽、中斷請求優(yōu)先級等。 中斷處理方式的缺點是每傳送一個字符都要進行中斷，啟動中斷控制器，還要保留和恢復現(xiàn)場以便能繼續(xù)原程序的執(zhí)行，花費的工作量很大，這樣如果需要大量數(shù)據交換，系統(tǒng)的性能會很低。　　 變頻器 變頻器的工作原理我們知道，交流電動機的同步轉速表達式（31）：n＝60 f(1－s)/p (31)式中 n———異步電動機的轉速； f———異步電動機的頻率； s———電動機轉差率； p———電動機極對數(shù)。 由式(31)可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。變頻器的作用主要有以下幾方面：變頻節(jié)能。目前市場中變頻器主要以對風機和水泵的調速來實現(xiàn)節(jié)能。以風機和泵類為例，能夠清楚地計算出變頻器所具有的節(jié)能空間。根據電流力學知識可知，P（功率）=Q（流量）H（壓力）。流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比。理論上功率P與轉速N的立方成正比。例如一個功率為P0=55KW的電動機，當轉速下降到原轉速的4/5時，由P=（4/5）3P0=64/12555=，節(jié)電率為48%，當轉速下降到原來的1/2時，P=（1/2）3P0=1/855=，%。軟啟動功能。當電機為直接啟動時，啟動電流為額定電流的57倍，這樣會對設備和電網造成嚴重的沖擊，對電網容量提出很高的要求。采用變頻器后。減輕了對電網的沖擊，提高了設備的使用壽命。調速作用。在很多應用場合，由于工藝的要求，需要平滑地調速，此時，變頻器的應用必不可少。提高電網功率因數(shù)。無功功率增加了線路的損耗和設備的發(fā)熱，從而會導致大量的電能消耗在線路當中，設備使用率下降。變頻設備使用后，不但減少了電網線路上的損耗，同時可以提高電網的功率因數(shù)。 MCGS MCGS概況MCGS (Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft（各種32位Windows平臺上）運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線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。 MCGS的主要特點和基本功能簡單靈活的可視化操作界面。MCGS采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習慣和要求，以窗口為單位，構造用戶運行系統(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)的缺省構架，也可以根據需要自己組態(tài)配置圖形界面，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風格的圖形界面并且?guī)в袆赢嬓Ч墓ぞ邨l和狀態(tài)條等。（1）實時性強、良好的并行處理性能。MCGS是真正的32位應用系統(tǒng)，充分利用了32位Windows操作平臺的多任務、按優(yōu)先級分時操作的功能，以線程為單位對在工程作業(yè)中實時性強的關鍵任務和實時性不強的非關鍵任務進行分時并行處理，使PC機廣泛應用于工程測控領域成為可能。例如MCGS在處理數(shù)據采集、設備驅動和異常處理等關鍵任務時，可在主機運行周期時間內分時處理打印數(shù)據等類似的非關鍵性工作，實現(xiàn)系統(tǒng)并行處理多任務、多進程。（2）豐富、生動的多媒體畫面。MCGS以圖像、圖符、報表、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運行中的狀態(tài)、品質及異常報警等有關信息；通過對圖形大小的變化、顏色的改變、明暗的閃爍、圖形的移動翻轉等多種手段，增強畫面的動態(tài)顯示效果；在圖元、圖符對象上定義相應的狀態(tài)屬性，實現(xiàn)動畫效果。MCGS還為用戶提供了豐富的動畫構件，每個動畫構件都對應一個特定的動畫功能。MCGS還支持多媒體功能，使能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫于一體的漂亮、生動的工程畫面。（3）開放式結構，廣泛的數(shù)據獲取和強大的數(shù)據處理功能。MCGS采用開放式結構，系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據源交換數(shù)據，MCGS提供多種高性能的I/O驅動；支持Microsoft開放數(shù)據庫互連（ODBC）接口，有強大的數(shù)據庫連接能力；MCGS全面支持OPC（OLE for Process Control）標準，既可作為OPC客戶端，也可以作為OPC服務器，可以和更多的自動化設備相連接；MCGS通過DDE（Dynamic Data Exchange，動態(tài)數(shù)據交換）與其它應用程序交換數(shù)據，充分利用計算機豐富的軟件資源；MCGS全面支持ActiveX控件，提供及其靈活的面向對象的動態(tài)圖形功能，并且包含豐富的圖形庫。（4）完善的安全機制。MCGS提供了良好的安全機制，為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。此外，MCGS還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能，大大加強了保護組態(tài)開發(fā)者勞動成果的力度。（5）強大的網絡功能。MCGS支持TCP/IP、Modem、RS485/ RS422/ RS232等多種網絡體系結構，使用MCGS網絡版組態(tài)軟件，可以在整個企業(yè)范圍內，用IE瀏覽器方便地瀏覽到實時和歷史的監(jiān)控信息，實現(xiàn)設備管理與企業(yè)管理的集成。（6）多樣化的報警功能。MCGS提供多種不同的報警方式，具有豐富的報警類型和靈活多樣的報警處理函數(shù)。不僅方便用戶進行報警設置，并且實現(xiàn)了系統(tǒng)實時顯示、打印報警信息的功能。報警信息的存儲與應答，為工業(yè)現(xiàn)場安全可靠地生產運行提供了有力的保障。（7）實時數(shù)據庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便。MCGS由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據庫和運行策略五個部分構成，其中實時數(shù)據庫是一個數(shù)據處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構件的公用數(shù)據區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。各個部件獨立地向實時數(shù)據庫輸入和輸出數(shù)據，并完成自己的差錯控制。在生成用戶應用系統(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)據庫交換數(shù)據，形成互相關聯(lián)的整體。（8）支持多種硬件設備，實現(xiàn)“設備無關”。MCGS針對外部設備的特征，設立設備工具箱，定義多種設備構件，建立系統(tǒng)與外部設備的連接關系，賦予相關的屬性，實現(xiàn)對外部設備的驅動和控制。用戶在設備工具箱中可方便選擇各種設備構件。不同的設備對應不同的設備構件，所有的設備構件均通過實時數(shù)據庫建立聯(lián)系，而建立時又是相互獨立的，即對某一構件的操作或改動，不影響其它構件和整個系統(tǒng)的結構，因此MCGS是一個“設備無關”的系統(tǒng)，用戶不必因外部設備的局部改動，而影響整個系統(tǒng)。