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1、长 春 大 学 毕业设计论文序号（学号）： 021241132长 春 大 学毕 业 设 计（论 文）PLC控制系统设计及组态模拟姓 名 代富有学 院电子信息工程学院专 业自动化班 级12411 指导教师程广亮（讲师）2016年6月2日I PLC控制系统设计及组态模拟设计摘要：针对近年来城市交通的拥挤现象，存在驾驶员的违章现象、交通事故频发以及车辆尾气污染的各方面问题，出集现了电子及通讯、计算机以及信息技术等具有时代特色的高新技术于一体的，具有智能控制的交通指挥中心系统。安装了这种智能系统的道路后，城市道路的堵塞现象得到了很大的缓解，同时，使道路的通行能力得到了极大的提高。由于这种智能控制系统的
2、出现，驾驶员的生命安全得到了保障，减少了许多交通事故，而且车辆的尾气排放也得到了很大的改善，降低了对环境的污染。今天，对于交通灯，可以采取很多种的控制方式，比如用单片机，标准逻辑器件，以及可编程序逻辑器件PLC等方案。由于单片机编程复杂不容易掌握，而且不便于维护，而标准逻辑器件在实现电路时，会受到逻辑器件如门电路等影响，这样会使调试工作极不容易。用PLC实现对交通信号灯控制，由于其内部定时器，计时器资源十分丰富，可以较好的适应道路的环境，而且编程简单明了，易于维护。综上，我选择用PLC来实现对交通信号灯的控制。在上位机监控方面，采用组态软件 MCGS对交通灯控制系统进行实时动态监控，加强了整个
3、系统的人机交互性和可行性。关键字： 交通控制 交通灯 PLC控制 MCGSDesign of multi point temperature intelligent detection system for barnAbstract: the most important problem in the management of the barn is to monitor the temperature change in the grain. The state pays high cost for grain storage, mainly because of the high cos
4、t of monitoring equipment, the management mode is not advanced enough. On the basis of theoretical research and field experiment, the design and development of real-time online monitoring and control system for grain storage temperature were carried out. Temperature detection is of great significanc
5、e to prevent grain mildew. On principle and method of grain depot temperature, can basically eliminate the accidents of grain mildew, and save a lot of manpower and material resources, and improve the efficiency of management of the grain depot, make the management of food safe and reliable protecti
6、on. At present, the grain depot temperature and humidity detection is basically artificial detection, high labor intensity, because detection alarm is not timely, resulting in the phenomenon of storage grain loss. So the imminent intelligent granary temperature detection system is designed and devel
