00电子工程系2010届毕业设计(论文)==案例.doc

华文新楷小初、加粗居中安徽工贸职业技术学院隶书小一、加粗居中毕业设计（论文） 论文题目：PLC控制交通指示灯姓 名：徐 明专 业：应用电子技术指导教师：李 言 武提交日期：2012年3月25日黑体三号居右宋体三号居中黑体小四号居右黑体二号居右毕业设计（论文）任务书学生姓名徐 明专业年级电子工程系毕业论文（毕业设计）题目：PLC控制交通指示灯毕业论文（毕业设计）目的、要求：毕业论文（毕业设计）目的是，要求是内容：宋体小四号毕业论文（毕业设计）的主要内容：毕业论文（毕业设计）的主要内容：指导教师评语：指导教师评语：指导教师（签名）：年月日填写说明：1.此表由指导教师填写，签名与评语均用钢笔（黑色）填写，不得打印。2.将此表装订在毕业论文（设计）的第二页。安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）页眉宋体五号居中1.5厘米一级标题宋体三号居中1.5倍行距摘 要内容：200500字宋体小四号行间距24磅本设计以三菱FX2N48MR PLC为核心，通过对交通灯工作原理的分析，建立了以双色LED发光管箭头作为直行和左右拐弯指示，以LED数码管作为倒计时指示，以及交通灯所需要的基本功能。为了使该系统整体性更好，人性化强、可靠性更高，我们引入了MCGS组态控制，通过对交通灯监控界面的构建、PLC与计算机的软硬件连接，监控界面与PLC的连接，实现了通过计算机上的监控界面对现场的监视与控制。通过本次设计，我们进一步熟悉了基于PLC的工程设计方法与步骤，掌握了通过组态软件对现场设备的监控方案。为以后从事监控层的组态、设备层的控制提供了一个范例。关键词： PLC,MCGS,交通灯关键词：35个宋体三号居中段前1.5倍行距页脚宋体五号居中1.75厘米一级标题：宋体小四号单倍行距目 录摘 要I目 录II第一章 概述11.1 引言11.2 交通灯系统模型的组成11.3 整体系统方案的分析1第二章 硬件设计22.1 PLC的特点22.2 PLC的应用场合32.3 PLC的选择42.4 LED数码管介绍6第三章 与计算机的硬件连接73.1 通信系统的配置73.2 通信联网的条件73.3 PC机与PLC联网的结构形式73.4 三菱PLC的通信83.5 上位机的选择83.5.1 上位机在控制系统中的作用83.5.2 上位机的选择9第四章 软件设计104.1 PLC程序的设计104.2 概述控制要求114.3 I/O点数分配和外部接线图114.4 PLC程序的梯形图12第五章 组态软件介绍及特点145.1 组态软件产生的背景145.2 组态软件在我国的发展及国内外主要产品介绍145.3 数据采集的方式165.4 脚本的功能165.5 组态软件的功能特点发展方向16第六章 组态软件在交通灯系统中的应用176.1 监控画面的组态176.2 PLC与MCGS上位机通讯17结 论20参考文献21致 谢22附 录23附 录A23附 录B23附 录C23附 录D23附 录E23目录生成创建标题：格式样式和格式标题1标题2（设置标题字体、行间距等）生成目录：插入引用索引和目录目录（设置目录级别、页码显示等）II第一章 概述1.1 引言随着经济的发展，机动车的保有量迅速增加，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：(1)交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁。据统计研究表明:在世界总人口中，每年有将近19/100000的人死于交通事故，这个数字可与战争中的死亡人数相比。(2)交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大。(3)噪声污染程度日益加深。汽车的噪声是当今世界最严重的环境污染源之一。由于以上的种种原因，交通灯的出现有了它的必然性。它能够很好的维持交通秩序。减少了事故发生的概率，使人们的生命得到保障。减少了堵车发生的频率，大大节约了人们的时间。减少了噪声污染，使人们获得了一个相对安静的生活环境。1.2 交通灯系统模型的组成交通灯控制系统主要有PLC，总开关，数码管等部分组成。按下总开关，PLC循环执行，实现了红灯，黄灯，绿灯按着特定的时间交替通电这一效果。从而实现了维持十字路口的交通秩序。1.3 整体系统方案的分析从该控制系统的功能图可以得知，该控制系统大楷有五部分组成，如图1-1所示。给上位机和下位机供应所需要的电能，上位机PC(Personal Computer)总要完成对下位机PLC（Programmable Logical Controler）的控制，通过PLC里已编制好的程序去使我们的执行机构动作，完成所要求的控制目标。（这里下位机采用的是继电器输出方式）。同时，上位机通过组态软件完成对整个控制过程的监视。图：居中单倍行距图1-1 PC机对PLC的监控图标：黑体五号居中单倍行距标号格式：“章-序号”第二章 硬件设计2.1 PLC的特点（1） 可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。