【文章內(nèi)容簡介】 組態(tài)后的工程進行模擬測試，方便用戶對組態(tài)過程的調(diào)試。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，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(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成及組成部分組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)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，又緊密相關(guān)。如圖31所示。組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果圖 31 MCGS組態(tài)環(huán)境與與運行環(huán)境的關(guān)系MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、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，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。組成部分結(jié)構(gòu)圖如下圖32所示。MCGS組態(tài)軟件主控窗口實時數(shù)據(jù)庫主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口添加工程設(shè)備、連接設(shè)備變量、注冊設(shè)備驅(qū)動菜單設(shè)計、設(shè)置工程屬性、設(shè)定存盤結(jié)構(gòu) 編寫控制流程、使用功能構(gòu)件定義數(shù)據(jù)變量創(chuàng)建動畫顯示、設(shè)置報警窗口、人機交互界面圖 32 MCGS組成結(jié)構(gòu)圖MCGS組態(tài)軟件各部分主要工作不同，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（if?then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。[8] MCGS組態(tài)軟件的主要特點容量小：整個系統(tǒng)最低配置只需要極小的存貯空間，可以方便的使用DOC等存貯設(shè)備；速度快：系統(tǒng)的時間控制精度高，可以方便地完成各種高速采集系統(tǒng)，滿足實時控制系統(tǒng)要求；成本低：使用嵌入式計算機，大大降低設(shè)備成本；真正嵌入：運行于嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)；穩(wěn)定性高：無風扇，內(nèi)置看門狗，上電重啟時間短，可在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定長時間運行；功能強大：提供中斷處理，定時掃描精度可達到毫秒級，提供對計算機串口，內(nèi)存，端口的訪問。并可以根據(jù)需要靈活組態(tài)；通訊方便：內(nèi)置串行通訊功能、以太網(wǎng)通訊功能、GPRS通訊功能、Web瀏覽功能和Modem遠程診斷功能，可以方便地實現(xiàn)與各種設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換、遠程采集和Web瀏覽；操作簡便：MCGS嵌入版采用的組態(tài)環(huán)境，繼承了MCGS通用版與網(wǎng)絡(luò)版簡單易學的優(yōu)點，組態(tài)操作既簡單直觀，又靈活多變；支持多種設(shè)備：提供了所有常用的硬件設(shè)備的驅(qū)動；有助于建造完整的解決方案：MCGS嵌入版組態(tài)環(huán)境運行于具備良好人機界面的Windows操作系統(tǒng)上，具備與北京昆侖通態(tài)公司已經(jīng)推出的通用版本組態(tài)軟件和網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件相同的組態(tài)環(huán)境界面，可有效幫助用戶建造從嵌入式設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)控工作站到企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控信息網(wǎng)在內(nèi)的完整解決方案；并有助于用戶開發(fā)的項目在這三個層次上的平滑遷移； MCGS組態(tài)軟件的主要功能簡單靈活的可視化操作界面：以窗口為單位，構(gòu)造用戶運行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS嵌入版的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。實時性強、有良好的并行處理性能：MCGS嵌入版在處理數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動和異常處理等關(guān)鍵任務(wù)時，可在主機運行周期時間內(nèi)插空進行象打印數(shù)據(jù)一類的非關(guān)鍵性工作，實現(xiàn)并行處理。