包裝機(jī)械人機(jī)界面的控制系統(tǒng)

遼寧工業(yè)大學(xué)PLC技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)（論文）題目：包裝機(jī)械人機(jī)界面的控制系統(tǒng)院（系）： 電氣工程學(xué)院專業(yè)班級： 自動(dòng)化092學(xué)號： 090302051學(xué)生姓名： 萬曉磊指導(dǎo)教師：（簽字）起止時(shí)間：2012.12.26-2013.1.4

課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：自動(dòng)化學(xué)號090302051 學(xué)生姓名萬曉磊 專業(yè)班級 自動(dòng)化092課程設(shè)計(jì)（論文）題目包裝機(jī)械人機(jī)界面的控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)11￡Er課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能PLC在包裝機(jī)械上得到越來越廣泛的應(yīng)用，而上位機(jī)控制或監(jiān)控PLC也是一個(gè)新興的領(lǐng)域，本課設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)上位機(jī)控制包裝機(jī)械的PLC控制系統(tǒng)。采用西門子公司200系列PLC，設(shè)計(jì)以下內(nèi)容：1、 該系統(tǒng)有三臺電動(dòng)機(jī)：MA1、MA2、MA3；2、 要求工作順序：MA15s—MA210s—MA3；3、 要求停止順序：MA310s—MA25s—MA1；4、 用MCGS組態(tài)界面實(shí)現(xiàn)控制要求。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、功能設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)電氣原理圖；3、開發(fā)程序；4、用MCGS組態(tài)界面實(shí)現(xiàn)控制要求；5、上機(jī)調(diào)試、完善程序；6、按學(xué)校規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書一份；設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)為：額定功率1Kw，額定電壓380V，額定轉(zhuǎn)速1450rpm。進(jìn)度計(jì)劃it'J1、 布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)的組成（1天）2、 建立I/O分配，完成外部接線設(shè)計(jì)（2天）3、 按系統(tǒng)的控制要求，完成梯形圖設(shè)計(jì)（2天）4、 上機(jī)調(diào)試、修改程序（2天）5、 撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書（2天）6、答辯（1天）指導(dǎo)教師評語及成績*攵PF宇z平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年月日注：成績：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%以百分制計(jì)算本設(shè)計(jì)主要是針對包裝機(jī)械人機(jī)器界面控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包裝機(jī)械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機(jī)械。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等。本設(shè)計(jì)概述了可編程控制器PLC的現(xiàn)狀及其在包裝機(jī)械上應(yīng)用的可能性和前景，其中包裝機(jī)PLC控制系統(tǒng)為本章主要內(nèi)容。主要內(nèi)容有控制方案的選取與設(shè)計(jì)、I/0接口信號的確定、模塊的選擇，控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試，MCGS組態(tài)的模擬等。關(guān)鍵詞：包裝機(jī)；PLC；電機(jī)；MCGS目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章緒論 1\o"CurrentDocument"第2章課程設(shè)計(jì)的方案 1\o"CurrentDocument"2.1概述 1\o"CurrentDocument"2.2系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) 1\o"CurrentDocument"第3章PLC的選取和電氣控制圖 3\o"CurrentDocument"PLC的應(yīng)用 3\o"CurrentDocument"PLC的特點(diǎn)： 3\o"CurrentDocument"3.3電機(jī) 6\o"CurrentDocument"第4章MCGS組態(tài) 8\o"CurrentDocument"MCGS工控組態(tài)軟件 8MCGS組態(tài)軟件五大組成部分 9\o"CurrentDocument"MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn) 10\o"CurrentDocument"第5章系統(tǒng)測試與分析/實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 