可编程控制器用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为减少 。高可靠性是电气控制设备的关键性能。可编程控制器由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列可编程控制器平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的可编程控制器的平均无故障工作时间则更长。从可编程控制器的机外电路来说，使用可编程控制器构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，可编程控制器带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除可编程控制器以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2） 硬件配套齐全，功能完善，适用性强 可编程控制器发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。可编程控制器有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代可编程控制器大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来可编程控制器的功能单元大量涌现，使可编程控制器渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上可编程控制器通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用可编程控制器组成各种控制系统变得非常容易。 （3） 易学易用，深受工程技术人员欢迎可编程控制器作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用可编程控制器的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。（4） 系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造可编程控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。可编程控制器用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5） 体积小，重量轻，能耗低以超小型可编程控制器为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。它的重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.2 PLC的应用场合PLC产品的分类成大，中，小型，根据它们能完成的控制功能现将其应用场合说明如下：（1）用于开关逻辑控制。这是PLC最基本的应用范围。可用PLC取代传统继电接触器控制，如机床电气，电机控制中心等也可取代顺序控制，如高炉上料，电梯控制，货物存取，运输，检测等。总之PLC可用于单机，多机群以及生产线的自动化控制。（2） 用于机械加工的数字控制。PLC和计算机控制（CNC）装置组合成一体，可以实现数值控制，组成数控机床。（3） 用于机器人控制可用一台PID实现36轴的机器人控制。（4） 用于闭环过程控制。现代大型PLC都配有PID子程序或PID模块，可实现单回路，多回路的调节控制。（5） 用于组成多级控制系统，实现工厂自动化网络。目前PLC现已广泛应用于钢铁，采矿，水泥，石油，化工，电力，机械制造，汽车装卸，造纸，纺织，环保以及娱乐等，为各行各业工业自动化提供了有力的工具，促进了机电一体化的实现。PLC控制系统是以程序形式来体现其控制功能的，大量的工作时间将用在软件设计，也就是程序设计上。程序设计对于初学者通常采用继电器系统设计方法中的逐步探索法，以步为核心，一不一不设计下去，一不一不修改调试，直到完成整个程序的设计。由于PLC内部继电器数量大，其接点在内存允许的情况下可重复使用，具有存储数量大，执行快等特点，对于初学者采用此法设计可缩短设计周期。PLC程序设计可遵循以下六步进行；（1） 确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。（2） 分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号到PLC，哪些外围设备是接收来自PLC信号的。并将PLC的输入，输出口与之对应进行分配(3) 设计PLC程序画出梯形图。梯形图体现了按照正确的顺序说、所要求的全部功能及其相互关系。(4) 实现用计算机对PLC的梯形图直接编程。(5) 对程序进行调试（模拟和现场）。(6) 保存已完成的程序。显然，在建立一个PLC控制系统，必须首先把系统需要的输入，输出数量确定下来。