豐富、生動的多媒體畫面：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(zhì)及異常報警等相關(guān)信息；用大小變化、顏色改變、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；對圖元、圖符對象定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，實現(xiàn)動畫效果。MCGS嵌入版還為用戶提供了豐富的動畫構(gòu)件，每個動畫構(gòu)件都對應(yīng)一個特定的動畫功能。 完善的安全機制：MCGS嵌入版提供了良好的安全機制，可以為多個不同級別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。此外，MCGS嵌入版還提供了工程密碼功能，以保護組態(tài)開發(fā)者的成果。強大的網(wǎng)絡(luò)功能：MCGS嵌入版具有強大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，支持串口通訊、Modem串口通訊、以太網(wǎng)TCP/IP通訊，不僅可以方便快捷的實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸，還可以與網(wǎng)絡(luò)版相結(jié)合通過Web瀏覽功能，在整個企業(yè)范圍內(nèi)瀏覽監(jiān)測到所有生產(chǎn)信息，實現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。多樣化的報警功能：MCGS嵌入版提供多種不同的報警方式，具有豐富的報警類型，方便用戶進行報警設(shè)置，并且系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示報警信息，對報警數(shù)據(jù)進行應(yīng)答，為工業(yè)現(xiàn)場安全可靠地生產(chǎn)運行提供有力的保障。實時數(shù)據(jù)庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便：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。方便控制復(fù)雜的運行流程：MCGS嵌入版開辟了“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(gòu)件，用圖形化的方法和簡單的類Basic語言構(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，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)自由、精確地控制運行流程，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。4 升降橫移式立體車庫具體設(shè)計 可編程邏輯控制器的選擇與設(shè)計 可編程邏輯控制器的選擇對可編程邏輯控制器的選擇要首先了解可編程控制器的主要性能指標，才能進行合理的選擇。1. 存儲容量存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器的容量大，可以編制出復(fù)雜的程序。一般來說，小型PLC的用戶存儲器容量為幾千字，而大型機的用戶存儲器容量為幾萬字。2. I/O點數(shù)輸入/輸出（I/O）點數(shù)是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標。I/O點數(shù)越多，外部可接的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備就越多，控制規(guī)模就越大。3. 掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標。一般以掃描1K字用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時間，來衡量掃描速度的快慢。4. 指令的功能與數(shù)量指令功能的強弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標。編程指令的功能越強、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。5. 內(nèi)部元件的種類與數(shù)量在編制PLC程序時，需要用到大量的內(nèi)部元件來存放變量、中間結(jié)果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設(shè)置和各種標志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示PLC的存儲和處理各種信息的能力越強。6. 特殊功能單元特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量PLC產(chǎn)品的一個重要指標。近年來各PLC廠商非常重視特殊功能單元的開發(fā)，特殊功能單元種類日益增多，功能越來越強，使PLC的控制功能日益擴大7. 可擴展能力PLC的可擴展能力包括I/O點數(shù)的擴展、存儲容量的擴展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴展、各種功能模塊的擴展等。在選擇PLC時，經(jīng)常需要考慮PLC的可擴展能力。在進行可編程邏輯控制器的選擇時要詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。我們從以下幾點分析。[8]1. 輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。