12\o"CurrentDocument"I/O分配表及外部接線圖 12\o"CurrentDocument"MCGS組態(tài)圖及結(jié)果 13\o"CurrentDocument"5.3用戶窗口的組態(tài) 144.3電動(dòng)機(jī)順序控制畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置 16\o"CurrentDocument"第6章程設(shè)計(jì)總結(jié) 20\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 21第1章緒論可編程控制器(ProgrammableLogicalController)簡稱PC或PLC,是60年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國數(shù)字公司(DEC)為美國通用公司((GM)研制開發(fā)并成功應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上，可編程控制器自此誕生。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC軟硬件水平與規(guī)模也發(fā)生了質(zhì)與量的變化，其控制技術(shù)也朝著智能化方向不斷發(fā)展，同時(shí)推動(dòng)了先進(jìn)制造技術(shù)的相應(yīng)發(fā)展。現(xiàn)代PLC已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。最初，PLC主要是用在生產(chǎn)線控制和大型機(jī)械的控制上。但不久，西德的西門子(SIEMENS)公司、BBC公司就開始研制PLC，當(dāng)時(shí)主要是用于軋鋼機(jī)、升降設(shè)備等大型設(shè)備上。70年代初，日本的OMRON也推出了他們的PLC。三菱、日立、富土、東芝、橫河、日電等公司也先后加入了？匚。制造者的行列。70年代中期，美國和西德首先出現(xiàn)了微電腦化的小型PLC。由于PLC是為工業(yè)控制所生產(chǎn)的通用性很強(qiáng)，適合于大批量生產(chǎn)的裝置，所以成本迅速下降;加上其是專為工業(yè)控制所設(shè)計(jì)，所以具有極好的抗干擾性能；并且他的使用和維護(hù)都極為方便，實(shí)現(xiàn)了低水平的操作、高性能的控制，所以在機(jī)械制造業(yè)深受歡迎。小型PLC開始步入諸如塑料注塑機(jī)、包裝機(jī)械、橡膠機(jī)械、紡織機(jī)械等輕工機(jī)械的控制領(lǐng)域，其成本的低廉和性能的優(yōu)良對直接使用微機(jī)作為控制單元的做法構(gòu)成了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，更有全面取代傳統(tǒng)繼電器控制屏的趨勢。據(jù)國外資料介紹:1982年美國PLC用戶中，有48%來自自動(dòng)程序操作部門(如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等)、13%來自石油化工業(yè)、9%來自食品飲料業(yè)、7%來自冶金工業(yè)、其余部分來自造紙、采礦、污水處理等部門11。近年來，隨著我國對外開放，日、美、西德等國生產(chǎn)的PLC已通過多種途徑進(jìn)入了我國，引起了各方面的重視并得到應(yīng)用。如寶鋼工程應(yīng)用了數(shù)百臺PLC，首鋼、武鋼、開灤煤礦也分別應(yīng)用了美國和西德的PLC。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將PLC理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。今后，PLC將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展:一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展;另一個(gè)是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。隨著PLC進(jìn)入過程控制的領(lǐng)域，對PLC可靠性的要求進(jìn)一步提高。硬件冗余的容錯(cuò)技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會有CPU單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、1/0單元冗余、而且整個(gè)系統(tǒng)都會實(shí)現(xiàn)冗余。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證°MTBF（平均無故障時(shí)間）是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)?？v觀各著名廠商，其PLC產(chǎn)品都有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來越完善。第2章課程設(shè)計(jì)的方案2.1概述本次設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用學(xué)過的知識，設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對三臺電機(jī)的啟動(dòng)和停止，系統(tǒng)總共有三臺電機(jī)MA1、MA2、MA3。應(yīng)用PLC控制，在工作的時(shí)候，MA1先啟動(dòng)，5S后MA2啟動(dòng)，10S后MA3啟動(dòng)。運(yùn)行一段時(shí)間后，控制電機(jī)停止，MA3先停止，10S后MA2停止，5S后MA1停止。