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1、摘要 I 霓虹灯霓虹灯 PLCPLC 控制与监控组态设计控制与监控组态设计 摘要摘要 本课题的主要内容为用 MCGS 组态软件仿真 PLC 的控制对象霓虹灯。此仿真 系统由上位机和下位机两部分组成，上位机主要用来完成仿真界面的制作工作，下位 机则用来完成 PLC 程序的编写，最后，进行上位机设计结果与下位机结果的配合，完 成整个系统的设计连接。利用组态软件模拟 PLC 的控制对象，我们不需要实物而仅通 过微机显示器就可以检验所编程序的正确与否和执行结果，为 PLC 的试验教学提供了 一条新途径。 关键词关键词：MCGS ；仿真系统 ；PLC ； Abstract II The Neon Lig
2、ht PLC Control and the Configuration Monitor Design Abstract The topic for the main elements in MCGS configuration software simulation PLC control target - neon light. This simulation system is composed by Position Machine and Subordinate Machine two parts. The Position Machine uses for complete the
3、 design of simulation interface ,the .Subordinate Machine will be used to complete the programming.Finally, a Position Machine design results with the results of Subordinate Machine with the completion of the design of the entire system connecting. Use of software simulation Programmable Controller
4、control targets, we need not only through physical and computer monitors can be prepared for the correct procedures and the implementation of the outcome or not, providing a new way of teaching for PLC teaching. KeyKey Words:Words: Monitor and Control Generated System；Emulation System; Programmable
5、Controller; 目录 i 目录目录 中文摘要中文摘要(I) 英文摘要英文摘要(II) 1 绪论绪论.(1) 1.1 引言.(1) 1.2 组态软件的发展.(1) 1.2.1 组态软件在我国的发展历程(1) 1.2.2 流行的组态软件(1) 1.3 本文主要研究内容.(2) 1.4 课题研究意义.(2) 2 MCGS 组态软件功能简介组态软件功能简介(3) 2.1 MCGS 组态软件的功能和特点.(3) 2.2MCGS 组态软件的系统构成 .(5) 2.2.1MCGS 组态软件的整体结构.(5) 2.2.2 MCGS 工程的五大部分(6) 2.3 MCGS 组态软件的工作方式.(7) 3
6、 仿真画面的设计仿真画面的设计 (8) 3.1 工程的建立.(8) 3.1.1 工程功能分析(8) 3.1.2 工程的定义(9) 3.2 用户窗口的组态(9) 3.2.1 建立画面(9) 目录 ii 3.2.2 编辑画面.(9) 3.2.3 主画面的编辑(10) 3.3 定义数据对象.(12) 3.4 动画连接.(14) 3.4.1 动画连接方法(15) 3.4.2 特殊动画连接.(15) 3.4.3 设计连接.(15) 3.5 运行策略组态.(17) 3.5.1 设置方法(18) 3.5.2 脚本程序(20) 4 下位机可编程控制器程序的编写下位机可编程控制器程序的编写（27） 4.1 可编
7、程控制器的概况.(27) 4.2 所需编程器件介绍.(27) 4.3 程序的编写.(30) 4.3.1I/O 地址分配(30) 4.3.2 时序图(30) 4.3.3 程序编写(31) 4.4 FXPLC 编程软件(FXGPWIN)使用方法(36) 5 5 连接调试连接调试 （38) 5.1 组态软件设备窗口的作用(38) 5.2 设备构件的选择.(38) 5.3 三菱 PLC 设备使用说明(39) 5.4 连接调试.(41) 6 6 结论结论.(44) 目录 iii 致谢致谢.(45) 参考文献参考文献.(46) 1 绪论 1 绪论绪论 1.1 引言引言 每当夜幕降临，楼宇上、道路旁缤纷夺目
8、的霓虹灯广告，构筑了一道璀 灿的城市夜景，作为主角 霓虹灯功不可没，而可编程序控制器是专用于 工业控制的工业计算机，是现代化工业的三大支柱之一。长期以来，PLC 始终 处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常 可靠的控制应用，其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比 较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。但在开发传统的工 业控制软件时，当被控对象一旦变动，就必须修改控制系统源程序，导致开发 周期长。组态软件的出现解决了这个问题，通过 MCGS 组态软件仿真 PLC 的 控制对象， （我们不需要实物而通过微机的显示器就可以检验所编程序的正确与
