基于MCGS的節(jié)日彩燈PLC控制實訓(xùn)

./成績評定表學(xué)生班級學(xué)號專業(yè)自動化課程設(shè)計題目MCGS組態(tài)軟件及PLC節(jié)日彩燈控制設(shè)計評語組長簽字：成績?nèi)掌?0年月日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)自動化學(xué)生班級學(xué)號課程設(shè)計題目MCGS組態(tài)軟件及PLC節(jié)日彩燈控制設(shè)計實踐教學(xué)要求與任務(wù):1熟悉MCGS組態(tài)軟件及PLC節(jié)日彩燈的控制工作原理；2熟悉西門子PLC及MCGS組態(tài)軟件；3CAD繪制電氣控制原理圖；4用MCGS組態(tài)軟件組態(tài)監(jiān)控畫面及調(diào)試實驗；5撰寫設(shè)計及實驗報告。時間安排：1第1天：下任務(wù)及查閱資料；2第2天：編程及實驗；3第3-4天：總結(jié)及寫報告；4第5天：交報告。指導(dǎo)教師：201年月日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201年月日學(xué)院教學(xué)副院長：201年月日.摘要MCGS〔MonitorandControlGeneratedSystem,通用監(jiān)控系統(tǒng)是一套基于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)。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,能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。該設(shè)計的容就是基于MCGS的節(jié)日彩燈控制,當(dāng)然要做好這個課程設(shè)計必須先熟悉MCGS組態(tài)軟件及PLC節(jié)日彩燈的控制工作原理,了解西門子PLC及MCGS組態(tài)軟件,會用CAD繪制電氣控制原理圖以及用MCGS組態(tài)軟件組態(tài)監(jiān)控畫面及調(diào)試實驗。關(guān)鍵字：節(jié)日彩燈PLCMCGS.目錄TOC\o"1-3"\u1 MCGS組態(tài)軟件概述41.1 什么是MCGS組態(tài)軟件41.2 MCGS組態(tài)軟件系統(tǒng)的構(gòu)成41.2.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)41.2.2 MCGS組態(tài)軟件的五大組成部分41.3 MCGS組態(tài)軟件功能和特點52 西門子S7-200PLC簡介62.1 S7-200編程軟件介紹62.2 S7-200通訊方式62.3 S7-200通訊參數(shù)設(shè)置62.4 S7-200與MCGS的通訊連接73 控制系統(tǒng)的設(shè)計83.1 控制要求83.2 PLC的輸入/出分配表93.3 電氣圖93.4 系統(tǒng)程序設(shè)計103.4.1 PLC程序103.4.2 工作過程分析123.5 MCGS組態(tài)過程133.5.1 建立工程133.5.2 設(shè)計監(jiān)控畫面143.5.3 建立數(shù)據(jù)庫變量163.5.4 動畫連接173.5.5 設(shè)備窗口屬性設(shè)置193.5.6 MCGS的運(yùn)行畫面22總結(jié)23參考文獻(xiàn)24.MCGS組態(tài)軟件概述什么是MCGS組態(tài)軟件MCGS〔MonitorandControlGeneratedSystem,通用監(jiān)控系統(tǒng)是一套基于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)。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,能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點,已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化和航天等領(lǐng)域,經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運(yùn)行,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS組態(tài)軟件系統(tǒng)的構(gòu)成MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件,用來幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程,以用戶指定的方式運(yùn)行,并進(jìn)行各種處理,完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。兩部分相互獨立,有緊密相關(guān)。MCGS組態(tài)軟件的五大組成部分用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、實時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成。每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作,可完成不同的工作,且具有不同的特性。