【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MCGS， MCGS 還包括 網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版 三個(gè)版本，經(jīng)比較后，選用 MCGS 嵌入版。 MCGS 嵌入版組態(tài)軟件的主要特點(diǎn) 包括： 容量小 ， 整個(gè)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(shí)間控制精度高，可以方便 地完成各種高速采集系統(tǒng)，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)要求；成本低：使用嵌入式計(jì)算機(jī)，大大降低設(shè)備成本； 真正嵌入：運(yùn)行于嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)；穩(wěn)定性高：無(wú)風(fēng)扇，內(nèi)置看門(mén)狗，上電重啟時(shí)間短，可在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；功能強(qiáng)大：提供中斷處理，定時(shí)掃描精度可達(dá)到毫秒級(jí)，提供對(duì)計(jì)算機(jī)串口，內(nèi)存，端口的訪問(wèn)。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(yuǎn)程診斷功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)與各種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、遠(yuǎn)程采集和 Web 瀏覽；操作簡(jiǎn)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(jiǎn)單易學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，組態(tài)操作既簡(jiǎn)單直觀，又靈活多變 。 總之， MCGS 嵌入版組態(tài)軟件具有強(qiáng)大的功能，并且操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。同時(shí)使用 MCGS 嵌入版組態(tài)軟件能夠避開(kāi)復(fù)雜的嵌入版計(jì)算機(jī)軟、硬件問(wèn)題，而將精力集中于解決工程問(wèn)題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專(zhuān)業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。 正因如此此次設(shè)計(jì)選用MCGS 嵌入版作為監(jiān)控系統(tǒng)。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)分析 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)工作原理 車(chē)庫(kù)利用載車(chē)盤(pán)的移位從而產(chǎn)生垂直的通道，實(shí)現(xiàn)高層車(chē)位的升降以便存取車(chē)輛 。車(chē)庫(kù)組合布置的不同形式可適應(yīng)不同場(chǎng)地條件的需要，配置非常靈活 。 本次設(shè)計(jì)立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)是： 最底層 即第一層 只能夠橫向平移，最頂層 即第二層 只能夠豎向升降 。 另外 第一層必須預(yù)留一個(gè)空車(chē)位，以便進(jìn)出車(chē)輛用，而第二層不用。當(dāng)?shù)谝粚舆M(jìn)出車(chē)時(shí)無(wú)需移動(dòng)其他載車(chē)盤(pán)就可直接進(jìn)出，當(dāng)?shù)诙舆M(jìn)出車(chē)時(shí)先要判斷與其對(duì)應(yīng)的下方位置是否有空位，當(dāng)沒(méi)有空位時(shí)要對(duì)應(yīng)的車(chē)位進(jìn)行橫向平移處理，直到下方有空位后方可進(jìn)行升降，進(jìn)出車(chē)完畢后上升回到原來(lái) 的位置。 它運(yùn)動(dòng)的總原則是：車(chē)位升降必須復(fù)位，車(chē)位平移不用復(fù)位。本 設(shè)計(jì) 中，橫移電機(jī)安裝在 第 一層的車(chē)位上 ， 控制車(chē)位的橫移。升降電機(jī)安裝在 第 二層的車(chē)位上 ， 控制車(chē)位的升降。 [6] 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 實(shí)際生活中 升降橫移 式 立體車(chē)庫(kù)運(yùn)行原理 如下圖 21 所示。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。 車(chē)庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中最容易出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候就是車(chē)位上升和下降過(guò)程。因此首先系統(tǒng)升降采用變頻器帶動(dòng)升降電機(jī)及相應(yīng)的減速裝置進(jìn)行升降調(diào)速控制，其次對(duì)每個(gè)升降車(chē)位都額外增加一個(gè)上限位開(kāi)關(guān)和一個(gè)下限位開(kāi)關(guān)。橫移電機(jī)采用常 圖 21 升降橫移立體車(chē)庫(kù)運(yùn)行原理圖 電動(dòng)機(jī)、接觸器、繼電器、電磁鐵、指示燈 PLC 形成開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、電傳感器、光傳感器、控制按鈕 工業(yè)控制機(jī) IC 讀卡機(jī)、 LED 顯示器、操作系統(tǒng) 打印機(jī)、音效設(shè)備、收費(fèi)系統(tǒng) 圖 22 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 規(guī)的電機(jī)。防墜落電磁鐵安裝在二層的車(chē)位上，與安全掛鉤組成防墜落系統(tǒng)。安全掛鉤系統(tǒng)采取了得電打開(kāi)，失電閉鎖的控制，這樣即使在停電狀態(tài)下車(chē)位也能夠保 證不因?yàn)殇撍鲾嗔讯鴫嬄?。檢測(cè)裝置發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)是為了車(chē)位的精確定位以及安全保障 。 需要的檢測(cè)裝置有：車(chē) 位左到位、右到位、上到位、上極限、下到位、 安全掛鉤打開(kāi)等檢測(cè)裝置。為了防止外界干擾，所有信號(hào)線均采用帶金屬屏蔽網(wǎng)的電纜。 PLC 控制系統(tǒng)的程序主要是完成車(chē)庫(kù)自動(dòng)存取車(chē)的操作 。 根據(jù)立體車(chē)庫(kù)的運(yùn)行控制要求， 得主控制程序流程圖，如下圖 23 所示。 存取操作時(shí)，該控制系統(tǒng)中 PLC 接收和分析工控機(jī)輸入的指令，做出相應(yīng)的動(dòng)作，并判斷各檢測(cè)裝置的狀態(tài)，讀取車(chē)庫(kù)當(dāng)前各個(gè)車(chē)位的存放情況，然后將信息反饋到執(zhí)行元件，拖動(dòng)載車(chē)盤(pán)實(shí)現(xiàn)位置移動(dòng)，完成車(chē)輛的存取及相關(guān)的信號(hào)顯示。用各 種光電開(kāi)關(guān)和行程開(kāi)關(guān)等檢測(cè)裝置的狀態(tài)，以及用接觸器、繼電器執(zhí)行對(duì)拖動(dòng)電機(jī)的啟?？刂?