應(yīng)用場合：本設(shè)計(jì)應(yīng)用于工業(yè)控制中上位機(jī)對包裝機(jī)械的控制。系統(tǒng)功能介紹：自動(dòng)運(yùn)行按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)即可連續(xù)、協(xié)調(diào)、周期性地循環(huán)完成各包裝動(dòng)作，直到系統(tǒng)接收到停止運(yùn)行信號。2.2系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)有人機(jī)界面HMI，PLC控制器，驅(qū)動(dòng)器及三臺電機(jī)組成。圖2.1系統(tǒng)總圖系統(tǒng)特點(diǎn)與功能設(shè)備采用PLC（可編程控制器））控制。1自動(dòng)化程度高系統(tǒng)采用當(dāng)前最為流行的組態(tài)軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，畫面逼真，組態(tài)靈活，將PLC等設(shè)備進(jìn)行連接，構(gòu)成有機(jī)的整體。2可操作性好只需按下操作按鈕就能完成所需要的工作，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需要。3可靠性高全程采用高可靠性的西門子S7-200系列PLC與MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行控制保證系統(tǒng)擁有較高的可靠性。4可塑性強(qiáng)基于PLC的各方面優(yōu)點(diǎn)如通用信好，使用方便，靈活。在不改變硬件的情況下，修改PLC內(nèi)部軟件可實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，大大減小調(diào)試的工作量，使系統(tǒng)的柔性大大提高。第3章PLC的選取和電氣控制圖PLC的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)是在以往計(jì)算機(jī)與大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，其最大特征是運(yùn)算速度快、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣。近代科學(xué)、科學(xué)管理和工業(yè)控制都離不開它，所以說微機(jī)（MC）是通用計(jì)算機(jī)。而PLC是一種為適應(yīng)工業(yè)控制環(huán)境而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，選配對應(yīng)的模塊便可使用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)，用戶只需改變用戶程序即可滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的具體控制要求。PLC是存儲控制的一種裝置，其控制功能是通過存放在存儲其內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)的，若需要對控制要求做修改的話，只需改變內(nèi)部的程序便可，使硬件軟件化，因此它在工業(yè)控制中的地位越來越高，它具有以下特點(diǎn)：可靠性高，編程簡單易學(xué)，通用性強(qiáng)，使用方便，系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，對生產(chǎn)改變適應(yīng)性強(qiáng)，安裝簡單，調(diào)試方便，適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。分析三臺電動(dòng)機(jī)的順序啟停的工作過程和控制要求，該工作過程可以方程若十個(gè)工作步，且各步個(gè)所需完成的功能和轉(zhuǎn)換條件都非常的清晰明確，因此我們可以利用PLC步進(jìn)順序控制的方法來完成編程，把WR區(qū)域做為中間繼電器使用。因此可以用PLC來實(shí)現(xiàn)三臺電動(dòng)機(jī)的順序啟停的控制PLC的特點(diǎn)：PLC具有以下特點(diǎn)：1抗干擾能力強(qiáng)2編程簡單3設(shè)計(jì)調(diào)試周期短4易于操作，操作人員培訓(xùn)時(shí)間短5易于維修PLC基本組成PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(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，如圖3.1所示系統(tǒng)程序存儲H|用戶程序存?慕圖3.1PLC的基本組成3.2.2中央處理單元（CPU）中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤，當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，靈活性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。3.2.3存儲器（Memory）可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入的信號的狀態(tài)寫入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。CPU常用的微處理器有通用型微處理器，單片機(jī)和位片式計(jì)算機(jī)等。小型PLC的CPU多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ玫腃PU。大型PLC的CPU多用位片式結(jié)構(gòu)，具有高速數(shù)據(jù)處理能力?；綢/O接口電路（1） 輸入接口單元。