组态软件MCGS和可编程序控制器（PLC）

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1、组态软件MCGS和可编程序控制器（PLC）题 目: 姓 名: 学 院: 工 学 院 专 业: 农业电气化与自动化 班 级: 学 号: 指导教师: 职称: 讲师 组态软件MCGS与可编程逻辑控制器PLC 摘要：本文论述了在工业控制领域占主要地位的工业可编程序控制器(PLC)的产生、现状和发展趋势，也讲述了组态软件MCGS的概念、特点、功能和应用，在MCGS的基础上如何实现PLC的联接和控制，实现现场数据的采集和监控。在可编程控制器和组态软件的仿真下，如何把工业控制带到了另一个顶端。通过对计算机和PLC之间通信协议的研究，完成了上、下位机的通信设置，给出了计算机监控程序编写方法，通过通信模块实现了

2、对系统的远程监控和故障报警。关键词：工业可编程序控制器（PLC）；组态软件MCGS；远程监控 MCGS and Industrial Programmable Logic Controller Abstract：This paper discusses the dominant in the field of industrial control.IndustrialProgrammable logic control(PLC) to produce,status and development trends.It discusses the concept characteristics f

3、unction and application in the MCGS cofiguration software.How to realize the PLC control and connection on the basis of MCGS,and realize the data acquisition and monitoring.In the programmable logic controller and the configuration software simulation,the industrial control taken to another top. By

4、researching the communication agreement between the computer and PLC，this paper has finished setting up the communication between upper and lower computer, and also has described the method to compile computer monitoring program to realize the longrange monitoring and fault reporting for system thro

5、ugh communication modularKey words: industrial programmable logic controller；configurationsoftware MCGS；remote monitoring0 前言可编程控制器，简称PLC(Programmable logic Controller)，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以

6、编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统6。组态软件，又称组态监控软件系统软件。取自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与

7、监视控制)。PLC的发展和应用世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立组件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言5 ，并将参加运算及处理的计算机存储组件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世

8、纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞

9、生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轻纺、交通运输、及文化娱乐等各个行业，被称为现代技术的三大支柱之一7。欧姆龙的简介用于小型设备、小点数配电箱的省空间化经济型微型PLC的标准机型，小型机种包含了CPU为AC电源、DC电源、继电器输出、晶体管输出的4种不同型号。电源、输出I/O点数按需要选择使用2。功能 :* 中断输入功能；* 脉冲锁存输入功能；* 高速计数器功能；* 间隔计数器功

10、能；* 间隔定时器中断功能；* 模拟量设定功能；* 与计算机的链接通信；* 与PT相连接可直接存取信息，实现高速通信。PLC设计可编程序控制器（PLC）主要以计算机的微处理器为基础，综合计算机的应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。虽然PLC由较为复杂的微处理器组成，但是在实际应用过程中，完全不必了解微处理器的内部结构。最初，PLC还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品，而自从进入电气控制系统领域后，凸显了其独有的优越性，以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能等，提高了电气控制系统的可靠性，基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题，经过调试后可长期安全可靠地运行4。本

11、文将对PLC的特点、基本工作过程、在电气控制中的应用等问题进行分析与阐述。 3.1 可编程序控制器（PLC）的特点 3.1.1 体积小、重量轻 超小型的PLC底部尺寸100mm，重量150g，其功耗仅为数瓦。由于其体积小，很容易装入机械中，便于机电一体化的实现。 3.1.2 实用性普遍 PLC可适用于各种规模的电气控制场合，除了基本的逻辑处理功能之外，当前大多PLC具有数据运算能力，并可应用于数字控制领域中。近年来，PLC的功能日益完善，PLC的应用已经普遍到温度控制、位置控制及CNC等多个控制领域。 3.1.3 抗干扰能力强 由于PLC采用了现代化的大规模集成电路技术，在内部电路、生产工艺等

12、方面均采取先进的抗干扰处理技术，具有较高的可靠性3。另外，PLC还自备硬件故障自动检测功能，一旦出现故障即可发出警报。在软件应用中，应用者还可编入外围器件的自诊断故障程序，让系统中出了PLC之外的电路与设备也能获得自我保护功能。 3.1.4 应用简单、普遍 PLC作为直接面向企业的工控设备，具有接口容易、编程语言易于被工程技术人员接受并理解等特点，尤其图形符号及梯形图语言、表达方式等与继电器电路图基本类似，只需通过PLC的少量开关量逻辑控制指令就能熟练实现在电气控制中的应用。 3.1.5 维护与改造方便 PLC通过存储逻辑替代了接线逻辑，减少了控制设备外在的接线，极大减少了控制系统设计和建造的