7、oped with high ratio of performance to price. Due to the large granary distributed wide, large reserves, grain depot management and monitoring is difficult, design of the computer measuring system of grain depot management software based on, by each barn in the configuration of the lower position ma
8、chine will grain data by the wireless data transmission module to send to the PC, the PC will be the lower position machine data is expressed in the form of curves and tables that clearly shows the warehouse temperature condition.Key words: temperature,barn,testing system design长 春 大 学 毕业设计论文目 录第1章
9、绪论41.1 设计背景及意义41.2 课题当前研究现状41.2.1 国际研究现状41.2.2 国内研究现状5第2章 十字路口交通灯的介绍52.1 十字路口交通灯的原理52.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图5第3章 硬件部分介绍73.1 PLC的相关知识73.1.1 PLC产生和定义73.1.2 PLC的基本组成73.1.3 PLC的基本工作原理83.1.4 PLC的特点83.2 PLC的应用与前景93.3 输入输出点分配表103.4 十字路口交通灯的接线图103.4.1 PLC控制系统I/O接线图103.4.2 十字路口交通灯的接线图113.5 十字路口交通灯的控制时序图123.6 十字路
10、口交通灯的程序设计14第4章 软件部分介绍164.1 MCGS软件的整体介绍164.1.1 MCGS软件的基本概念164.1.2 MCGS软件的主要特点164.2 MCGS组态软件的整体结构174.3 MCGS组态软件的功能和特点184.4 MCGS组态软件的工作方式194.5组态界面画面的设计20第5章 结 论21致 谢23参考文献24 第1章 绪论1.1 设计背景及意义随着社会经济的发展，城市的交通问题逐渐开始引起了人们的关注。首先，一个城市生活水平和投资环境取决于交通是否便捷，便捷的交通环境可以使一个国家的经济稳定上升，从而直接影响到公民的生活质量。为了缓解交通压力，在一些较大的城市，比
11、如北京，上海等，政府考虑建设地铁或轻轨，的确，对于大城市来讲，这是一个好的方法，但针对大多数中小城市，由于建设地铁或轻轨需要消耗大量的时间和资金，这些对于大多数正处于发展中的中小城市来说，花费大量的时间和金钱去解决这一问题就显得极不现实。其次，由于道路上车辆越来越多，不仅对居民的出行造成了极大的影响，而且更重要的是，道路上车辆的日益增多，道路的严重阻塞，严重降低了驾驶员的安全系数，对驾驶员的生命和财产造成了很大的影响。所以，改善与提高现有的交通控制系统，提高现有的交通控制系统的效率已经成为了交通管理部门和驾驶者自身需要解决的重要问题之一。目前，对于交通灯，可以采取很多种的控制方式，比如用单片机