主控窗口構(gòu)造了應(yīng)用系統(tǒng)的主框架設(shè)備窗口是MCGS嵌入版系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介用戶窗口實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的"可視化"實時數(shù)據(jù)庫是MCGS嵌入版系統(tǒng)的核心運(yùn)行策略是對系統(tǒng)運(yùn)行流程實現(xiàn)有效控制的手段MCGS組態(tài)軟件功能和特點MCGS的主要特點和基本功能如下：簡單靈活的可視化操作界面實時性強(qiáng)、良好的并行處理性能豐富、生動的多媒體畫面開放式結(jié)構(gòu),廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能完善的安全體制強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能多樣化的報警功能實時數(shù)據(jù)庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便支持多種硬件設(shè)備,實現(xiàn)"設(shè)備無關(guān)"控制方便復(fù)雜的運(yùn)行流程良好的可維護(hù)性和擴(kuò)展性用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲,系統(tǒng)可靠性高設(shè)立對象元件庫,組態(tài)工作簡單方便實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理西門子S7-200PLC簡介S7-200編程軟件介紹西門子S7-200系列PLC是德國西門子公司〔Siemens出品的,小型PLC。1994年S7-200PLC進(jìn)入中國,立刻受到了用戶的廣泛歡迎；隨著1998年S7-200PLC升級為第二代產(chǎn)品,2004年S7-200PLC升級為第三代產(chǎn)品,S7-200PLC已經(jīng)成為小型PLC中的佼佼者。S7-200CN繼承了S7-200的優(yōu)良品質(zhì)和卓越性能,適用圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復(fù)雜的自動化控制,應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,覆蓋所有與自動監(jiān)測,自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,包括各種紡織機(jī)械、中央空調(diào)、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、工程機(jī)械、小型機(jī)床、樓宇自控、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。適用于各行各業(yè),各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨立運(yùn)行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能,具有較高的性能/價格比。S7-200通訊方式S7200PLC的通訊端口為RS485模式。通訊連接方式：〔1采用標(biāo)準(zhǔn)串口型號的西門子PC/PPI電纜；〔2采用RS232/485轉(zhuǎn)換器連接,RS485的A正B負(fù)與PLC編程口3正8負(fù)連接；〔3TPC觸摸屏的RS485接口的A正B負(fù)與PLC編程口3正8負(fù)連接。S7-200通訊參數(shù)設(shè)置S7-200系列PLC可以通過西門子STEP7-Micro/WIN為S7-200PLC配置波特率和PLC地址。當(dāng)為S7-200修改參數(shù)后,需要將改動參數(shù)的系統(tǒng)塊下載至S7-200。每臺S7-200CPU的默認(rèn)波特率為9.6kbps<即:9600bps>,默認(rèn)PLC地址為2。當(dāng)PLC設(shè)置地址時,一次只能連接并設(shè)置一個PLC。參數(shù)設(shè)置方法：〔1>連接好PLC及PPI電纜,PLC上電,運(yùn)行STEP7-Micro/WIN編程軟件?！?>設(shè)置PG/PC接口：S7-200與MCGS的通訊連接S7-200PLC的通訊端口是RS485。MCGS通訊端口有兩個：①COM1是RS232通訊協(xié)議②COM2是RS485通訊協(xié)議〔1一個S7200PLC與一個MCGS通訊連接①PLC連接MCGS的COM2<RS485>端口②PLC連接MCGS的COM1<RS232>端口〔2多個S7-200PLC與一個MCGS通訊相連①所有PLC的波特率相同設(shè)置各個PLC的地址不相同,圍：1--32②所有的PLC的波特率為9600或者19200,將PLC按照波特率分成兩組,波特率9600一組,波特率19200一組,參照①進(jìn)行設(shè)置。控制系統(tǒng)的設(shè)計控制要求控制系統(tǒng)按預(yù)定節(jié)拍產(chǎn)生一個"環(huán)形分配器",有了環(huán)形分配器,彩燈就得到預(yù)設(shè)頻率和預(yù)設(shè)花樣的閃亮信號,在整個工作過程中定時實現(xiàn)花樣的變換。