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1、机电一体化系统与设计机电一体化系统与设计第一章第一章 机电一体化概论机电一体化概论第二章第二章 精密机械技术精密机械技术第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机第四章第四章 基于单片机的控制器基于单片机的控制器第五章第五章 可编程序控制器可编程序控制器第六章第六章 传感器与计算机接口传感器与计算机接口第七章第七章 动力驱动及其计算机控制动力驱动及其计算机控制第八章第八章 机电一体化系统设计方法与实例机电一体化系统设计方法与实例第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控
2、制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述机电一体化对控制系统的基本要求机电一体化对控制系统的基本要求 机电一体化控制系统的类型、特点与选用机电一体化控制系统的类型、特点与选用工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用控制器(IPC/PLC/MCU等)输入接口输出接口驱动执行机构(电机、电磁阀等)被控对象(各种机械参数)传感检测装置(各类传感
3、器等)反馈量被控量设定值机电一体化系统的组成机电一体化对控制系统的基本要求机电一体化对控制系统的基本要求 机电一体化对控制系统的基本要求机电一体化对控制系统的基本要求 机电一体化对控制系统的基本要求机电一体化对控制系统的基本要求为了使控制量为了使控制量(一般是机电一体化系统中的各种一般是机电一体化系统中的各种被控制机械参量被控制机械参量)按预定的规律变化，机电一体按预定的规律变化，机电一体化对控制系统的基本要求有：化对控制系统的基本要求有：稳定性稳定性快速性快速性精确性精确性在机电一体化控制系统设计中，在机电一体化控制系统设计中，控制系统控制系统与与被控被控制对象制对象同在设计范畴之内，两者应
4、有机结合同在设计范畴之内，两者应有机结合第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述机电一体化对控制系统的基本要求机电一体化对控制系统的基本要求 机电一体化控制系统的类型、特点与选用机电一体化控制系统的类型、特点与选用工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用机电一体化控制系统的类型、特点机电一体化控制系统的类型、特点 机电一体化控制系统的类型机电一体化控制系统的类型基于基于PC的控制系统的控制系统工业控制计算机工业控制计算机+
5、工业工业IO接口板接口板特点特点基于基于MCU的控制系统的控制系统单片机、嵌入式处理器、数字信号处理器单片机、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)特点特点基于基于PLC的控制系统的控制系统顺序控制顺序控制特点特点其他控制系统其他控制系统数控系统数控系统(NCS)、集散控制系统、集散控制系统(DCS)、现场总线系统、现场总线系统(FCS)机电一体化控制系统的比较、选用机电一体化控制系统的比较、选用 基于基于PC的控制系的控制系统基于微基于微处理器的控制系理器的控制系统基于基于PLC的控制系的控制系统其他控制系其他控制系统控制系控制系统的的组成成按要求选择主机与相关过程IO板卡自行开发（非标准化
6、）按要求选择主机与扩展模块按要求进行选择系系统功能功能可组成简单到复杂的各类控制系统简单的处理功能和控制功能逻辑控制为主，也可组成模拟量控制系统专用控制速度速度快快一般各系统不同可靠性可靠性一般差好好环境适境适应性性一般差好好通信功能通信功能多种接口，如串口、并口、USB、网口可通过外围元件自行扩展串口，通过通信模块扩展USB或网口各系统不同软件开件开发用高级语言开发或选用工业组态软件汇编或高级语言自行开发以梯形图为主，也支持高级语言专用语言或支持高级语言人机界面人机界面好较差一般（可选配触摸屏）一般应用用场合合一般现场控制或较大规模控制智能仪表、简单控制一般规模现场控制专用场合开开发周期周期
7、一般较长短一般成本成本高低中高第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的概念及特点概念概念简称工控机简称工控机(IPC，Industria
8、l Personal Computer)，主，主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。以工控要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。以工控机为核心的测量和控制系统，处理来自工业系统的输入机为核心的测量和控制系统，处理来自工业系统的输入信号，再根据控制要求将处理结果输出到执行机构，去信号，再根据控制要求将处理结果输出到执行机构，去控制生产过程，同时对生产进行监督和管理。控制生产过程，同时对生产进行监督和管理。使用环境使用环境特点特点高可靠性高可靠性实时性实时性维护方便性维护方便性可扩充性可扩充性与普通计算机系统软、硬件兼容性与普通计算机系统软、硬件兼容性发展发展第三章第三章 工业控制计算机