PLC內(nèi)部輸入電路作用是將PLC外部電路（如行程開關(guān)、按鈕、傳感器等）提供的、符合?匚。輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送至PLC內(nèi)部電路。輸入電路通常以光電隔離和阻容濾波的方式提高抗干擾能力，輸入響應(yīng)時(shí)間一般在0.1?15ms之間。多數(shù)PLC的輸入接口單元都相同，通常有兩種類型。一種是直流輸入，一種是交流輸入。（2） 輸出接口單元。PLC輸出電路用來將CPU運(yùn)算的結(jié)果變換成一定形式的功率輸出，驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載（電磁鐵、繼電器、接觸器線圈等）。PLC輸出電路結(jié)構(gòu)形式分為繼電器式、品閘管式和品體管輸出型等三種。3.2.4接口電路PLC接口電路分為I/O擴(kuò)展接口電路和外設(shè)通信接口電路兩類（1）I/O擴(kuò)接口電路I/O擴(kuò)展接口電路用連接I/O擴(kuò)展單元，可以用來擴(kuò)充開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)和增加模擬量的I/O端子。I/O擴(kuò)展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)和要求，確定用戶所需的輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（2）外設(shè)通信接口電路通信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。PLC通過PC/PPI電纜或使用MPI卡通過RS-485接口和電纜與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)等功能。3.2.5電源PLC內(nèi)部配有一個(gè)專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電源需要的工作電源（5V直流）。當(dāng)輸入端子為非干接點(diǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，為外部輸入元件提供24V直流電源（僅供輸入點(diǎn)使用）。根據(jù)課程需要選擇西門子S7-200PLC。西門子S7-200的性能特點(diǎn)SIMAATICS7系列的PLC是德國SIEMENS公司1996年推出的產(chǎn)品，它包括小型PLCS7-200、中型PLCS7-300和大型PLCS7-400.S7系列PLC產(chǎn)品的性能和使用范圍個(gè)不相同，但具有如下共同特點(diǎn)：CPU芯片已經(jīng)升級到Intel80486，甚至采用Pentium處理器；采用模塊化設(shè)計(jì)，能按搭積木方式進(jìn)行系統(tǒng)配置，功能擴(kuò)展靈活方便；有極快的處理速度，如S7-200和S7-300的掃描速度為0.37體指令；有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能，可用多個(gè)PLC連接成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成完整的過程控制系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)總線聯(lián)網(wǎng)，也可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到

點(diǎn)通信；允許使用相關(guān)的程序軟件包裝及工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)軟件，編程工具更為開放。旨插槽:接線端予持CFU224CFU224XPCFU226上可插殷狀態(tài)LED,SF/DIAC（系統(tǒng)錯(cuò)汽診斷）RUN:運(yùn)行）STOP（停止）選鐘儲池訊可旨插槽:接線端予持CFU224CFU224XPCFU226上可插殷狀態(tài)LED,SF/DIAC（系統(tǒng)錯(cuò)汽診斷）RUN:運(yùn)行）STOP（停止）選鐘儲池訊可時(shí)存電通前蓋：?？蛇x擇開關(guān)（RUKSTOP）模擬電蒞器擴(kuò)展端口（適用與大部分&FU）圖3.2西門子S7-200PLC結(jié)構(gòu)圖3.3電機(jī)選擇電機(jī)（英文：Electricmachinery，俗稱，馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M（舊標(biāo)準(zhǔn)用D）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。發(fā)電機(jī)在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子來發(fā)電。電機(jī)要求是：額定功率1Kw，額定電壓380V，額定轉(zhuǎn)速1450rpm。根據(jù)題目要求選擇Y90S立式/臥室電動(dòng)機(jī)，其具體參數(shù)如下:、表3.3電機(jī)參數(shù)極數(shù)：4極額定功率：1.1KW額定電壓：3S0V額定轉(zhuǎn)速：1450應(yīng)用范圍：用于一般無特殊要求機(jī)械設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床電動(dòng)機(jī)電路控制如下圖KT2KA1I2\圖3.3電氣原理圖KM3第4章MCGS組態(tài)MCGS工控組態(tài)軟件MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem,監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)）是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。