先根據(jù)花樣變換的規(guī)律列出動作時序表,再按預(yù)設(shè)彩燈變換花樣在表中"打點",然后再根據(jù)動作時序表輸出即可。此次實訓(xùn)所選彩燈變換花樣為跳閃方式：1隔1跳2,回跳1,隔1跳2,回跳1……,其動作時序表為表3-1動作時序表節(jié)拍輸出12345678910111213141516Q0.0+++Q0.1+++Q0.2+++Q0.3+++Q0.4+++Q0.5+++Q0.6+++Q0.7+++PLC的輸入/出分配表表3-2輸入/出分配表輸入信號啟動按鈕SB1I0.7輸出信號燈1Q0.0燈2Q0.1燈3Q0.2燈4Q0.3燈5Q0.4燈6Q0.5燈7Q0.6燈8Q0.7電氣圖圖3-1I/O接線圖系統(tǒng)程序設(shè)計PLC程序工作過程分析按下啟動按鈕I0.0接通,M2.0得電閉合,開始計時同時正跳變指令檢測到正跳變信號后,開燈初始Q0.0燈亮〔此時MW0為0000000000000001,Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.710000000；0.5s后T33接通,網(wǎng)絡(luò)3的正跳變觸電指令檢測到第一次正跳變信號執(zhí)行左循環(huán)移位指令〔即MW0為0000000000000010,燈Q0.2和Q0.3亮〔此時Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.700110000,此時T33再次開始計時；0.5s后,網(wǎng)絡(luò)3的正跳變觸點指令檢測到第二次信號,第二次執(zhí)行左移位指令〔即MW0為0000000000000100,燈Q0.1亮〔此時Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.701000000,此時T33第三次開始計時；0.5s后,網(wǎng)絡(luò)3的正跳變觸點指令檢測到第三次信號,第三次執(zhí)行左移位指令〔即MW0為0000000000001000,燈Q0.3和Q0.4亮〔此時Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.700011000,此時T33第四次開始計時……如此循環(huán)下去。MCGS組態(tài)過程建立工程雙擊桌面"MCGS組態(tài)環(huán)境"圖標(biāo),進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境,如圖3-2所示。圖3-2MCGS組態(tài)環(huán)境在菜單"文件"中選擇"新建工程"菜單項,在"D/MCGS/WORK/"自動生成新建工程,將工程保存為"節(jié)日彩燈控制系統(tǒng).MCG"。設(shè)計監(jiān)控畫面在MCGS組態(tài)平臺上單擊"用戶窗口","新建窗口",在"用戶窗口"中新建一個"窗口0",選中"窗口0",點擊"窗口屬性"按鈕,進(jìn)入窗口屬性設(shè)置界面,如圖3-3所示。將"窗口名稱"和"窗口標(biāo)題"選項中的容改為"節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)",按"確認(rèn)"。圖3-3"用戶窗口屬性設(shè)置"對話框按"動畫組態(tài)"按鈕,進(jìn)入畫面編輯窗口,如圖3-4所示。圖3-4動畫制作窗口在窗口中利用工具箱中的繪圖工具,單擊工具條中的"工具箱"按鈕,則打開動畫工具箱。工具箱中的圖標(biāo)用于從對象元件庫中讀取存盤的圖形對象；圖標(biāo)用于把當(dāng)前用戶窗口中的圖形對象存入對象元件庫中,如圖3-5所示。圖3-5"對象元件庫管理"對話框從"對象元件庫管理"中的"指示燈"中選取中意的燈,單擊"確認(rèn)",則所選中的燈在桌面的左上角,可以改變其大小及位置。從"對象元件庫管理"中的"開關(guān)"中選取個開關(guān)。通過圖形組合,最后生成的畫面如圖3-6所示。選擇菜單項"文件"中的"保存窗口",則完成了畫面的保存。圖3-6節(jié)日彩燈控制系統(tǒng)整體畫面建立數(shù)據(jù)庫變量首先定義數(shù)據(jù)變量。在MCGS中,數(shù)據(jù)對象有開關(guān)型數(shù)值型字符型事件型和組對象等五種類型。不同類型的數(shù)據(jù)對象,屬性不同,用途也不同。根據(jù)此次控制要求,監(jiān)控畫面中八個彩燈和一個開關(guān)燈均為開關(guān)量。設(shè)定實時數(shù)據(jù)庫。單擊工作臺的"實時數(shù)據(jù)庫"窗口標(biāo)簽,進(jìn)入實時數(shù)據(jù)庫窗口。按"成組增加"按鈕,彈出成組增加窗口,根據(jù)工程需要進(jìn)行設(shè)置結(jié)果如圖3-7所示。設(shè)定數(shù)據(jù)對象屬性。選中變量,按"對象屬性"按鈕,則打開"數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置"對話框。圖3-7"實時數(shù)據(jù)庫"選項卡動畫連接由圖形對象搭建而成的圖形界面是靜止不動的,需要對這些圖形對象進(jìn)行動畫設(shè)計,從而真實的描述外界對象的狀態(tài)變化,達(dá)到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,圖形對象的外觀和狀態(tài)特征,有數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動,從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。