070 工控组态软件MCGS在PLC中的应用样本
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论文大概：
 

 

 

   本科生毕业论文（设计）

         

论文(设计)题目  工控组态软件MCGS在PLC中的应用
 The application of industrial control configuration software MCGS in the PLC                          
                        

目    录

摘要 …………………………………………………………………  1
Abstract ………………………………………………………………  1
第一章  引言 ………………………………………………………  1
第二章  任务内容 …………………………………………………  2
 2.1  设计部分……………………………………………………… 2
 2.2  理论要求……………………………………………………… 2
第三章  硬件及其连接……………………………………………… 3
 3.1  测点信号分类…………………………………………………  3
3.2  系统的硬件构成………………………………………………  3
3.2.1  PLC介绍…………………………………………………… 3
第四章  软件设计……………………………………………………  4
 4.1  MCGS介绍 ……………………………………………………… 4
  4.1.1  MCGS组成 …………………………………………………  4
  4.1.2  功能及优点………………………………………………… 5
  4.1.3  MCGS软件设计……………………………………………… 7
 4.2  PLC软件设计…………………………………………………… 7
4.2.1 PLC编程软件介绍……………………………………………… 7
4.2.2 PLC程序……………………………………………………… 8
 4.3  MCGS组态 ……………………………………………………… 9
4.3.1  组态过程 ………………………………………………… 9
  4.3.2  注意事项 ………………………………………………… 13
 4.4  应用系统的运用…………………………………………………14
 4.5  系统的主要功能…………………………………………………14
  4.5.1  动态显示……………………………………………………14
4.5.2  数据记录……………………………………………………14
  4.5.3  水位容错控制……………………………………………… 14
  4.5.4  过程控制 ………………………………………………… 15
第五章  结束语……………………………………………………… 15
参考文献……………………………………………………………… 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

摘要

本文介绍了北京昆仑通态自动化软件公司的全中文工控组态软件MCGS（通用监控系统）的性能、系统配置、组态方法, 并以用MCGS和PLC构建的锅炉水位监测系统为例,阐述了该系统的系统构成、功能及MCGS在该系统中的应用。并且分析了系统的组成及提高可靠性的措施。

关键词：组态软件,监控系统,MCGS,被控对象,PLC

Abstract
This paper describes the properties , configuration and network realization for all of Chinese industrial control configuration software MCGS (Monitor and Control Generated System) of BEIJING KUNLUN TONG TAI Automation software company, and taking a system of boiler liquid position which made with MCGS and PLC for example.,describes the system structure and function of the system as well as the application of MCGS in this system.. The composition and the method to improve reliability of MCGS system is discussed .

Keywords : Configuration software, Monitoring and control system , MCGS, Subject, PLC

第一章  引言
随着时代的发展,计算机技术的多元化和时效性已经成为一种势不可挡的趋势。社会生活的各个领域都渗透着计算机技术,没有计算机的世界将不可想象。而工业生产过程计算机控制则是计算机技术应用的一个重要而有发展远景的领域。
信息时代的今天,工控界正进行着一场新的革命,各种新型控制设备不断出现,产品的性能和可靠性不断提高,价格进一步下降。作为该领域的另一个重要组成部分——工控软件,也受到越来越多的工程技术人员的重视,正在向着产业化方向发展。工控软件的特点是开发周期长,被控对象复杂多样,且软件与具体工程、设备交织在一起。长期以来,软件的通用性和可维护性一直困扰着工程技术人员,设备管理人员或主要编程人员的变动将给控制系统的运行带来极大的不便,甚至影响其正常工作,许多企业决策者也对此表现出极大的关注。
为改变这一状况,国内外许多专家、学者、工程技术人员对工控软件进行了积极的探索,然而目前的工控软件仍存在两方面的主要问题：一是工控软件缺乏通用性,许多工控公司只提供特定设备的驱动程序,一旦设备更新或变动,系统就必须重新设计；二是国外工控软件价格昂贵,使许多国内用户特别是高校及中小型企业难以接受,以至于不得不花费许多精力去开发各自专用的测控软件。基于上述原因,迫切需要开发高性能价格比的国产工控软件,增加与国外产品竞争的能力。
在此,应该提一下面向对象技术,正是这种技术,使开发通用形的工业控制软件成为可能。
面向对象技术(Object Oriented Technology, OOT ),经过二十多年的发展,已逐渐成熟与完善,并广泛应用于科学与工程等多个领域。面向对象技术将成为下一代软件技术的主流。高质量的代码能有效地降低软件的复杂度和提高开发效率。面向对象方法的继承性是一种代码重用的有效途径。开发者在软件设计时可以利用一些已被精心设计好并且经过测试的代码,这些可重用的代码被组织和存放在程序设计环境的类库中。由于类库中的这些类的存在,使以后的程序设计过程变得简单,程序的复杂性不断降低、正确性不断加强,也越来越易于理解、修改和补充。利用面向对象的方法,能够建立一个定义良好的接口,以帮助系统的设计,实现,维护和程序的重用,实现系统的高度模块化,缩短软件开发周期,从而降低软件的开发成本。工业控制系统组态软件的任务主要有两方面:一是根据现场的实际任务进行组态编程,对不同的工业过程实现自动控制;二是对现场的数据进行记录、绘制趋势曲线、流程显示、打印输出等。其中后者属于上位机的监控与管理,是工控组态软件中不可缺少的一部分。它的实质就是进行数据的记录、维护和再现。正因为工业控制系统对组态软件的任务有这两方面的共同要求,是面向对象技术的继承性有了发挥的场所,代码重用,提高效率。
开发高品质、低价位软件的工业控制通用软件成为迫切需要,又有了面向对象技术支持,因而北京昆仑通态自动化软件公司的全中文工控组态软件MCGS通用工控组态软件应运而生,该软件是目前比较能满足工业控制软件通用性需求的软件之一。
组态软件是近年来在工业自动化领域兴起的一种新型的软件开发技术,开发人员通常不需要编制具体的指令和代码,只要利用组态软件包中的工具,通过硬件组态(硬件配置)、数据组态、图形图像组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作,它具有二次开发简便、开发周期短、通用性强、可靠性高等优点。在工业管理上引入组态软件技术,可使用户避开复杂的计算机软件代码编制问题,集中精力解决好管理本身的问题,按照用户的要求,可以组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的测控软件系统。
为了进一步了解MCGS的功能,笔者设计了一个模拟锅炉水位自动测控系统。本文通过对该自动测控系统设计思路的探讨,阐述了MCGS工控组态软件和硬件设备PLC的关联应用方式。该设计不仅实现了PLC控制操作的可视化,使控制和监测效果直观反映,使操作控制更简单方便,而且充分发挥了MCGS应用灵活和功能齐全的特点,提高了系统可靠性和数据处理及设备利用的效率。