MCGS是一套基于Windows操作系統(tǒng)可用來快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件包，它為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問題的完整方案和操作工具。MCGS組態(tài)軟件具有多任務(wù)、多線程功能，其系統(tǒng)框架采用VC++編程，通過OLE技術(shù)向用戶提供VB編程接口，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、動(dòng)畫構(gòu)件、策略構(gòu)件，用戶可隨時(shí)方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)的功能。主要特點(diǎn)如下：（1） 豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過ActiveDLL把設(shè)備驅(qū)動(dòng)掛接在系統(tǒng)中，配置簡單、速度快、可靠性高。（2） 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。MCGS強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能可把TCP/IP網(wǎng)、485/422/423網(wǎng)、Modem網(wǎng)結(jié)合在一起構(gòu)成大型的監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。（3） 開放的OLE接口。MCGS以O(shè)LE自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)的開放式擴(kuò)充接口允許用戶使用VB來快速編制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、動(dòng)畫構(gòu)件和各種策略構(gòu)件，通過OLE接口，用戶可以方便地定制自己特定的系統(tǒng)。用戶窗口 主控窗口 運(yùn)行策略實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫設(shè)備窗口圖4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖MCGS組態(tài)軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩大部分，用戶所有組態(tài)配置過程都是在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行的，用戶組態(tài)后可生成一個(gè)“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫”文件。MCGS運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它能按照“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫”中的組態(tài)方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。MCGS系統(tǒng)整體框圖如圖2.2所示：MCGS組態(tài)軟件建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分都成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，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(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)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:定義工程名稱，編制工程名單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中的人機(jī)交互界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：是工程各部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同的類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)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、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。添加工程設(shè)備掙接設(shè)備變注冊設(shè)備驅(qū)動(dòng)菜單設(shè)計(jì)設(shè)置工程屬性定義數(shù)據(jù)變量創(chuàng)建動(dòng)回顯*置報(bào)警窗口入機(jī)交互界面MCGS等。添加工程設(shè)備掙接設(shè)備變注冊設(shè)備驅(qū)動(dòng)菜單設(shè)計(jì)設(shè)置工程屬性定義數(shù)據(jù)變量創(chuàng)建動(dòng)回顯*置報(bào)警窗口入機(jī)交互界面MCGS工控組態(tài)軟件編寫控制流程使用功能構(gòu)件主控窗口 設(shè)備窗口運(yùn)行策略實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫用戶窗口圖4.3MCGS組態(tài)軟件組成MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)延續(xù)性和可擴(kuò)充性。