13、时间，为后期维护提供了方便，同时程序较易改变，可极快应用于生产过程的改变。 3.2 可编程序控制（PLC）的基本工作过程 PLC及相关外围设备的设计原则应满足“与工业控制系统为一个整体、方便功能扩展”，所有的电气控制系统的实现都是根据工艺要求，最终提高生产效率及产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应满足被控对象的基本要求，并对实际工作现场进行研究、收集资料，并实现设计人员与操作人员的密切配合，共同拟定可操作方案，对可能潜在的问题进行共同分析、共同解决。并在满足各方控制要求的前提下，考虑控制系统的简单性与经济性，方便后期的使用及维修，并确保电气控制的安全性、稳定性4。PLC在电气控制中的基本

14、工作过程为： 1.1现场信息的输入：在系统软件的控制下，按照顺序对输入点进行扫描，并读取输入点的状态。 1.2程序的执行：对用户程序中的指令按顺序扫描，并根据输入的状态及指令进行逻辑性运算。 1.3控制信号的输出：根据以上逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。 以上过程完成后，再重新开始，并反复执行，每执行一次即完成一个扫描周期。 在实际应用时，很多机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作，而PLC的工作程序恰与其相似，因此PLC程序能很好地与机器动作相对应，且程序的编制简单、直观，易于修改，减少了开发软件的费用，并缩短软件开发周期。4

15、 MCGS组态设计4.1组态软件概念组态软件，又称组态监控软件系统软件。取自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。组成部分由：ERP系统 企业管理 提供企业信息化集成解决方案.它把企业的物流、资金流、信息流统一起来进行管理 MES系统 制造执行 位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统 SCADA系统 现场监控 处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具 HMI(人机界面软件，Human Ma

16、chine Interface )组态软件的前身，委托编写，周期长，效率低，封闭，交互差SCADA(组态软件部分)，延续，扩充，封装，通用。下位设备多采用PLC等逻辑控制器，智能仪表。偏重软件层面PC监视，控制相对集中。DCS(分散控制系统)。相对于SCADA，着重于过程控制，偏重现场的IO模块分步控制以及数据传输汇总。SCADA偏软件，重监视，行业覆盖面广，易用。DCS偏硬件，重控制，专业性强。4.2 组态软件的特点组态(Configure)”的含义是“配置”“设定”“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”8

17、。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。“监控（Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理 。组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。 “组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。 “监控（Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指

18、通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理 组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系统)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。 工控组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，有的支持VB，现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。 组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议

19、，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件还是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境2。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支

20、持已经成为它的主要内容监控组态软件将会不断被赋予新的内容 4.3组态软件的功能组态软仵指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和IO产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成8。 5 总结在本综述中主要谈及了PLC的现状、发展和未来的展望。也概述了PLC在工业控制方面的应用，对于可编程控制器的种

21、类也较详细的分析了一遍，我最看重的是PLC在未来对工控方面的价值，现在可以说是非常重要了，它无论从性能、价格和实用方面，它都是主流了，PLC在过程控制领域也有较好的发展趋势，再把组态软件MCGS和PLC结合，可以实现远程监控，换句话说就是可以做到高效率，高可靠性以及高程度的自动化。给工控带来了很大的方便，同时生活上也带来了很大的方便。参考文献:1 陈立定，吴玉香，苏开才.电气控制与可编程控制器M.广州：华南理工大学出版社，2001.15-282 邓则名,邝穗芳,程良伦.电器与可编程控制器应用技术第M.北京：机械工业出版社，1997.23-343 徐德.可编程控制器（PLC）应用技术M. 济南：

22、山东科技出版社，2001.13-274 王兆义.可编程控制器教程M.北京：机械工业出版社，1993.34-455 李振安.工厂电气控制技术M.重庆：重庆大学出版社，1993.56-246 方承远.工厂电气控制技术M.北京：机械工业出版社，2000.23-347 钟才杰计算机监控系统J电工技术杂志，1997,(3):34-568 袁秀英组态控制技术M北京：电子工业出版社，2003.23-45专业文献综述成绩评阅表学院工学院专业农业电气化与自动化姓名邢亮亮题目 组态软件和可编程控制器PLC指导教师意见(包括选题是否恰当、文字表达水平、论文的难度和创新性、参考文献质量、格式是否规范等方面，请使用钢笔书写或打印)：论文评定成绩： 指导教师签名： 年 月 日