【正文】 因此，實時數(shù)據(jù)庫所存儲的單元，不單單是變量的數(shù)值。從外部設(shè)備采集來的實時數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)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(jù)也來自于實時數(shù)據(jù)庫。 1 . 實時數(shù)據(jù)庫是 MCGS 系統(tǒng)的核心 實時數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)處理中心， 同時也起到公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。 在 MCGS 的單機版中，每個應(yīng)用系統(tǒng)只能有一個主控窗口和一個設(shè)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(jù)庫中也可以有多個數(shù)據(jù)對象。 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。 組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)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(guān)系如下圖所示。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。 MCGS 的構(gòu)成 MCGS 系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。 總之， MCGS 組態(tài)軟件 功能強大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時間 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 第 34 頁 共 72 頁 的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設(shè)計和運行操作。 14. 實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。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(fù)利用問題。對象元件庫，實際上是分類存儲各種組態(tài)對象的圖庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率，同時，也使其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。 MCGS中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理。除此之外， MCGS還提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用 VB、 VC等高級開發(fā)語言，編制特定的構(gòu)件來擴充系統(tǒng)的功能。 MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構(gòu)件的形式來構(gòu)造，不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨立。 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(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、準(zhǔn)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。不同的設(shè)備對應(yīng)不同的設(shè)備構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實時數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，而建立時又是相互獨立的，即對某一構(gòu)件的操作或改動，不影響其它構(gòu)件和整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此 MCGS是一個“設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，用戶不必因外部設(shè)備的局部改動， 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 第 33 頁 共 72 頁 而影響整個系統(tǒng)。 MCGS針對外部設(shè)備的特征，設(shè)立設(shè)備工具箱，定義多種設(shè)備構(gòu)件，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，賦予相關(guān)的屬性，實現(xiàn)對外部設(shè)備的驅(qū)動和控 制。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，而在系統(tǒng)運行過程中，各個部分都通過實時數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，形成互相關(guān)聯(lián)的整體。 MCGS由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、 實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個部分構(gòu)成，其中實時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。報警信息的存儲與應(yīng)答，為工業(yè)現(xiàn)場安全可靠地生產(chǎn)運行提供了有力的保障。 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)。 MCGS支持 TCP/IP、 Modem、 RS485/ RS422/ RS232等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，使用 MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，可以在整個企業(yè)范圍內(nèi)，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(shè)備管理與企業(yè)管理的集成。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. 完善的安全機制。 4. 開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能。 MCGS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。 3. 豐富、生動的多媒體畫面。 MCGS是真正的 32位應(yīng)用系統(tǒng)，充分利用了 32位 Windows操作平臺的多任務(wù)、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(guān)鍵任務(wù)和實時性不強的非關(guān)鍵任務(wù)進行分時并行處理，使PC機廣泛應(yīng)用于工程測控領(lǐng)域成為可能。用戶可以使用系統(tǒng)的缺省構(gòu)架，也可以根據(jù)需要自己組態(tài)配置圖形界面，生成各種類型和風(fēng)格的圖形界面，包括 DOS風(fēng)格的圖形界面、標(biāo)準(zhǔn) Windows風(fēng)格的圖形界面并且?guī)в袆赢嬓Ч墓ぞ邨l和狀態(tài)條等。 MCGS 的主要特點和基本功能如下： 1. 簡單靈活的可視化操作界面。本系統(tǒng)由 23 組燈組成，分別由 PLC的輸出端口 Y0 Y1 Y2 ...Y7,Y10 Y11...Y17,Y20 Y21 Y23 控制。 2．該系統(tǒng)允許使用全部配置的各種類型燈具和其它補充設(shè)備 。 5 % n 1. 創(chuàng)造完全的舞臺布光自由空間，適應(yīng)一切布光要求； 2. 為使該系統(tǒng)能夠持續(xù)運行，適當(dāng)加大儲備和擴展空間； 3. 系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性作為重要設(shè)計指標(biāo)； 9{ 4. 高效節(jié)能冷光新型燈具被引入系統(tǒng)設(shè)計中。 體積小，能耗低 對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型 PLC 的體積相當(dāng)于幾個繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的確1/21/10。 維修工作量少，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 編程方法簡單 梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān) 來模擬，通過 PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 第 17 頁 共 72 頁 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、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障， PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 PLC 有很強的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。用戶能靈活方便的進行系統(tǒng)配置，組成不同 的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。可篇程序控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。 PLC相對于繼電器線路的優(yōu)勢 功能強，性能價格比高 一臺小型 PLC 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。在全負(fù)荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。但是，這也是隨之帶來的一些問題。 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 第 16 頁 共 72 頁 控制繼電器存在的缺點 今天繼電器已應(yīng)用到家庭及工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。 可靠性和可維護不同，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損，電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性差。 定時和計數(shù)控制不同，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變 化影響，定時精度不高。 組成器件不同，繼電器控制線路是許多真正的硬繼電器組成的，而梯形圖是由許多所謂“軟繼電器”組成的。而 PLC 的用戶程序按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟 繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串聯(lián)工作方式。系統(tǒng)連線少，體積小，功耗小，而且 PLC 所謂“軟繼電器”實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的， PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很 大性質(zhì)。 因此 ,據(jù)上所述應(yīng)選用 PLC 類型為 FX2N48MR： 48 點 I/O 接口，電源為 220V，存儲器為 8K。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對 CPU 選用、存儲器容量 、控制功能范圍等選擇都有影響。 輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。 (6)經(jīng)濟性的考慮 選擇 PLC 時，應(yīng)考慮性能價格比。 2)重要檢測點的多點 I/O 卡可冗余配置。 2)在需要時也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或 3 重化冗余容錯系統(tǒng)等。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必 要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價格較貴，過載能力較差。 (2)輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。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。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型 PLC 的掃描時間不大于 ；大中型 PLC 的掃描時間不大于 。 處理速度與用戶程序的長度、 CPU 處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。 8 處理速度 PLC 采用掃描方式工作。通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC的 CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 7 診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和 軟件的診斷。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言。在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機 CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制， 并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。 為減輕 CPU 通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。 PLC 系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于 1Mbps，通信負(fù)荷不大于 60%。通信協(xié)議應(yīng)符合 ISO/IEEE 通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。例如采用 PID 控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、 ASC 碼轉(zhuǎn)換單元等。 4 控制功能 控制功能包括 PID 控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定 。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和 PID 運算等。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在 PLC 中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能?？刂乒δ艿倪x擇：該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。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 。 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。 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(dāng)?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)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整 體，易于擴充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)， PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。 PLC的選型原則 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。同時，為了進一步提高系統(tǒng)的可靠性， PLC 產(chǎn)品還采用了硬件冗余和容錯技術(shù)。 (5) 硬件結(jié)構(gòu)集成化、冗余化。 (4) 多種編程語言并存，互補不足。例如 IPC 型控制器具備多種現(xiàn)場總線接口。 (2) 豐富 I/O 模塊，使 PLC 在實時性、精度、分辨率、人機對話等性能方面進一步得到改善和提高。