使用MCGS工控組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；封裝性（易學(xué)易用），MCGS工控軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需要掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好的完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；通用性和可擴(kuò)充性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用MCGS工控組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、飯卡、變頻器等）的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。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/2000平臺。提供近百種繪圖工具和基本圖符，快速構(gòu)造圖形界面，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。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SQLServer、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)。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)基于MCGS嵌入組態(tài)軟件容量小、速度快、成本低、真正嵌入、穩(wěn)定性高、功能強(qiáng)大、通訊方便、操作簡便、支持多種設(shè)備、有助于建造完整的解決方案的特點(diǎn)。所以選擇其與PLC進(jìn)行通訊連接。MCGS一般通過上位機(jī)的串行口和PLC上的編程口建立物理上的通訊連接，從而達(dá)到操作PLC的目的。而在MCGS組態(tài)軟件設(shè)置方面需先進(jìn)行“設(shè)備組態(tài)”。設(shè)備組態(tài)方法是先調(diào)用MCGS串口通訊父設(shè)備構(gòu)件，再找到三菱FX-232子設(shè)備構(gòu)件，并掛接在串口父設(shè)備下。對串口父設(shè)備需打開其屬性窗口，在基本屬性中設(shè)置好設(shè)備名稱，初始工作狀態(tài)，最小采樣周期，串口端口號，通訊波特率，數(shù)據(jù)位位數(shù)，停此位位數(shù)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式等。而對于三菱FX-232子設(shè)備，要先打開其屬性窗口，設(shè)置好基本屬性中的設(shè)備名稱，初始工作狀態(tài)，最小采集周期（同父設(shè)備），然后根據(jù)MCGS與『乂系列PLC之間兩種不同的通訊方式，再進(jìn)行后面的設(shè)置：如果使用MCGS提供的read和write設(shè)備命令直接訪問PLC，無需進(jìn)一步設(shè)置，而如果要通過MCGS循環(huán)采樣方式自動(dòng)周期性地訪問PLC，則必須還要對設(shè)備增加通道，建立通道連接，把PLC中相關(guān)繼電器（X,Y,M）和寄存器（。）與MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中變量建立一一對應(yīng)關(guān)系，確定操作方式（讀或?qū)懟蜃x寫）。并且MCGS嵌入版系統(tǒng)與PLC聯(lián)系的媒介設(shè)備窗口專門用來放置不同類型和功能的設(shè)備構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的操作和控制。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)只有一個(gè)設(shè)備窗口，運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開設(shè)備窗口，管理和調(diào)度所有設(shè)備構(gòu)件正常工作，并在后臺獨(dú)立運(yùn)行。注意，對用戶來說，設(shè)備窗口在運(yùn)行時(shí)是不可見的。

第5章系統(tǒng)測試與分析/實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析I/O分配表及外部接線圖I/O分配表:輸入輸出操作功能地址操作功能地址FR0.00電動(dòng)機(jī)M1100.00總開關(guān)SQ10.01電動(dòng)機(jī)M2100.01自/手切換SQ20.02電動(dòng)機(jī)M3100.02啟動(dòng)0.03停止0.04M3啟動(dòng)1.06M2啟動(dòng)1.07M1啟動(dòng)1.08M1停止1.09M2停止1.10M3停止1.11急停1.00圖5.1外部接線圖PLC系統(tǒng)程序編寫通過程序的編寫，實(shí)現(xiàn)三臺電機(jī)的控制，其中給一個(gè)信號，MA1先啟動(dòng)，經(jīng)過5S后，MA2啟動(dòng)，經(jīng)過10S后MA3啟動(dòng)；接通一段時(shí)間后給定信號，MA3