9、工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成硬件硬件主机主机(底板、主板、内存、总线等底板、主板、内存、总线等)工业工业I/O(数据数据I/O、通信接口等、通信接口等)外
10、设外设(打印、存储、交互设备等打印、存储、交互设备等)系统软件系统软件(实时和非实时操作系统实时和非实时操作系统)工具软件工具软件(辅助开发软件等辅助开发软件等)软件软件工工控控机机应用软件应用软件(面向生产过程的应用程序面向生产过程的应用程序)工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成主板人机接口系统支持磁盘系统通信接口模拟量输入通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输出通道内部总线外部总线工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成工控机机箱(4U)机箱前端机箱后端工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成前端盖打开机箱俯视双正压风扇工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成无源底板(8 ISA +
11、 7 PCI)主板(支持P IV系列CPU)工业电源：功率：300 W输入：100 240 VAC, 60 50 Hz, 10 A输出：+5V、-5V、+3.3V、+12V、-12V第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的组成工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于
12、工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的总线结构工业控制计算机的总线结构STD总线总线ISA总线总线PCI总线总线其他总线其他总线VME总线总线Compact PCI总线总线/PXIPC-104总线，总线，PC-104+总线总线STD32EISAAT96CAN等各种现场总线等各种现场总线工业控制计算机的总线结构工业控制计算机的总线结构无源底板(8 ISA + 7 PCI)ISA总线PCI总线ISA总线+PCI总线第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计
13、算机的组成工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用基于工业控制计算机的机电一体化系统基于工业控制计算机的机电一体化系统外部设备外部设备控制器控制器接口接口外部通道外部通道传感检测传感检测驱动执行驱动执行被控对象被控对象第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算
14、机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板全长主板(PCI)鼠标+键盘显示器网口CPU座内存卡座Advantech PCE-5124：LGA 775/Intel Core 2FSB 1333/1066/800 MHz DDR2 667/800 SDRAMPCI Express x162 Gigabit Ethernet 6 COM Ports6 SATA2硬盘(SATA2)工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板半长主板(Advantech PCI-7020)第三章第三章 工业
15、控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口模拟量输入模拟量输入/输出输出(AI/AO)数字量输入数字量输入/输出输出(DI/DO)计数计数/定时定时(Counter/Timer)多功能多功能(AI、AO、DI、DO、 Counter、Timer)运动控制运动控制(Motion)通信通信(Communication)其他其他模拟量输入模拟量输入/输出输出(AI/AO
16、)模拟量输入(Advantech PCI-1713)Advantech PCI-1713：32单端/16差分模拟量输入12位A/D分辨率采样速率可达100KS/s板载4096 FIFO缓冲器2,500VDC隔离保护每个输入通道的增益可编程支持软件、内部定时器触发或外部触发采样模式 PCI-1713 + PCL-10137 + ADAM-3937模拟量输入模拟量输入/输出输出(AI/AO)模拟量输入(Advantech PCI-1720)Advantech PCI-1720：4路12 位D/A 输出通道多种输出范围2500 VDC隔离保护系统重启后保持输出设置和输出值数字量输入数字量输入/输出输