2. 存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。因本程序設(shè)計較為簡單，S7200的存儲空間已經(jīng)可以輕松滿足。3. 可編程邏輯控制器的類型編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。4. 擴展模塊的考慮擴展模塊有數(shù)字量擴展模塊、模擬量擴展模塊等。擴展主要是用來應(yīng)對程序變更時I/O不夠用而設(shè)計的，PLC擴展性能的好壞也是PLC的重要指標。本次設(shè)計不需要擴展模塊。5. 對PLC價格的考慮PLC的價格可謂是差距天地之分，便宜的僅幾百，貴的則上萬。在PLC的選擇上一定要抱有一個原則：夠用就行。不能為做一個小系統(tǒng)，而花費上萬元去購買一個PLC，這樣就造成了資源的極度浪費。夠用就行，只要你的PLC在功能上可以完全滿足你的需求就可以了。本次設(shè)計用到的S7200價格便宜，并且可以滿足本設(shè)計的需求。[7] 可編程邏輯控制器的設(shè)計S7200主機的型號規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同需求的控制場合。近期西門子公司推出的S7200 CPU22X系列產(chǎn)品有：CPU221模塊、CPU222模塊、CPU224模塊、CPU226模塊、CPU226XM模塊。CPU22X系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強的通信能力。例如，CPU226模塊的I/O總數(shù)為40點。其中輸入點24點，輸出點16點?？蓭?個擴展模塊。內(nèi)置高速計數(shù)器，具有PID控制器的功能。有2個高速脈沖輸出端和2個RS485通信口。具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力。運行速度快、功能強，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。本設(shè)計是控制立體車庫，需要有較高處理能力以及可靠的通信能力，所以本設(shè)計選用S7200系列的CPU226模塊。[7]表41 S7200 CPU226模塊主要技術(shù)指標器件名稱CPU226程序存儲器4096字用戶數(shù)據(jù)存儲器2560字用戶存儲器類型EEPROM數(shù)據(jù)后備（超級電容）典型時間190h本機I/O24入/16出擴展模塊數(shù)量7個數(shù)字量I/O映像區(qū)大小256（128入/128出）模擬量I/O映像區(qū)大小32入/32出33MHz下布爾指令執(zhí)行速度內(nèi)部繼電器256計數(shù)器/定時器256/256順序控制繼電器256內(nèi)置高速計數(shù)器6H/W(20KHz)模擬量 調(diào)節(jié)電位器2高速脈沖輸出2（20KHz，DC）脈沖捕捉14個通信中斷1發(fā)送器/2接收器定時中斷2（1～255ms）硬件輸入中斷4，輸入濾波器實時時鐘有（內(nèi)置）口令保護有通信口數(shù)量2（RS485）通過車庫的設(shè)計以及可編程邏輯控制器的分析，可編程邏輯控制器主要對車庫門限位的控制、車位電機正反轉(zhuǎn)的控制、車位限位的控制等。本次設(shè)計西門子 S7200可以滿足該模型的控制要求。對程序進行I/O分配如下。表42 I/O分配輸入功能輸出功能1號車檢1號左移2號車檢2號左移3號車檢3號上升4號車檢4號上升5號車檢5號上升1號限位1號右移2號限位2號右移3號限位3號下降4號限位4號下降5號限位5號下降6號限位開門存車關(guān)門取車數(shù)碼顯示確定數(shù)碼顯示輸入數(shù)碼顯示門左限位開關(guān)數(shù)碼顯示門右限位開關(guān)，上升沿接到INC_B指令的使能端EN，每次有上升沿時QB1就自動加1。當QB1加到6時，QB1就被重新賦值為1。當接著再按按鈕時會繼續(xù)從1增加，如此循環(huán)。這種設(shè)計方法優(yōu)點是可以減少輸入口的使用個數(shù)，這樣也就減少了擴展模塊的使用。同時也節(jié)省了投資成本，由于是一個按鈕還方便維護。此程序如何識別車位是否有車呢？這個功能的主要實現(xiàn)方法是將QB1的值自增后送給LB0，之后將LB0接到ROR_B指令的N端，輸入移位位數(shù)。IB0循環(huán)右移動相應(yīng)位數(shù)，然后將移位后的值送入VB1中。如此實現(xiàn)車位的選擇。選車按鈕程序梯形圖如圖41所示。圖 41 選車按鈕程序梯形圖本程序中使用到了順序控制指令SCR，下邊介紹下SCR指令的使用方法。西門子S7200系列PLC提供了順序流程的相關(guān)指令，即順序控制繼電器指令LSCR、SCRT、SCRE。LSCR n是標記一個順序控制器段(SCR)的開始，n為順序控制器S的地址，當n為1時，該順序控制段開始工作。SCRE是標記該順序控制段的結(jié)束。每一控制段必須以它為結(jié)束。SCRT n是執(zhí)行SCR段的轉(zhuǎn)移，當n=1時，一方面使下一個SCR段的使能位S置位，以便下一個SCR段開始工作，同時對本SCR段復(fù)位，使得本SCR段停止工作。所以控制SCRT的轉(zhuǎn)換條件就可以實現(xiàn)相關(guān)的轉(zhuǎn)移。同時使用SCR時有以下限制:不能在不同的程序中使用相同的S位，如PLC控制的流程有兩部分，則這兩部分之間不能用相同的S位，否則兩部分的流程會混串。不能在SCR指令中使用JMP和LBL指令，使用JMP和LBL指令，即不允許用跳入或跳出的