本科生課程設(shè)計(jì)（論文）完成控制。編寫程序如先斷開，經(jīng)過10S后MA2斷開，經(jīng)過5S后MA1本科生課程設(shè)計(jì)（論文）完成控制。編寫程序如MCGS組態(tài)圖及結(jié)果-種，都可以進(jìn)入MCGS組圖標(biāo)；在Windows系統(tǒng)桌面上，通過以下三種方式中的任-態(tài)環(huán)境：鼠標(biāo)雙擊Windows桌面上的“MCGS-種，都可以進(jìn)入MCGS組圖標(biāo)；本科生課程設(shè)計(jì)（論文）選擇“開始”一“程序”一“MCGS組態(tài)軟件”一“MCGS組態(tài)環(huán)境”命令；按快捷鍵"Ctrl+Alt+G”。圖5.2MCGS建立進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境后，單擊工具條上的“新建”按鈕，或執(zhí)行“文件”菜單中的“新建工程”命令，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)名為“新建工程X.MCG”圖5.2MCGS建立5.3用戶窗口的組態(tài)5.3.1建立畫面在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。如圖5.3.2編輯畫面設(shè)置用戶窗口屬性：選擇待定義的用戶窗口圖標(biāo)，點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵選擇屬性，彈出“用戶窗口屬性設(shè)置”對話框，按所列款項(xiàng)設(shè)置有關(guān)屬性。用戶窗口的屬性包括基本屬性、擴(kuò)充屬性和腳本控制，由用戶選擇設(shè)置。窗口的基本屬性包括窗口名稱、顯示標(biāo)題、背景顏色、窗口位置、窗口邊界、窗口大小等項(xiàng)內(nèi)容。窗口的擴(kuò)充屬性包括窗口的外觀、位置坐標(biāo)和視區(qū)大小等項(xiàng)內(nèi)容。窗口的視區(qū)是指實(shí)際可用的區(qū)域，與屏幕上所見的區(qū)域可以不同，當(dāng)選擇視區(qū)大于可見區(qū)時(shí)，窗口側(cè)邊附加滾動(dòng)條，操作滾動(dòng)條可以瀏覽窗口內(nèi)所有的圖形對象。腳本控制包括啟動(dòng)腳本，循環(huán)腳本和退出腳本，啟動(dòng)腳本在用戶窗口打開時(shí)，循環(huán)腳本是在窗口打開期間以指定的間隔循環(huán)執(zhí)行，退出腳本則是在用戶窗口關(guān)閉時(shí)執(zhí)行。具體操作步驟為：雙擊“窗口0”窗口圖標(biāo)，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面；雙擊畫面，彈出設(shè)置窗口。MCGS提供了三類圖形對象供用戶選用，即圖元對象、圖符對象和動(dòng)畫構(gòu)件。這些圖形對象位于常用符號工具箱和動(dòng)畫工具箱內(nèi)，用戶從工具箱中選擇所需要的圖形對象，配置在用戶窗口內(nèi)，可以創(chuàng)建各種復(fù)雜的圖形。圖形對象創(chuàng)建完成后，要對圖形對象進(jìn)行各種編輯工作，如：改變圖形的顏色和大小，調(diào)整圖形的位置和排列形式，圖形的旋轉(zhuǎn)及組合分解等項(xiàng)操作，MCGS提供了完善的編輯工具，使用戶能快速制作各種復(fù)雜的圖形界面，以圖形方式精確表示外部物理對象。具體操作步驟如下：單擊工具條中的“工具箱”褻I按鈕，打開繪圖工具箱。選中“電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)”窗口圖標(biāo)，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。圖5.4屬性設(shè)置5.3.3制作電動(dòng)機(jī)單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對象元件管理對話框。從“傳送帶”類中選3條傳送帶，選一輛集裝箱車。從“馬達(dá)”類中選取馬達(dá)。將馬達(dá)、傳送帶、集裝箱車整為適當(dāng)大小，放到適當(dāng)位置，參照效果圖。選中工具箱內(nèi)的流動(dòng)塊動(dòng)畫構(gòu)件圖標(biāo)，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十”字形，移動(dòng)鼠標(biāo)至窗口的預(yù)定位置，點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，在鼠標(biāo)光標(biāo)后形成一道虛線，拖動(dòng)一定距離后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，生成一段流動(dòng)塊。再拖動(dòng)鼠標(biāo)（可沿原來方向，也可垂直原來方向），生成下一段流動(dòng)塊。當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時(shí)，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可。當(dāng)用戶想修改流動(dòng)塊時(shí)，選中流動(dòng)塊（流動(dòng)塊周圍出現(xiàn)選中標(biāo)志：白色小方塊），鼠標(biāo)指針指向小方塊，按住左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)，即可調(diào)整流動(dòng)塊的形狀。分別用標(biāo)簽設(shè)置右上腳的文本框。用工具箱中的'標(biāo)準(zhǔn)按鈕’，在桌面上拖動(dòng)3個(gè)框分別為啟動(dòng)、停止。它們的設(shè)置參照效果圖。[8]選擇“文件”菜單中的“保存窗口”選項(xiàng)，保存畫面。[9]單擊“窗口屬性”按鈕，進(jìn)入窗口屬性設(shè)置界面。5.3.4電動(dòng)機(jī)順序控制畫面中構(gòu)件的屬性設(shè)置電動(dòng)機(jī)控制的動(dòng)作過程如下：開始啟動(dòng)，MA1電動(dòng)機(jī)符號變藍(lán)，5s后MA2電動(dòng)機(jī)符號變藍(lán)