（9）方便控制復雜的運行流程。MCGS開辟了“運行策略”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件，用圖形化的方法和簡單的類Basic語言構造多分支的應用程序，按照設定的條件和順序，操作外部設備，控制窗口的打開或關閉，與實時數(shù)據庫進行數(shù)據交換，實現(xiàn)自由、準確地控制運行流程，同時也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構件，擴展系統(tǒng)的功能。（10）良好的可維護性和可擴充性。MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構件的形式來構造，不同的構件有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構件（設備構件、動畫構件、策略構件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設備驅動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。除此之外，MCGS還提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據自己的需要用VB、VC等高級開發(fā)語言，編制特定的構件來擴充系統(tǒng)的功能。（11）用數(shù)據庫來管理數(shù)據存儲，系統(tǒng)可靠性高。MCGS中數(shù)據的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據庫來管理。組態(tài)時，系統(tǒng)生成的組態(tài)結果是一個數(shù)據庫；運行時，系統(tǒng)自動生成一個數(shù)據庫，保存和處理數(shù)據對象和報警信息的數(shù)據。利用數(shù)據庫來保存數(shù)據和處理數(shù)據，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率，同時，也使其它應用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據庫中的存盤數(shù)據。（12）設立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便。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，可把制作好的數(shù)據對象（包括圖形對象、窗口對象、策略對象以至位圖文件等）以元件的形式存入圖庫中，同樣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，這樣解決了對象元件庫的元件積累和元件重復利用問題。組態(tài)工作將會變得更加簡單、方便。（13）實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理?？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，分布式計算機協(xié)同工作方式)技術，使分布在不同現(xiàn)場的采集設備和工作站之間實現(xiàn)協(xié)同工作，不同的工作站之間則通過MCGS實時交換數(shù)據，實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。 MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結果是一個數(shù)據庫文件，稱為組態(tài)結果數(shù)據庫。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結果數(shù)據庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結果數(shù)據庫一起作為一個整體，才能構成用戶應用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運行環(huán)境和組態(tài)結果數(shù)據庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨立運行在監(jiān)控計算機上。組態(tài)結果數(shù)據庫完成了MCGS系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運行環(huán)境的過渡，它們之間的關系如下圖所示。由MCGS生成的用戶應用系統(tǒng)，其結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據庫和運行策略五個部分構成，如下圖所示。窗口是屏幕中的一塊空間，是一個“容器”，直接提供給用戶使用。在窗口內，用戶可以放置不同的構件，創(chuàng)建圖形對象并調整畫面的布局，組態(tài)配置不同的參數(shù)以完成不同的功能。在MCGS的單機版中，每個應用系統(tǒng)只能有一個主控窗口和一個設備窗口，但可以有多個用戶窗口和多個運行策略，實時數(shù)據庫中也可以有多個數(shù)據對象。MCGS用主控窗口、設備窗口和用戶窗口來構成一個應用系統(tǒng)的人機交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對象或構件，同時可以對實時數(shù)據進行可視化處理。 實時數(shù)據庫是MCGS系統(tǒng)的核心MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。（1）實時數(shù)據庫實時數(shù)據庫相當于一個數(shù)據處理中心，同時也起到公用數(shù)據交換區(qū)的作用。MCGS用實時數(shù)據庫來管理所有實時數(shù)據。從外部設備采集來的實時數(shù)據送入實時數(shù)據庫，實時數(shù)據庫將數(shù)據傳送給系統(tǒng)其它部分操作系統(tǒng)其它部分操作的數(shù)據也來自于實時數(shù)據庫。實時數(shù)據庫自動完成對實時數(shù)據的報警處理和存盤處理，同時它還根據需要把有關信息以事件的方式發(fā)送給系統(tǒng)的其它部分，以便觸發(fā)相關事件，進行實時處理。因此，實時數(shù)據庫所存儲的單元，不單單是變量的數(shù)值，還包括變量的特征參數(shù)（屬性）及對該變量的操作方法（報警屬性、報警處理和存盤處理等）。這種將數(shù)值、屬性、方法封裝在一起的數(shù)據我們稱之為數(shù)據對象。實時數(shù)據庫采用面向對象的技術，為其它部分提供服務，提供了系統(tǒng)各個功能部件的數(shù)據共享。（2）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，以及運行流程、菜單命令、特性參數(shù)和啟動特性等項內容，是應用系統(tǒng)的主框架。（3）設備窗口設備窗口專門用來放置不同類型和功能的設備構件，實現(xiàn)對外部設備的操作和控制。設備窗口通過設備構件把外部設備的數(shù)據采集進來，送入實時數(shù)據庫，或把實時數(shù)據庫中的數(shù)據輸出到外部設備。一個應用系統(tǒng)只有一個設備窗口，運行時，系統(tǒng)自動打開設備窗口，管理和調度所有設備構件正常工作，并在后臺獨立運行。注意，對用戶來說，設備窗口在運行時是不可見的。（4）用戶窗口用戶窗口中可以放置三種不同類型的圖形對象：圖元、圖符和動畫構