然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间相互关系。确定控制上的相互关系之后，就可进行编程的第二步-分配输入输出设备，在分配了PLC的输入输出点，内部辅助继电器，定时器，计数器之后，就可以设计PLC程序画出梯形图。在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器，计数器与实际的电路图不一样。梯形图画好后，使用NPST_软件直接把梯形图输入计算机并下装到PLC进行模拟调试，修改下装直至符合控制要求。这便是程序设计的整个过程。2.3 PLC的选择对于PLC的选择不仅要满足用户系统参数的要求，而且也应做到经济实用。PLC选择的好坏直接影响到控制系统性能的优越及系统控制过程能否顺利实现。（1） PLC的硬件功能开关量控制是PLC的基本功能，对于开关量控制系统，主要考虑PLC的最大开关量I/O点数是否满足系统的要求。（2） PLC指令系统的功能 对于小型单台仅需要开关量控制的设备，一般的小型PLC便可以满足要求。如果系统要求PLC完成某些特殊功能，应考虑PLC的指令系统是否有相应的指令来支持。（3） PLC的物理结构选择一般将PLC分为整体式和模块式，整体式PLC每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，在小型控制系统中一般采用整体式PLC。但是模块式PLC的功能扩展方便灵活，I/O点数的多少，输入点数与输出点数的比例，I/O模块的种类和块数，特殊I/O模块的使用等方便的选择余地都比整体式PLC大的多，维修时更换模块，判断故障范围也很方便，因此较复杂的，要求较高的控制系统一般选用模块式PLC。（4） 确定输入/输出（I/O）点数PLC的CPU模块型号的选择，I/O模块的数量和型号的选择，与输入/输出点数有很大关系。应确定那些信号要输入给PLC，那些负载由PLC驱动，是开关量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的等级，是否有特殊要求。如快速响应等，并建立相应的表格。如果系统不同部分相互距离很远，可以考虑使用远程I/O。（5） 估算需要的用户程序存储容量根据I/O的点数和下面经验数据可以初步估算系统对PLC用户程序存储容量的要求。仅需开关量控制时，将I/O点数乘以8就是所需的存储器字数。仅有模拟量输入，无模拟量输出时，为每路模拟量准备100个存储器字。既有模拟量输入又有模拟量输出时，为每路模拟量准备200个存储器字。基于以上综合考虑，在加上邮件分捡系统的要求我们在这里选择了日本三菱公司的FX2N系列的PLC。其型号是FX2N-48MR。总的I/O点数是48，继电器输出，可以驱动交直流负载，满足该系统的要求。三菱公司的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点，它的基本单元，扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，密度不同。FX2N和FX2NC最多可扩展到256个I/O点，并且有很强的网络通信功能。为了使PLC能够正常的运行，应该使PLC的I/O总点数留有10%-15%的裕量。2.4 LED数码管介绍 为了解决时间显示这一问题，所以本文中引入了LED数码管.LED数码管灯身及灯罩既有霓虹灯的动感亮丽，又有日光的柔和，能演化出各种绚丽多彩的灯光颜色，达到同步七彩三彩渐变、跳变、流水、追逐、扫描等31种变化效果。该产品可广泛应用于交通灯，舞台、立交桥护栏、大楼轮廓、景观照明、广告牌等场所以及城市亮化工程等。LED数码管的结构如2-1所示：图2-1 数码管结构图将十进制数转换成二进制数，然后依次输入到AG中，这样就解决了数字的显示问题。二级标题宋体四号加粗居中单倍行距段前段后各7磅一级标题宋体三号居中1.5倍行距第三章 与计算机的硬件连接3.1 通信系统的配置PLC与各种只能设备可以组成通信网络,以实现信息的交换。各PLC或远程I/O模块各自放置在生产现场进行分散控制，然后用网络连接起来，构成直接管理的分布式网络系统。大型控制一般采用三层网络结构，最高层是以太网，中间层是通信网络或现场总线，低层是现场总线。较小型的系统可能只使用低层的通信网落，更小的系统采用串行通信接口（如RS232C，RS422和RS485）实现PLC与计算机和其他可编程设备之间的通信。在交通灯系统中，我们采用个人PC作为上位机，而配备了组态软件，PLC为下位机，用个人计算机实现工作站的功能。由于是小型的控制系统，因此我们采用了最普通最廉价的通信方式，即普通的串行通信。3.2 通信联网的条件在PLC与上位计算机之间采用RS-485和RS-232C标准通信接口进行通信.在两级计算机控制系统中,最不稳定的环节就是上位机,为了保证系统的稳定性,避免因上位机的故障导致系统控制失灵,所有采集到的信号反馈到PLC当中。上位机需要通过串行通信取得所需的数据信息，并通过串行通信将必要的控制信息和参数设置信息写入PLC的数据存储区。