12、，标准逻辑器件，以及可编程序逻辑器件PLC等方案。由于单片机编程复杂不容易掌握，而且不便于维护，而标准逻辑器件在实现电路时，会受到逻辑器件如门电路等影响，这样会使调试工作极不容易。用PLC实现对交通信号灯控制，由于其内部定时器，计时器资源十分丰富，可对普遍使用的渐进式信号灯进行精确的控制，而且编程简单明了具有通讯联网功能，易于维护，改进难度小，功能完善，实用性强。综上，我选择用PLC来实现对交通信号灯系统的控制来完成对此次论文题目的设计。 1.2 课题当前研究现状1.2.1 国际研究现状交通信号灯灯的起源可追溯到十九世纪初的英国，自十九世纪中期以来，城市交叉路口的交通拥堵问题就引发了人们对交的
13、关注。1868 年，世界第一台交通自动信号灯（煤油）在英国伦敦诞生成为了世界交通的历史上一件具有划时代意义的事情。但是后来，由于发生了一件信号灯自燃而爆裂致使一位正在值勤的警察断送性命的事故，这种交通信号灯销声匿迹了很长时间。直至二十世纪初，才在美国的克利夫兰、纽约和芝加哥再次出现了交通信号灯的影子。这次在美国出现的信号灯相对十九世纪在英国出现的交通信号灯，主要对两方面进行了改善，第一方面是，信号灯本身由煤气改变成了电力，这一点使信号灯的安全系数得到了很大的提高，很大程度上避免了人员的伤亡，另一方面，这次使用了车辆感应式信号控制器，这就使信号灯的控制方式更加的先进。但世界上没有十全十的事物，这
14、种信号灯也存在缺点，就是控制范围比较小，控制精度较低。二十世纪六十年代，包括美国，英国在内的其他国家也纷纷加入对信号灯问题的讨论，研究出信号联动协调控制系统，这种控制相比二十世纪初的信号灯的优点在于，它的控制范围增加了许多，控制精度也有所提高。逐渐，世界上开始出现许多信号控制系统，其代表：SCOOT，SCATS，TRANSYT，罗德等。TRANSYT系统是世界上最负盛名的信号优化方案添加，它起源英国公路运输协会，SCOOT自适应控制系统的研究和开发英国道路运输研究所和另外三家公司共同完成，SCATS系统是敏感的在线操作系统，它是由南威尔士和交通管理的澳大利亚开发成功。罗尔德系统，是目前最新出现
15、的系统。这是被美国亚利桑那州大学研究成功的，它充分利用了通信，控制，系统的控制和操作的最新技术。所以，我们说，这个系统是迄今为止最先进的系统。1.2.2 国内研究现状中国交通运输业的发展起步比较晚，第一个交通灯出现在上海的英租界，在第二十世纪南京四十年代还出现在交通信号灯。新中国成立以后，随着社会的发展和人民生活水平的日益提高，交通运输体系也得到了逐步完善。信号灯安装在城市的各个路口，已经成为缓解交通车辆最常用的方法。交通信号灯的出现，大大的减少交通事故的频率。随着信号灯的普及，中国开始出现了各种带有创意的交通灯。在2004，“触摸式红绿灯”出现在安徽合肥。目前，有很多交通灯的设计，如：基于图
16、像处理和嵌入式系统的交通灯智能控制；单片机控制交通灯；可编程控制器为基础的交通灯自动控制系统等。 第2章 十字路口交通灯的介绍2.1 十字路口交通灯的原理2.1.1 十字路口交通灯的原理及示意图图2.1是一个交通灯的示意图，在十字路口，有六个控制对象的系统，东西方向两个红灯，南北方向两个红灯，东西方向黄灯两个黄灯，南北方向黄灯两个黄灯，东西方向绿灯两个绿灯，南北方向绿灯两个绿灯。控制系统的控制系统分为峰值时间和正常时间控制。本控制系统律分为高峰时段和正常时段进行控制。 正常时段(8时16时、18时6时)：南北方向的红灯要保持亮25秒，此时，东西方向绿灯亮，并保持20秒，在第20秒的时刻，东西方
17、向的绿灯开始闪烁，闪烁时间精确控制为3秒，3秒后东西方向绿灯熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西方向黄灯开始点亮，并精确控制黄灯点亮时间为2秒。到2秒时，东西方向黄灯熄灭，东西方向红灯亮，同时，南北方向红灯熄灭，绿灯亮。东西方向的红灯要保持亮30秒，此时，南北方向绿灯亮，并保持25秒，在第25秒的时刻，南北方向的绿灯开始闪烁，闪烁时间精确控制为3秒，3秒后南北方向绿灯熄灭，在南北绿灯熄灭时，南北方向黄灯开始点亮，并精确控制黄灯点亮时间为2秒。到2秒时，南北方向黄灯熄灭，南北方向红灯亮，同时，东西方向红灯熄灭，绿灯亮。如此循环。高峰时段（6时8时、16时18时）：南北方向的红灯要保持亮25秒，此时，东西