，整個(gè)動(dòng)作區(qū)域配有光電檢測(cè)及多重安全系統(tǒng)，以防異常情況 的 發(fā)生。 初始化 等待存取車(chē) 按鍵存車(chē) 顯示空位號(hào) 一層車(chē)位 存車(chē) 車(chē)位復(fù)位 系統(tǒng)上電 空位 二層車(chē)位 圖 23 主控制程序流程圖 一層車(chē)位讓位 載車(chē)盤(pán)下降 按鍵取車(chē) 一層車(chē)位 顯示車(chē)位號(hào) 車(chē)位復(fù)位 二層車(chē)位 取車(chē) 載車(chē)盤(pán) 下降 一層車(chē)位讓位 Y 車(chē)位已滿(mǎn) N 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 3 可編程邏輯控制器與 MCGS 軟件的介紹 可編程邏輯控制器 可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介 1968 年美國(guó)通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器 PDP—14 ，在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱(chēng) Programmable，是世界 上公認(rèn)的第一臺(tái) PLC。 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對(duì)其下最后的定義。國(guó)際電工學(xué)會(huì)（ IEC）曾先后于 ； 和 發(fā)布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案的第一，二，三稿。在第三稿中，對(duì) PLC 作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與 工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則 設(shè)計(jì)。 20世紀(jì) 70年代初出現(xiàn)了微處理器 ， 人們很快 便 將其引入可編程邏輯控制器，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程邏輯控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC）。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。 20 世紀(jì) 80 年代初 ， 可編程控制器已步入成熟階段。20 世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。 20 世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。 可編程邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī) ， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同， 基本 構(gòu)成為： 1. 電源 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 。 2. 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元 (CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。它的處理速度是 PLC 性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 3. 存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。 其中系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放設(shè)備出廠前固化好的程序，這些程序一般是不可以訪問(wèn) 的 ； 用戶(hù)程序存儲(chǔ)器是用來(lái)存放用戶(hù)編寫(xiě)的程序，用戶(hù)程序存儲(chǔ)器可以讓用戶(hù)讀寫(xiě)。一般說(shuō)的存儲(chǔ)容量也指的是用戶(hù)存儲(chǔ)器，它的讀寫(xiě)速度也是一個(gè)重要的指標(biāo)。 4. 輸入輸出接口電路 現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 可編程邏輯控制器工作原理 可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入 采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段 ，并且一直循環(huán)掃描工作。 1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2. 用戶(hù)程序執(zhí)行階段 在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序 (梯 形圖 )。在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O點(diǎn)。即使用 I/O 指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從 I/O模塊取值，輸出過(guò)程 影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 3. 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。 可編程邏輯控制器主要特點(diǎn) 1. 使用方便，編程簡(jiǎn)單 采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 2. 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 一臺(tái)小 型 PLC 內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶(hù)使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。 PLC 可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。 3. 硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) PLC 產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用，用戶(hù)能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。 PLC 有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可 以通過(guò)修改用戶(hù)程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。 4. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可 以 直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)， PLC 已被廣大用戶(hù)公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 5. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量 的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 PLC 的用戶(hù)程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò) PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決