只有满足一定的条件才能联网通信。（1） 使双方的初始化，波特率，数据位数，停止位数，奇偶校验都相同。（2） 带异步通信接口的PLC及采集异步方式通信的PLC网络有可能与带异步通信适配器PC机互联。仅此还不行，还要求双方采用的总线标准一致，都是RS-232C，或都是RS-422（RS485）或者都是20MA电流环，否则要通过总线标准变换单元变换之后才能互联。（3） 用户必须熟悉互联的PLC及PLC网络采用的通信协议。严格按照通信协议为PC机编写通信程序，PLC一方不需要用户编写通信程序。3.3 PC机与PLC联网的结构形式三菱公司的COMPUTER LINK可用于一台计算机与一台或最多16台PLC的通信,由计算机发出的读写PLC中的数据的命令帧, PLC收到后返回响应帧。一种点对点结构,PC机的COM端口与PLC的编程器接口之间实现点对点链接,另一种为多点结构,PC机与数台PLC,连同在一同一条串行总线上。如图3-1图3-1 PC与PLC间的连接图3.4 三菱PLC的通信 FX系列PLC设置了各种专用的通信协议和无协议通信指令.专用通信协议使PLC能够完成通信任务,不需要用户编制PLC的通信程序。（1） PLC与计算机的通信：小型控制系统中的PLC除了使用编程软件，一般不需要于别的设备通信。（2） PLC与其他智能设备的通信：大多数PLC都有一种串行口无协议通信指令，如FX系列的RS指令，它们用于PLC与上位机或其他RS232C设备的通信。（3） PLC与上位机之间的通信：用一厂家的PLC之间的通信较为简单，可以使用专用的通信协议，不需要用户编写通信程序，使用只需设置与通信有关的参数。三级标题宋体小四号加粗居中单倍行距段前段后各6磅（4） PLC与可编程终端产品之间的通信：可编程终端产品一般能用于多个厂家的PLC，与组态软件一样可编程终端与 PLC的通信程序也需要由用户来编写，在为可编程序终端的画面组态时，只需要指定画面中的元素对应的PLC编程元件的编号就可以了，二者之间的数据交换是自动完成的。3.5 上位机的选择3.5.1 上位机在控制系统中的作用上位机提供了一个人机交界面,使操作人员可以通过CRT 模拟屏直观的了解现场各工艺参数及故障报警。(1) 完成对PLC的控制管理。 它通过与多台PLC组成的485通讯网络，按照485协议进行数据通讯，来获得生产现场数据。并据此判断各台PLC及生产设备的运行情况，在屏幕上显示出来。(2) 动态监控整个控制过程。 发生故障时不仅能及时用醒目的方式报警，而且可以对其原因进行分析，在屏幕上给出故障发生点，故障原因和解决措施等。(3) 可进行对原材料的消耗，水泥/滑料配比，成型次数，成型周期，产品产量等众多数据进行统计，给出按时间或按班次，工号等各类报表等。(4) 操作简便，系统应该具备良好的人机界面。还应该充分考虑到系统使用人员不一定对计算机知识十分熟悉，操作尽量简化，使用方便。(5) 容量性能好。为了防止非操作人员的操作，可通过软件设置口令保护而对操作不予响应等安全措施。3.5.2 上位机的选择由于我们的交通灯控制系统的上位机离操作一线有一定的距离，所以不必过分考虑干扰因素，所以选择个人计算机而不是工控机。把对现场采集的数据应能及时地传送过来，如不能及时，准确地接收各台PLC的数据，或者说滞后时间太长，在屏幕上反映信息已经不是生产的实际情况，对于系统的监控便失去了意义。另一方面系统采用多任务的工作方式，也要求系统的处理速度快。根据本系统的要求：（1）操作方便，要求系统具有较强的数据运算，文字，图象显示与处理能力。（2）上位机既要与PLC通讯，同时又要及时刷新显示结果，以及接收到的PLC数据进行分析判断，因此系统对主机的速度有很高的要求。但由于计算机技术的飞速发展，现在市场上的微机的普通配置就基本上满足要求。第四章 软件设计4.1 PLC程序的设计交通灯系统程序方案分析；按下开关X000，程序开始执行。东西方向红灯30s，与此同时，南北方向绿灯27s，黄灯3s。然后，东西方向绿灯亮27s，黄灯3s，此过程中，南北方向红灯亮30s。然后进行循环。如图4-1图4-1 PLC程序步进图FX2N系列的PLC采用八进制对输入继电器和输出继电器的数字编号,因为输入继电器和输出继电器的数字编号的个位数最大是7。X表示输入继电器，用来接收外部输入的开关量的窗口。Y表示输出继电器，用来向外部负载发送信号的窗口，输出继电器可用来将PLC的输出信号传送给输出模块，再由后者驱动外部的负载。利用FX2N系列可控编程器的辅助继电器（M），定时器（T），计数器（C），状态继电器（S），数据寄存器（D）和一些特殊的指令等电器在梯形图中的使用，经过精心的设计和组合实现控制要求的功能。4.2 概述控制要求表标：黑体五号居中单倍行距标号格式：“章.序号”按下按钮X000，交通灯开始工作。东西南北方向的红黄绿按照一定的顺序交替通电。数码管开始显示时间。4.3 I/O点数分配和外部接线图表4.1 I/O分配表表格表内容：宋体5号居中单倍行距项目名称：宋体5号加粗图4-2 PLC硬件接线图114.4 PLC程序的梯形图图4-3 PLC梯形图第五章 组态软件介绍及特点5.1 组态软件产生的背景“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。