18、方向绿灯亮，并保持20秒，在第20秒的时刻，东西方向的绿灯开始闪烁，闪烁时间精确控制为3秒，3秒后东西方向绿灯熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西方向黄灯开始点亮，并精确控制黄灯点亮时间为2秒。到2秒时，东西方向黄灯熄灭，东西方向红灯亮，同时，南北方向红灯熄灭，绿灯亮。东西方向的红灯要保持亮40秒，此时，南北方向绿灯亮，并保持35秒，在第35秒的时刻，南北方向的绿灯开始闪烁，闪烁时间精确控制为3秒，3秒后南北方向绿灯熄灭，在南北绿灯熄灭时，南北方向黄灯开始点亮，并精确控制黄灯点亮时间为2秒。到2秒时，南北方向黄灯熄灭，南北方向红灯亮，同时，东西方向红灯熄灭，绿灯亮。如此循环。Y0Y1Y2Y0 Y1 Y
19、2Y4Y3Y5Y3Y4Y5北东南西图2.1 十字路口交通信号灯的示意图 第3章 硬件部分介绍3.1 PLC的相关知识3.1.1 PLC产生和定义1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC（programmable logic controller）。 在80年代，由于计算机技术的发展，可编程控制器以通用微处理器为核心，功能扩展到各种运算操作，可编程控制器的操作过程控制，可以与上位机进行通信，实现远程控制。被称为PC（programmable controller）即可编程控制器。1987年，可编程逻辑控制器的定
20、义由国际电工委员会（IEC）颁布，内容大致为：可编程逻辑控制器是针对工业环境中的应用而设计的，是一种数字运算的电子器件，具有存储器，可以进行编程。它可以存储和执行命令和逻辑运算，还能进行顺序控制，定时，计数和算术运算，并且可以通过数字和模拟输入输出，控制各种类型的机械或生产的过程。可编程逻辑控制器及其外围设备，应易于与工业控制系统形成一个整体，而且功能要易于扩展。3.1.2 PLC的基本组成目前，可编程控制器的产品很多，不同的厂家生产的PLC以及同一家生产的不同型号的PLC其结构个不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它们都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，而更靠软
21、件的支持。PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器（EPROM、ROM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。下面分别介绍PLC各组成部分及作用4。编程器输出电路输入电路中央处理器（CPU）系统程序存储器用户程序存储器电源 图3.1 PLC硬件结构组成框图3.1.3 PLC的基本工作原理 PLC是一种存储程序控制器。用户根据某特定对象的具体控制要求，程序编好后，存储在PLC的用户存储器中。这样，在用户运行程序时，PLC的控制功能就可以实现。 PLC在运行程序的过程中，与微机计算比较，有很大的不同，微型计算机运行程序的过程中，程序一旦执行到END指令，就会终止程序，使整个运行结束
22、。而PLC从0000个存储地址存储在第一个支持的指令开始，在没有中断或者跳转的情况下，根据存储地址的方向，以增加支持程序的顺序方向，直到结束指令。并重新开始，反复的循环，直到停止或运行（RUN）切换到停止（STOP）。PLC这种执行程序的方式称为循环扫描的工作方式。每扫描完一次程序就称为一个扫描周期。此外，可编程控制器的输出，输出信号处理和微机也是不同的。微机对输出，输出信号实行实时处理。而可编程控制器对输出，输出信号是集中批处理。可编程控制器的扫描方式分为输出采样、程序执行、输出刷新三个阶段。 3.1.4 PLC的特点PLC不但综合了各种继电器和接触器控制的优点，而且灵活、方便，易于维护，具