在用戶窗口中,雙擊第一個燈,彈出"單元屬性設(shè)置"對話框,如圖3-8所示。選中"組合圖符",則進(jìn)入"動畫組態(tài)屬性設(shè)置"對話框,如圖3-9所示進(jìn)行設(shè)置。其他屬性不變。設(shè)置好后。按"確認(rèn)"|"確定",變量連接成功。對于其他的燈,按同樣的方式進(jìn)行設(shè)置。圖3-8節(jié)日彩燈動畫連接設(shè)置圖3-9燈"動畫組態(tài)屬性設(shè)置"對話框設(shè)備窗口屬性設(shè)置設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分,負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接,使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài),實現(xiàn)對工業(yè)過程的實時監(jiān)控。MCGS實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動的基本方法是：在設(shè)備窗口配置不同類型的設(shè)備構(gòu)件,并根據(jù)外部設(shè)備的類型和特征,設(shè)置相關(guān)的屬性,將設(shè)備的操作方法,如硬件參數(shù)配置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、設(shè)備調(diào)試等都封裝在構(gòu)件之,以對象的形式與外部設(shè)備建立數(shù)據(jù)的傳輸通道連接。系統(tǒng)運(yùn)行過程中,設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理,通過通道連接,向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù),從實時數(shù)據(jù)庫查詢控制參數(shù),發(fā)送給系統(tǒng)其它部分,進(jìn)行控制運(yùn)算和流程調(diào)度,實現(xiàn)對設(shè)備工作狀態(tài)的實時檢測和過程的自動控制。在MCGS單機(jī)版中,一個用戶工程只允許有一個設(shè)備窗口,設(shè)置在主控窗口。運(yùn)行時,由主控窗口負(fù)責(zé)打開設(shè)備窗口。設(shè)備窗口是不可見的窗口,在后臺獨立運(yùn)行,負(fù)責(zé)管理和調(diào)度設(shè)備驅(qū)動構(gòu)件的運(yùn)行。對已經(jīng)編好的設(shè)備驅(qū)動程序,MCGS使用設(shè)備構(gòu)件管理工具進(jìn)行管理,單擊在MCGS"工具"菜單下的"設(shè)備構(gòu)件管理項",將彈出如下圖所示的"設(shè)備管理"窗口：圖3-10設(shè)備管理窗口設(shè)備管理工具的主要功能是方便用戶在上百種的設(shè)備驅(qū)動程序中快速的找到適合自己的設(shè)備驅(qū)動程序,MCGS設(shè)備目錄的分類方法,為了用戶在眾多的設(shè)備驅(qū)動中方便快速的找到需要的設(shè)備驅(qū)動,MCGS所有的設(shè)備驅(qū)動都是按合理的分類方法排列的。在組態(tài)工作臺界面中,用鼠標(biāo)單擊"設(shè)備窗口"選項,出現(xiàn)設(shè)備窗口圖標(biāo)并雙擊進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口；在此窗口過設(shè)備工具箱,完成設(shè)備組態(tài),如圖3-11所示。圖3-11設(shè)備組態(tài)窗口設(shè)備組態(tài)完成后,雙擊"通用串口父設(shè)備0",進(jìn)入通用串口父設(shè)備屬性編輯界面,根據(jù)設(shè)備通訊要求和連接情況,完成通用串口父設(shè)備屬性編輯界面中相關(guān)的參數(shù)設(shè)置,具體設(shè)置如圖3-12所示,按"確認(rèn)"完成設(shè)置。圖3-12通用串口父設(shè)備屬性編輯窗口返回設(shè)備組態(tài)窗口,雙擊"設(shè)備0—[西門子S7—200PPI]"進(jìn)入設(shè)備屬性設(shè)置窗口,在此窗口中有"基本屬性"、"通道連接"、"設(shè)備調(diào)試"、"數(shù)據(jù)處理"選項卡。在節(jié)日彩燈控制中,不涉及"數(shù)據(jù)處理"。其余三項設(shè)置如圖3-13、3-14、3-15所示。在設(shè)備調(diào)試窗口中,如果"通訊狀態(tài)標(biāo)志"欄中,顯示"0"則表示通訊正常,若顯示"—1"則表示通訊不正常。圖3-13設(shè)備屬性編輯窗口圖3-14通道連接窗口圖3-15設(shè)備調(diào)試窗口MCGS的運(yùn)行畫面在組態(tài)調(diào)試之前將控制程序下載到PLC中,并將PLC設(shè)置為RUN狀態(tài)。通過設(shè)備調(diào)試,使MCGS與PLC通訊正常,即設(shè)備調(diào)試窗口中"通訊狀態(tài)標(biāo)志"顯示為"0",按確認(rèn)即可。單擊主菜單中的"進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境"按鈕,即可進(jìn)入監(jiān)控