组态软件是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，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。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，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，组态软件应该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。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，把用户从这些困境中解脱出来，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设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。5.2 组态软件在我国的发展及国内外主要产品介绍组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。究其原因，大致有以下几点：国内用户还缺乏对组态软件的认识，项目中没有组态软件的预算，或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的繁冗的上位机的编程开发，而不采用组态软件；在很长时间里，国内用户的软件意识还不强，面对价格不菲的进口软件（早期的组态软件多为国外厂家开发），很少有用户愿意去购买正版。随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS（管理信息系统，Management Information System）和CIMS（计算机集成制造系统，Computer Integrated Manufacturing System）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。因此，在1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。下面就对几种组态软件分别进行介绍。InTouch：Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。但是，早期的InTouch软件采用方式与驱动程序通信，性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台，并且提供了OPC支持。Fix：Intellution公司以Fix组态软件起家，1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，Fix6.软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序（需单独购买）。Intellution将自己最新的产品系列命名为iFiX，在iFiX中，Intellution提供了强大的组态功能，但新版本与以往的6.版本并不完全兼容。原有的Script语言改为VBA（Visual Basic For Application），并且在内部集成了微软的VBA开发环境。遗憾的是，Intellution并没有提供6.1版脚本语言到VBA的转换工具。在iFiX中，Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC（OLE for Process Control）组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购买。Citech：CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序员，而不是工控用户。Citech提供了类似语言的脚本语言进行二次开发，但与iFix不同的是，Citech的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。WinCC：Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提供类语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂，用户最好经过Simens的培训以掌握WinCC的应用。5.3 数据采集的方式大多数组态软件提供多种数据采集程序，用户可以进行配置。然而，在这种情况下，驱动程序只能由组态软件开发商提供，或者由用户按照某种组态软件的接口规范编写，这为用户提出了过高的要求。由OPC基金组织提出的OPC规范基于微软的OLE/DCOM技术，提供了在分布式系统下，软件组件交互和共享数据的完整的解决方案。