9、 否和执行结果。 1.2 组态软件的发展组态软件的发展 新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成 系统，具有适应性强、开发性好、易于扩展、经济、开发周期短等明显优点。 组态软件指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一级 的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和 简洁的使用方法，并同时支持各种硬件厂家的计算机和 I/O 产品。目前世界上 不少专业厂商提供各种组态软件产品。 1.2.1 组态软件在我国的发展历程组态软件在我国的发展历程 最早开发的通用组态软件是 DOS 环境下的组态软件，其特点是具有简单的 人机界面、图库、绘图工
10、具箱等基本功能。随着 Windows 的广泛应用， Windows 环境下的组态软件与 DOS 环境下的组态软件成为主流。与 DOS 环境 下的组态软件相比，其最突出的特点是图形功能有了很大的增强。国外很多优 秀通用组态软件是在英文状态下开发的，对国内而言，它具有应用时间长，用 户界面不理想，不支持国内普遍使用的硬件设备，这些正是国外通用组态软件 在国内部能广泛应用的原因。随着国内计算机水平和工业自动化水平的不断提 高，近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使用的通 用组态软件。MCGS 组态软件就是其中的一种。 西安工业大学学士学位论文 2 1.2.2 流行的组态软件流行的
11、组态软件 目前中国市场上的组态软件产品按厂商划分大致可以分为三类：国外专业 软件厂商提供的产品；国外硬件和系统厂商提供的产品；国内自行开发的国产 化产品。近年来国外一些著名硬件或系统厂商亦推出了日趋成熟的组态软件产 品，如美国 GE 公司的 Cimplicity,德国西门子公司的 WinCC 等1。这些软件一 改过去仅为其本身硬件配套的 OEM 形式，通过大力加强对其它硬件产品的驱 动支持和软件内部的各种功能，而发展成为专业化的通用组态软件。 1.3 本文主要研究内容本文主要研究内容 课题主要内容为霓虹灯仿真系统的设计，组态软件主要用于实现实时监控； 同时编制相应的脚本程序完成控制功能。仿真系
12、统由上位机和下位机两部分组 成。上、下位机通过串行口进行通信交换数据。上位机利用 PC 机，下位机利 用三菱的 PLC 。上位机内装 MCGS 组态软件和三菱编程软件。MCGS 组态软 件用以制作仿真画面、编写仿真程序并与下位机进行通信。本界面需实现的控 制要求为： a 主要是控制“西安” ， “工业” ， “大学” ， “50” ， “周年”5 个字形霓虹灯 的闪亮过程，具体实现的控制功能为：5 个灯依次点亮后闪三闪，再沿相反的 方向依次熄灭；字灯下两个灯轮流闪亮；利用组态设置周围的灯配合闪烁。5 个字灯对应于 PLC 的 5 个输出结点 Y0Y4,下面的两个灯对应于 Y5，Y6。每 个输出
13、结点的输出值“0”或“1”对应于灯的灭与亮。 b 要求按动“开始”按钮时灯按控制要求依次点亮或熄灭，并循环往复， 当按动“停止”按钮时霓虹灯全部熄灭。 c 当没有连接 PLC 时，利用脚本程序也可以完成霓虹灯的控制功能。由 于涉及到灯亮灭的时间，所以需要使用组态软件内部的定时器。 1.4 课题研究意义课题研究意义 长期以来， PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自 动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化 控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化 的需要。但在开发传统的工业控制软件时，当被控对象一旦变动，就必须修改 控
14、制系统源程序，导致开发周期长2。组态软件的出现解决了这个问题，使用 户能通过自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动控制目的。另 一方面，组态软件还可以用于教学实验中。由于条件所限，学校可能无法提供 一些实验设备，同学们通过试验只能看到 I/O 口的输入输出情况，验证程序的 西安工业大学学士学位论文 3 正确性。运用组态软件就可以让同学们看到直观生动的实验结果，使得理论和 实际得到了完美的结合。 2 MCGS 组态软件功能简介 3 2 MCGS 组态软件功能简介组态软件功能简介 MCGS 全中文工业自动化控制组态软件（以下简称 MCGS 工控组态软件或 MCGS）为用户建立全新的过程测
15、控系统提供了一整套解决方案。MCGS 工控 组态软件是一套 32 位工控组态软件，可稳定运行于 Windows95/98/NT 操作系 统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双 机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数 据采集与输出设备。 2.1 MCGS 组态软件的功能和特点组态软件的功能和特点 MCGS 即“监视与控制通用系统“，英文全称为 Monitor and Control Generated System。MCGS 是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机 系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点
16、。 MCGS 工控组态软件的功能和特点可归纳如下： 概念简单，易于理解和使用。普通工程人员经过短时间的培训就能正 确掌握、快速完成多数简单工程项目的监控程序设计和运行操作。用户可避开 复杂的计算机软硬件问题，集中精力解决工程本身的问题，按照系统的规定， 组态配置出高性能、高可靠性、高度专业化的上位机监控系统。 功能齐全，便于方案设计。MCGS 为解决工程监控问题提供了丰富多样 的手段，从设备驱动（数据采集）到数据处理、报警处理、流程控制、动画显 示、报表输出、曲线显示等各个环节，均有丰富的功能组件和常用图形库可供 选用，用户只需根据工程作业的需要和特点，进行方案设计和组态配置，即可 生成用户应用软件系统。 实时性与并行处理。MCGS 充分利用了 Windows 操作平台的多任务、按 优先级分时操作的功能，使 PC 机广泛应用于工程测控领域成为可能。工程作业 中，大量的数据和信息需要及时收集，即时处理，在计算机测控技术领域称其 为实时性任务关键任务，如数据采集、设备驱动和异常处理等。另外许多工作 则是非实时性的，或称为非时间关键