17、出(DI/DO)数字量输入/出(Advantech PCI-1756)Advantech PCI-1756：32 DI/32 DO540V输入允许2,500VDC隔离保护输入/输出可编程设置数值锁定功能PCI-1756 + PCL-10250 + ADAM-3951计数计数/定时定时(Counter/Timer)计数/定时(Advantech PCI-1780)Advantech PCI-1780：8位可编程时钟源8路DI和8路DO(TTL)最大20MHz输入频率可选多个计数器时钟源计数器输出可编程计数器门控功能 PCI-1780 + PCL-10168 + ADAM-3968多功能多功能(A
18、I、AO、DI、DO、 Counter、Timer)多功能数据采集卡(Advantech PCI-1716)Advantech PCI-1716：16单端/8差分AD，16位AD分辨率2路模拟量输出，12位分辨率16 DI / 16 DO(TTL)3 Counter/Timer板载1K FIFO250 KS/s 采样率PCI总线数据传输自动校准功能 运动控制运动控制(Motion)运动控制卡(Advantech PCI-1240)Advantech PCI-1240：2/3轴线性插补功能2轴圆弧插补功能手轮和慢进功能独立4轴伺服/步进电机控制连续插补功能 通信通信(Communication)
19、CAN通信接口卡(Advantech PCI-1680)Advantech PCI-1680：符合PCI总线2.2规格2个独立的CAN网络高传输速率可达1 Mbps每端口设有转输/接收状态LED指示灯直接内存映射功能实现对CAN控制器的快速访问通信通信(Communication)RS-232/422/485通信卡(Advantech PCI-1612A)Advantech PCI-1612A：兼容PCI总线2.1规格通信速率可达921.6Kbps4个RS-232/422/485端口I/O地址由PCI即插即用功能自动分配可选过压保护提高系统性能的中断状态寄存器 其他其他USB多功能模块(Adv
20、antech USB-4716)Advantech USB-4716：支持USB 2.0便携设计 / 总线供电16路模拟输入通道16位分辨率模拟输入采样速率高达200kS/s8路DI, 8路DO, 2路AO和1路32位计数器带有接线端子/适合DIN导轨安装锁紧式USB电缆用于紧固式连接 其他其他分布式I/O模块(Advantech ADAM-4117)Advantech ADAM-4117：8路差分AD通道高抗噪性：1kV浪涌保护电压输入，3KV EFT及8KV ESD保护宽电源输入范围：+10 +48VDC易于监测状态的LED指示灯支持2000VDC HI共模电压支持单极性和双极性输入支持+
21、/- 15V输入范围支持滤波器自动调谐或滤波器输出50Hz/60Hz相关网站相关网站研华科技：advantech第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件工业组态软件介绍工业组态软件介绍工业组态软件在不同行业中的应用工业组态软件在不同行业中的应用工业组态软件的应用举例工业组态软件的应用举例基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用工业组态软件介绍工业组态软件介绍对工业监控软件的对工业监控软件的新新要求：要求：界面友好，操作方便
22、，图形丰富形象，实时性好，开发周期短，便于更改、扩充、升界面友好，操作方便，图形丰富形象，实时性好，开发周期短，便于更改、扩充、升级等。级等。利用高级编程语言开发大规模监控软件的利用高级编程语言开发大规模监控软件的缺点缺点：费时、费力、开发周期长，通用性差，可说是费时、费力、开发周期长，通用性差，可说是事倍功半事倍功半。专业软件商专业软件商的介入：的介入：推出了适合工业控制的软件包，这些工控软件包就是所谓的推出了适合工业控制的软件包，这些工控软件包就是所谓的组态软件组态软件。组态一词的组态一词的来源来源：ConfigurationConfigurationHMI(Human and Machi
23、ne InterfaceHMI(Human and Machine Interface，人机界面，人机界面) )MMI(Man and Machine Interface MMI(Man and Machine Interface ，人机界面，人机界面) )SCADA(Supervisory Control and Data AcquisitionSCADA(Supervisory Control and Data Acquisition，监视控制和数据采集软件，监视控制和数据采集软件) )组态软件的组态软件的功能扩展功能扩展：扩展到企业信息管理系统，管理和控制一体化，远程诊断和维护以及在互联
24、网上的一扩展到企业信息管理系统，管理和控制一体化，远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合，系列的数据整合，版本也有通用版、网络版和嵌入版等等。版本也有通用版、网络版和嵌入版等等。工业组态软件的功能工业组态软件的功能组态软件一般都能完成以下几个功能：组态软件一般都能完成以下几个功能：实时数据采集实时数据采集(数字量、模拟量数字量、模拟量)动态显示数据动态显示数据(文本、曲线、图、表等方式文本、曲线、图、表等方式)数据的实时运算处理数据的实时运算处理(内置数字处理内置数字处理+脚本支持脚本支持)过程控制过程控制(脚本实现控制策略，流程控制脚本实现控制策略，流程控制)历史数据记录历史数据记录