23、有其他众多控制器所无法比拟的优点。具体总结如下：1）抗干扰能力强2）编程语言简单，易学易掌握3）通用性强，使用起来方便4）采用模块化的结构，使系统组合起来更为灵活5）设计周期短，节约时间成本6）体积小巧、轻便、功耗低7）调试方便，易于维护8）对环境适应性强3.2 PLC的应用与前景 由于计算机科学的发展和工业自动化的日益发展，可编程控制技术得到了迅速发展，其技术和产品也越来越完善。只将可编程控制器理解的开关量控制的时代已经过时，现如今，由于编程控制器可以将通信技术和信息处理技术融为一个整体，功能接近完美。未来，可编程控制器主要有以下几个方向：一方面是以超小型和低价格方向发展；另一方面是发展高速
24、多功能和分布式自动化网络。总体发展趋势如下： 1.标准化产品的标准化一方面能够保证产品的质量，另一方面也能使了各大厂家生产的的产品相互兼容。因此，将编程技术标准化是大势所趋。 2.中央处理速度有明显加快的趋势未来，中央处理器将使用处理速度更加优秀的64位的RISC芯片，因为这种芯片可以实现多个CPU并行处理和分时处理各子任务，实现各模块的智能系统化，同时，将一部分系统程序采用门阵列电路固化的新科技，可将可编程控制器执行命令的速度达到纳秒级。3.集成，通信，网络由于控制内容复杂，难度大，可编程控制器将与上位机集成，并集成了控制系统和集成系统。同时，加强通信能力也是可编程控制器的一个重要发展方向，
25、尤其微机控制下的产品的数量正在飞速增长。可编程序控制器和上位机建立的人机交互界面，能够将PLC、监控上位机和操作人员巧妙的结合起来，使控制效率得到了很大的提高。同时，由于可编程控制器能够利用计算机丰富的软件资源，并可对数据和可编程控制器进行存取，所以，能够实现以电脑为基础的控制方法，使用户使用起来更加的方便，并提供一个开放的体系结构，用户可以根据需要选择从各种不同的，可编程控制器和我/输出设备的制造商，降低了生产成本的同时也提高了生产率。 4 .PLC的新进展：软PLC 随着计算机软、硬件技术的迅速发展，自动控制技术也取得了新的进展，目前，以计算机作为控制模式的平台成为了越来越多有的工业自动化
26、控制产品和机电一体化产品的选择，于是，诞生了软PLC。软可编程控制器可传统的可编程控制器不同点在于，它可以用软件实现了传统的可编程控制器的功能，其最大的优点在于软PLC具有灵活的扩展能力，用户可以选择不同的生产厂家所生产的各种不同硬件产品，充分利用每个软件和硬件的最佳特性，使最优控制系统的组成易于实现。同时它的优点还有，它能够方便的和硬件进行连接，因为许多I/O卡可以直接连接到软PLC计算机的总线上。因此，可以说，软PLC实现了工业控制计算机和可编程控制器的完美结合，同时方便扩展性能和人机交互，是未来可编程控制器的一个主要发展方向。3.3 输入输出点分配表为了将十字路口交通灯的控制关系用PLC
27、控制器实现，PLC需要2个输入点（启动开关、转换开关），6个输出点。为了使用方便，所以选择了FX2N-64MT型的PLC。输入资源输出资源输入继电器元件作用输出继电器元件作用X0SB启动开关Y0HL1南北红灯X1SB转换开关Y1HL2南北绿灯Y2HL3南北黄灯Y3HL4东西红灯Y4HL5东西绿灯Y5HL6东西黄灯表3.1 输入输出点分配表 3.4 十字路口交通灯的接线图3.4.1 PLC控制系统I/O接线图根据十字路口交通灯的输入输出点分配表，画出如图3.1所示的PLC控制系统I/O接线图。COMCOM1COM0X0（启动）Y4Y5Y3Y2Y1Y0SB1X1（转换）SB0KA11KA21KA3
28、1KA41KA51KA6124VPLC图3.2 PLC控制系统I/O接线图3.4.2 十字路口交通灯的接线图根据十字路口交通灯的实际连线，画出如图3.2所示的十字路口交通灯的接线图。接线柱FU1FU2KA1KA2KA3KA4KA5KA6220V南北红灯南北绿灯南北黄灯东西红灯东西红灯东西红灯图3.3 十字路口交通灯的接线图3.5 十字路口交通灯的控制时序图根据十字路口交通灯的控制关系画出如图3.3所示的时序图。ONX0Y0Y1Y2Y3Y4Y5 10 20 30 40 50 60 t/s正常时段的控制时序图高峰时段的控制时序图X1Y0Y1Y2Y3Y4Y5 10 20 30 40 50 60 70