第二章  任务内容
2.1设计部分
用MCGS工控组态软件,开发系统。系统主要包括传感器选型、下位工作站、执行部件、报警处理等,完成数据采集,实时显示,定时报表,数据存储等功能。
设计一个简单的锅炉水位测控系统,完成下位机PLC和组态软件的通信,能够正确读取从下位机传来的数据,用组态软件动画演示水位效果、用模拟仪表读取当前水位数据、演示水泵和阀门的开关效果、显示报警信息、水位曲线图、能够打印历史报表,并且能用组态画面的按钮控制实物（包括水泵和阀门的开闭）。
2.2理论要求
通过实物设计,熟悉并掌握MCGS的功能和特点,及PLC和MCGS的使用方法。分析所设计系统的构成和工艺流程,整理设计思路,总结设计经验。

管理系统的开发以逻辑功能模块的实现为主线,下面通过用户界面、系统管理、数据处理和通讯传输等功能的实现,见图5。介绍程序设计思想方法。

 

 

 

 

 

 

 

图5  MCGS组态软件组成部分

其具体的组态过程简述如下：
1）系统菜单和系统参数组态：在MCGS的“主控窗口”中,按锅炉水位自动测控系统的要求,对其系统菜单和系统参数进行定义和设置。
在菜单和系统参数组态中,对系统管理的有关项目进行设置,系统管理是对监控系统进行管理和维护的功能菜单项,为保障系统安全运行,采用分级管理模式,设定不同的管理权限。系统管理包括登录认证、登录注销、 密码修改、用户管理和退出系统等。
2）设备构件的组态：按此自动测控系统中的硬件配置情况,在MCGS的“设备窗口”中对PLC进行设置和组态。
串行口操作函数与MCGS串口通信有关的设备,必须调用一个串行通信父设备.串行通信父设备直接与计算机的串口联系,负责对串行端口的设置,见图6 (如波特率大小,数据位长度,停止位位数,有无奇偶校验等)、初始化和读写操作.在程序设计时,通信设备按通信协议形成设备命令,并把命令放到一个固定的字节数组中,当调用串行通信父设备提供的标准串口读写函数时,即可完成各种功能通信子设备驱动程序的开发编制工作。
3）用户界面,在组态平台的用户窗口下面进行开发。 用户界面包括各种功能：监控主画面窗口,该窗口显示整体的模拟图,根据现场传送来的实测值,动态显示各个水罐的液位。各水罐模拟图中建立了按钮功能,点击它可查阅各水罐的详细信息。按此系统的要求和用户的习惯,在MCGS的“用户窗口”中用MCGS的工具进行系统运行封面和主控界面的设计组态。
 
图 6 串行通信父设备参数表

 

4.5系统的主要功能
4.5.1动态显示
1)主界面。显示水泵和阀门的启停状态,液体流向（用动态流动块显示水罐的实时水位。并对相关参数的测量值实时显示。

图9 设备调试结果

图10 运行效果图
2)报警数据显示界面。实时对到达报警区域的参数测量值进行报警,同时记录报警时间。当用户对报警作出响应是解除报警。
3)曲线界面。实时显示水位分布曲线。
4.5.2 数据记录
用户可以将采集数据、运算结果、控制输出、时间日期等内容实时存盘记录下来,并可对存盘数据库的数据进行查询、排序、指定时间间隔提取和报表打印等,同时可与Access等数据库相连,利用PC丰富的资源来扩充“MCGS”的功能。
4.5.3水位容错控制
在实时控制中,如果把有误的测量信号当作正常的信号加以控制时,会导致系统控制出错,基于这种原因,设计了容错控制。剔除不符合逻辑的异常值（比如X01到的情况下X00没到）,保持原值不变。

4.5.4过程控制
整个系统是开放性的,通过自行编写相关控制算法,在策略构件中加入自己的功能模块,来实现过程的自动控制。该部分是下一阶段研究的重点。