25、报警功能报警功能网络通信功能网络通信功能(TCP/IP、Modem)开放式结构开放式结构(可扩充性，允许二次开发可扩充性，允许二次开发)工业组态软件的结构工业组态软件的结构组态软件一般都由两部分组成：组态软件一般都由两部分组成：系统开发环境系统开发环境(或称或称组态环境组态环境)：用户在组态环：用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制打印报表等全部组态工作，组态结果保存编制打印报表等全部组态工作，组态结果保存在实时数据库中，一般在办公室就可完成。在实时数据库中，一般在办公室就可完成。系统运行环境系统运行环境：将目标应用程序：将目标应用
26、程序(用户的组态结用户的组态结果果)装入计算机内存并投入实时运行，完成对生装入计算机内存并投入实时运行，完成对生产设备及过程的控制。一般在现场使用。产设备及过程的控制。一般在现场使用。系统开发环境和系统运行环境之间的系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带联系纽带是实时数据库。是实时数据库。工业组态软件的结构工业组态软件的结构类似于编程类似于源代码类似于源代码类似于编程类似于编程类似于类似于解释运行解释运行工业组态软件的厂商目录工业组态软件的厂商目录(部分部分)国外国外Wonderware公司的公司的Intouch（美国，（美国，wonderware.gongkong）Intellution
27、iFIX组态软件（美国，组态软件（美国，intellution）SIEMENS WinCC过程监控软件（德国，过程监控软件（德国，siemens）TRACE MODE组态软件（俄罗斯，组态软件（俄罗斯，tracemode）LTC公司的公司的LabTech（美国，（美国，labtech）National Instrument公司的公司的LabView（日本，（日本，ni）国内国内研华的研华的Genie组态软件（台湾，组态软件（台湾，advantech）凌华的凌华的ADLINK 威控威控工业组态软件（台湾，工业组态软件（台湾，adlinkchina）研祥的易控组态研祥的易控组态EasyCon（深圳
28、，（深圳，evoc）昆仑通态昆仑通态MCGS全中文工控组态软件（北京，全中文工控组态软件（北京，mcgs）亚控组态王（北京，亚控组态王（北京，kingview）浙大中自浙大中自SunyTech 组态软件（浙江，组态软件（浙江，sunytech）中泰中泰WinCtrl、Doneed组态软件（北京，组态软件（北京，ztic）三维科技三维科技ForceControl组态软件（黑龙江，组态软件（黑龙江，sunwayland）金佳诺科技开发有限公司世纪星组态软件（北京，金佳诺科技开发有限公司世纪星组态软件（北京，kingword）第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特
29、点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件工业组态软件介绍工业组态软件介绍工业组态软件在不同行业中的应用工业组态软件在不同行业中的应用工业组态软件的应用举例工业组态软件的应用举例基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用工业组态软件在不同行业中的应用工业组态软件在不同行业中的应用使用方便，用户使用方便，用户无须无须具备计算机编程的知识使具备计算机编程的知识使用。用。操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性，已成功应用于高可靠性，已成功应用于石油化工、钢
30、铁行业石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。统稳定可靠。查看不同应用查看不同应用(参考参考MCGS Sample)。第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件工业组态软件介绍工业组态软件介绍工业组态软件在不
31、同行业中的应用工业组态软件在不同行业中的应用工业组态软件的应用举例工业组态软件的应用举例MCGS组态软件介绍组态软件介绍MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用MCGS全中文工控组态软件介绍全中文工控组态软件介绍MCGS组态软件由北京昆仑通态自动化软件科组态软件由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司技有限公司(mcgs)出品。分通用版、网络版和出品。分通用版、网络版和嵌入版。嵌入版。MCGS(Monitor and Control General System) 基于基于Windows平台。平台。MCGS能够完成能够完成
32、现场数据采集、实时和历史数现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等等功能。功能。当前最高版本是当前最高版本是V6.2，可在公司网站上下载到，可在公司网站上下载到30分钟学习版和相关学习资料。分钟学习版和相关学习资料。MCGS组态软件的整体结构组态软件的整体结构MCGS组态软件：组态软件：MCGS组态环境组态环境：用：用户在户在MCGS组态环境组态环境中完成动画设计、设中完成动画设计、设备连接、编写控制流备连接、编写控制流程、编制打印报表等程、编制打印报