29、 t/sON图3.4 十字路口交通灯的控制时序图3.6 十字路口交通灯的程序设计图3.5 十字路口交通灯的控制梯形图在图3.5中，Y0控制南北红灯，Y1控制南北绿灯，Y2控制南北黄灯，Y3控制东西红灯，Y4控制东西绿灯，Y5控制东西黄灯。为了控制各个时间段，选用T0T5为控制正常时段的定时器，T6T11为控制高峰时段的定时 第4章 软件部分介绍4.1 MCGS软件的整体介绍4.1.1 MCGS软件的基本概念 现如今，工业自动化水平在迅速提高，计算机在工业领域的应用越来越受到关注，各种控制装置和过程监控装置被大量的应用到了工业生产领域，这就使得传统的工业控制软件逐渐显示出了缺点，无法填补用户的各
30、种需求。俗话说，科技的进步来源于需求，于是，出现了一些新的软件，比如：MCGS组态软件，它的出现，为解决一些实际工程问题提供了一种新的方法，能够很好的解决传统工业控制软件所不能解决的种种问题。中国工业自动化组态软件MCGS是一种优秀的组态软件，它可以稳定运行在Windows95、Windows98、Me、NT和Windows2000等多种操作系统上，可以进行画面显示、过程监控、数据采集与分析、设备控制、设备输出、网络数据传输，双机热备和工程报告等。而且同时支持国内外数据采集和输出设备，被广泛应用于材料、石油、电力、化工、矿山、钢铁、制造与处理、冶金、机械、制冷、纺织、环保、航空航天、建筑、交通
31、、通信、食品、水处理、智能建筑和实验室等各大领域。4.1.2 MCGS软件的主要特点（1） 连续性和可扩展性 在使用MCGS组态软件进行开发的过程中，当站点（包括系统硬件或系统结构）或者用户需求发生改变时，只需进行少量的改动就可以实现软件的更新和升级，方便实用；（2） 封装性 MCGS组态软件将一些硬件和编程细节封装起来，对外体现为一种方便的用户使用的软件包，这给用户带来了很大的方便，因为，用户可以不用掌握太多太复杂的编程语言技术（甚至不需要编程），也同样可完成复杂项目的所有功能；（3） 通用性由于MCGS组态软件可以提供的底层设备的设备驱动，包括PLC，智能仪表、智能模块、逆变板等多种底层设
32、备，所以，它很少受到行业的限制，而且MCGS拥有开放式的数据库和上位机监控画面制作工具，可以比较容易的完成一个具有实时数据处理、历史数据和曲线并存的拥有动画效果的工程，所以，可以说MCGS组态软件无论在通用性上还是工程实现效果上都做得非常好。4.2 MCGS组态软件的整体结构MCGS软件系统主要包括两大部分，即组态环境和运行环境。组态环境相当于拥有一套完整的工具，用户可以根据工程和自己设计的需要设计和构建应用系统。以用户指定的方式运行用户自己配置的组态工程，就是MCGS中的运行环境，运行环境可以根据组态环境中的组态工程，按照用户的意愿实现用户配置设计的目标和功能。组态环境：组态生成应用系统运行
33、环境：解释执行组态结果组态结果数据库 图4.1 MCGS组态软件的整体结构 MCGS由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统共同组成。这两者既相互独立的，又关系密切。 图4.2 MCGS组态环境两大系统 MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，它的内部由mcgsset.exe可执行程序支持，其中mcgsset.exe可执行程序存储在MCGS的子目录的程序目录。首先，用户需要在MCGS组态环境中完成画面的设计、在动图中将设备连接好、并编写控制流程，在完成相关的一系列配置后，需要生成扩展名为.MCG的文件，称为配置数据库的结果，这一过程与MCGS运行环境一起，构成了用户应用系统，