在支持OPC的系统中，数据的提供者作为服务器（Server），数据请求者作为客户（Client），服务器和客户之间通过DCOM接口进行通信，而无需知道对方内部实现的细节。由于COM技术是在二进制代码级实现的，所以服务器和客户可以由不同的厂商提供。在实际应用中，作为服务器的数据采集程序往往由硬件设备制造商随硬件提供，可以发挥硬件的全部效能，而作为客户的组态软件可以通过OPC与各厂家的驱动程序无缝连接，故从根本上解决了以前采用专用格式驱动程序总是滞后于硬件更新的问题。同时，组态软件同样可以作为服务器为其他的应用系统（如MIS等）提供数据。随着支持OPC的组态软件和硬件设备的普及，使用OPC进行数据采集必将成为组态中更合理的选择. 5.4 脚本的功能脚本语言是扩充组态系统功能的重要手段。因此，大多数组态软件提供了脚本语言的支持。具体的实现方式可分为三种：一是内置的类C/Basic语言；二是采用微软的VBA的编程语言；三是有少数组态软件采用面向对象的脚本语言。类C/Basic语言要求用户使用类似高级语言的语句书写脚本，使用系统提供的函数调用组合完成各种系统功能。应该指明的是，多数采用这种方式的国内组态软件，对脚本的支持并不完善，许多组态软件只提供IFTHENELSE的语句结构，不提供循环控制语句，为书写脚本程序带来了一定的困难。5.5 组态软件的功能特点发展方向目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能：比如，几乎所有运行于32位Windows平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构，并且对工业控制系统中的各种资源（设备、标签量、画面等）进行配置和编辑；都提供多种数据驱动程序；都使用脚本语言提供二次开发的功能，等等。但是，从技术上说，各种组态软件提供实现这些功能的方法却各不相同。从这些不同之处，以及PC技术发展的趋势，可以看出组态软件未来发展的方向。第六章 组态软件在交通灯系统中的应用6.1 监控画面的组态MCGS通用监控系统是一套用于快速构件和生成计算机监控的、32位工控组态软件，可稳定运行于Windous98/2000/xp/NT操作系统，通过对现场数据的采集处理，以动画显示，报警处理，流程控制，实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供各种信息。它充分利用了Windous图形功能完备，界面一致性好，易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。MCGS组态软件里提供了大量的图形，方便我们直接调用。通过绘制我们制作出交通信号灯控制系统的监控画面，如图6-1所示。图6-1 交通信号控制系统监控界面6.2 PLC与MCGS上位机通讯本系统是通过上位机控制一台PLC设备。为实现上位机与PLC之间的通讯，选择三菱FX232模块，该模块用于MCGS读写三菱Fx系列中支持232通信协议的PLC设备。MCGS通过上位机中的串行口设备和PLC上的通讯单元建立串行通讯连接，从而达到操作PLC设备的目的。FX系列PLC支持无协议的RS232和RS485两种通信方式，通过改变D8120的值来改变通信方式。D8120字寄存器的16位的意义列表如下：表6.1 D8120数据寄存器位定义如D8120=H0086表示：波特率9600bps，7位数据位，偶校验，1位停止位，无命令头和命令尾，整个命令不加校验和，无协议的通信方式，FX0N系列PLC在掉电后D8120恢复成H0086。FX-232设备必须挂接在串口父设备下，串口父设备在通用设备构件中。串口父设备用来设置通信参数和通信端口。通信参数必须设置成与PLC的设置一样，否则就无法通信。与上位计算机的通讯也可以利用高级语言编程来实现，但用户必须熟悉相互之间通讯的协议，这对用户的要求较高。而在组态软件里有相应的设备通讯程序模块。只要对相应的参数进行设置就能够实现PLC与组态之间的通讯。下面来介绍MCGS与PLC之间通讯的过程设置。MCGS组态软件采用了在串口通讯父设备下挂接多个通讯子设备的一种通讯设备处理机制，各个子设备继承一些父设备的公有属性，同时又具有自己的私有属性。在实际操作时MCGS提供一个串口通讯父设备构件和多个通讯子设备构件，串口通讯父设备构件完成对串口的基本操作和参数设置，通讯子设备构件则为串口实际挂接设备的驱动程序，如图6-2所示。图6-2 串口通讯父设备的参数设置在串口通讯父设备里设置公有属性包括初始工作状态、最小采集周期、串口端口号、数据位位数、停止位位数、数据校验方式和数据采集方式等。初始工作状态设置为启动，表示在进入MCGS运行环境时，MCGS即自动开始对设备进行操作，最小采集时间设备100ms，串口端口选择位com1。数据位位数设备为7位，停止位位数设备为2，数据校验，数据采集方式采用同步集采，此时父设备下的所有子设备以相同的频率采集数据，且各子设备的采集周期自动的设置成父设备的采集周期。 如图6-3所示图6-3 模块属性设置在各个子设备构