34、统称为“工程”。MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，它的内部由mcgsrun.exe可执行程序支持，其中mcgsrun.exe可执行程序存储在MCGS的子目录的程序目录。它存储在系统目录程序子目录。在操作环境下实现对项目的控制。4.3 MCGS组态软件的功能和特点纵观世界各种同类的软件产品，MCGS6.2组态软件主要具有以下几大特点：（1） 拥有强大的图形库，接近完美的绘图工具以及丰富的多媒体支持，所以，能过创造出良好的人机交互界面，与多数人的习惯和要求相适应。（2） 兼容性好，能够稳定运行在Windows95、Windows98、Me、NT和Windows2000等多种操作系统上。（3
35、） 绝大多数的硬件支持，并且可以很容易地对每个设备的驱动程序进行定制；此外，MCGS的配置环境调试功能简单，设备操作命令灵活，使整个系统的软件和硬件结合的非常完美。（4） 整个编程过程不需要具备非常优秀的编程基础，只需了解简单的类Basic脚本语言，就能够较为轻松的开发出一套实用的，功能完备的复杂过程控制系统。（5） 拥有强大的数据处理功能，可以对从工业现场采集回来的数据中进行各种各样的方式进行统计处理，可以让操作人员能够有效的得到第一手数据的，及时的对数据进行判断和处理。（6） 安全性能较高，拥有方便的报警设置、报警类型齐全，能够实时的打印出报警报表，这样能够保证在出现任何报警信息时，用户都
36、能够进行及时，准确的捕捉。（7） 拥有比较完善的安全机制，MCGS 6.2可以为项目设置密码，锁定软件狗，还可以对工程运行的期限进行预测，这种健全的安全机制，能够有效的保护项目开发者的劳动成果。（8） 网络功能与国内外其他同类型软件相比更加强大，MCGS6.2不仅能支持TCP/IP协议，调制解调器，485 / 422 / 232，而且兼容各种无线电台及无线网络等多种网络架构。（9） 良好的可扩展性，根据项目实际需要，可以通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，扩展MCGS6.2组态软件的功能，而且能和与其他组态软件，如MIS系统或自行开发的软件进行连接，有效的扩展其功能。（10）
37、提供网页浏览功能，这样就可以方便地将企业管理和生产现场结合起来。能够实现即使不在生产现场，只要有一台电脑，通过浏览器，就可以实时的对生产现场进行监控可控制，而且人机界面能够做的非常友好，不但能够对现成的数据进行实时有效的分析和处理，还能分析历史趋势，生成制作报告，为用户提供完善的权限控制。这样一来，不但大大增加了企业的工作效率，还能有效的降低安全事故的发生概率。4.4 MCGS组态软件的工作方式如何理解组态软件MCGS与相关硬件设备的数据交换：外界的相关硬件通过安装设备驱动程序便可以实现与MCGS组态软件之间的数据通信。数据通信的内容包括数据采集和向传输设备发送传输指令。实现组态软件MCGS与
38、相关硬件设备进行数据通信的设备驱动程序大多数是用VB，VC编程语言编写的DLL文件，这种动态链接库文件中中包含的所有设备的通信协议，能够采集进来或发送出去设备运行状态的特征数据。整个过程中，操作环境中相应的设备驱动程序并将工程中需要用到的数据传送到相应的各个部分完全由 MCGS组态软件负责。因为每个驱动程序都被一个线程所垄断，所以，每个驱动程序可以单独运行，而且各个驱动程序之间互不干扰。MCGS组态软件能够制作出生动形象的动画效果，它对于每一种基本图形元素都定义了许多不同的实用动画属性，其中矩形的动画属性包括：可以调试可见度，改变大小和水平位置，每个动画的属性的设定都可以实现相应的动画效果，能
39、够让操作者根据自己的意愿设计方便实用的动画。所谓的动画属性，实际上是一个特征参数，它能够反映图形的颜色，大小，位置，能见度及闪烁状态。然而，我们在屏幕的配置环境中制作出来的多数是静态的画面，如何将屏幕上的静态画面制作成动画，实现更加友好的人机界面呢？将静态画面转化为拥有友好的人机界面的动态画面的具体原理是：由于每个图形动画的属性都可以在相应的表达式设定栏中进行设定，在该栏中可以设定一个与图形状态相联系的数据变量，以这个数据变量作为媒介，可以和实时数据库进行数据交互，从而在前台的静态画面和后台的实时数据库之间建立相应的对应关系，这个过程称之为动画连接。在多台计算机共同运行时，如何实现对工程中的各
40、台计算机进行实时的监控呢？原来，组态软件MCGS可以提供一套比较完善的网络机制，它能够通过TCP / IP网络、调制解调器和串行网络协议，将工程中的多台计算机连接在一起，从而构成一个分布式网络监控系统。这样，通过网络，不但能够实现工程中多台计算机之间的实时数据同步和历史数据同步的问题，而且在工作站就可以对服务器的数据库进行操作，更加方便有效。当然，由于这种分布式网络监控系统需要相应的网络协议，所以，需要每台计算机上都安装一套MCGS工控组态软件才能实现相互监控和数据传送。MCGS组态软件的各种网络形式，一般表现为在父设备组件和子组件的装置形式，供用户调用，用户可以根据工程需要，进行端口号的修改
41、，工作站的地址和参数的设置。如何实现对工程运作过程的有效控制：MCGS开辟了一个独具特色的“运行策略”窗口，用来建立用户操作策略。另外，MCGS还提供了丰富的功能组件可供用户选择，使用户能够通过组件的配置和属性的相关设置两项操作，生成各种对应的功能模块（称为“用户策略”），设置好相应的属性参数后，整个系统就可以根据预先设定的顺序和执行条件，实时与数据库建立数据通信，实现动画窗口的任意切换，从而，达到控制系统操作过程和设备的工作状态。所有的操作都是面向对象编程的直观方式，不需要有非常高水平的编程基础，就可以实现对复杂系统的控制。4.5组态界面画面的设计(1)窗口的建立，在“用户窗口”中新建“窗口
42、1” 图4.3 MCGS组态软件窗口建立示意图 (2)将“窗口1”的窗口名称改为：交通灯控制；单击“确定”。并在用户窗口下的交通灯控制窗口中进行交通灯动画的绘制 （3）在“实时数据库”中，对需要控制的变量进行设定 （4）在“设备窗口”中，添加S7-200系列的PLC硬件 （5）在“运行策略”窗口下设置相应的运行策略属性 （6）创建完成后的组态画面 图4.4 动画模拟示意图 23长 春 大 学 毕业设计论文第5章 结 论这次设计的是复杂路口交通灯PLC控制系统设计及组态模拟，俗话说万事开头难，一开始我们没有头绪，但是在老师的指导下，我们慢慢的就理解了，然后就开始了设计。我们设计的十字路口交通灯的
43、功能是，不同时段的交通状况不同，所以本次设计就分为正常时段和高峰时段。首先我们自己研究普通的十字交通灯，在了解透彻的情况下，老师又跟我们具体讲解这次设计的思想。把具体的要求给我们，然后又给我们提出了可能会遇到的问题让我们加以注意。分析这些问题之后，我们就开始做准备工作。首先我们做硬件设计，先画原理图和硬件接线图，在老师的指导下，我们顺利的完成了。然后就是确定元器件的型号，列元器件清单去购买。之后就是设计元器件的位置，使电路看起来整齐美观。接下来就是吧元器件按照原理图连接起来，这一步一定要小心，因为元器件很容易损坏，而且一定要细心，因为电路很容易连错，而且错误不容易检查出来。老师帮我们检查之后就
44、调试了，结果我们成功了，硬件的接线是正确的。在编写程序之前，我们先对基本的电路进行了分析，在理解之后，我们就考虑怎样进行正常时段和高峰时段的跳转，老师也带领我们一起分析，起初我们的程序出现了错误，该亮的灯没亮，该灭的等没灭，而且不能进行跳转，在老师一次又一次的分析下，我们对程序进行修改、试验，最后终于成功了。下面就是软件的设计了，在组态软件的制作中我较好的掌握了MCGS软件的应用。在MCGS软件中最重要的是建立好实时数据库，数据库是实现各种变量的采集、表达、控制的关键元件，数据库控制着整个系统的输入、输出和运行。MCGS软件实现了对现场设备运行信号的采集，运行控制和运行监视。在组态文件的制作过程中，除了系统提供一些元件和背景，还可以自己制作自己需要的元件。在调试系统的制作中，我需要的元件在元件库里没有，在上网搜索了资料后