33、表等组态工作，生成组态组态工作，生成组态结果数据库。结果数据库。MCGS运行环境运行环境：运：运行组态结果数据库，行组态结果数据库，实现现场设备与过程实现现场设备与过程控制。控制。类似于编程类似于解释运行类似于编程类似于源代码MCGS组态环境的五大组成部分组态环境的五大组成部分MCGS组态软件的工作方式组态软件的工作方式MCGS如何与设备进行通讯如何与设备进行通讯MCGS通过通过设备驱动程序设备驱动程序与外部设备进行数据交换。包括与外部设备进行数据交换。包括数据采集和发送设备指令。每个驱动程序独占一个线程，数据采集和发送设备指令。每个驱动程序独占一个线程，达到互不干扰的目的。达到互不干扰的目的
34、。MCGS如何产生动画效果如何产生动画效果MCGS为每一种基本图形元素定义了不同的为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性动画属性，如：，如：一个长方形的动画属性有可见度，大小变化，水平移动等，一个长方形的动画属性有可见度，大小变化，水平移动等，每一种动画属性都会产生一定的动画效果。所谓动画属性，每一种动画属性都会产生一定的动画效果。所谓动画属性，实际上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等实际上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。状态的特征参数。如何对工程运行流程实施有效控制如何对工程运行流程实施有效控制MCGS开辟了专用的开辟了专用的“运行策略运行策略”窗口，
35、建立窗口，建立用户运行策用户运行策略略。用用MCGS组态软件组建新工程的一般过程组态软件组建新工程的一般过程MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制工程简介工程简介工程简介：工程简介：通过一个水位控制系统的组态过程，介绍如何使用通过一个水位控制系统的组态过程，介绍如何使用MCGS组态软件。本样例涉及到组态软件。本样例涉及到动画制作动画制作、控制流程的编写控制流程的编写、模模拟设备的连接
36、拟设备的连接、报警输出报警输出、报表曲线显示与打印报表曲线显示与打印等多项组等多项组态操作。态操作。水位控制系统相关数据：水位控制系统相关数据：二个模拟数据（二个模拟数据（输入通道、模拟量输入通道、模拟量）：）：水箱水位（最大值水箱水位（最大值10米）（米）（水位传感器水位传感器数据采集卡数据采集卡驱动程序驱动程序）水罐水位（最大值水罐水位（最大值6米）米）三个开关数据（三个开关数据（输入输入/输出通道，数字量输出通道，数字量）：）：水泵（水泵（开关开关I/O卡卡驱动程序驱动程序）调节阀调节阀出水阀出水阀MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建
37、立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制工程建立工程建立演示演示新建一个工程并另存为新建一个工程并另存为“水位控制系统水位控制系统”练习练习注意：路径中不要包含空格，注意：路径中不要包含空格，错误：错误：C:Documents and SettingsAdministrator桌面桌面水位控制系统水位控制系统.mcg正确：正确：d:水位控制系统水位控制系统水位控制系统水位控制系统.mcgMCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程
38、建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制流程画面流程画面演示演示新建一个用户窗口新建一个用户窗口“水位控制水位控制”在窗口的基本属性中设定在窗口的基本属性中设定窗口名称窗口名称、窗口标题窗口标题、窗口背景窗口背景、窗口位置窗口位置等属性。等属性。对对“水位控制水位控制”窗口进行动画组态窗口进行动画组态添加文本添加文本“水位控制系统演示工程水位控制系统演示工程” 水箱水箱-选取选取“储藏罐储藏罐”中的中的罐罐17水罐水罐-选取选取“储藏罐储藏罐”中的中的罐罐53调节阀调节阀
39、-选取选取“阀阀”中的中的阀阀58出水阀出水阀-选取选取“阀阀”中的中的阀阀43泵泵-选取选取“泵泵”中的中的泵泵38添加添加流动块流动块（块的颜色为蓝色、填充色为灰色、边界色为黑色）（块的颜色为蓝色、填充色为灰色、边界色为黑色）添加各设备的添加各设备的文字标签文字标签练习练习请与此编号保请与此编号保持一致！持一致！MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制定义数据对象定义数据对象变量名
40、称变量名称类型类型注释注释水泵水泵开关型开关型控制水泵控制水泵“启动启动”、“停止停止”的变量的变量调节阀调节阀开关型开关型控制调节阀控制调节阀“打开打开”、“关闭关闭”的变量的变量出水阀出水阀开关型开关型控制出水阀控制出水阀“打开打开”、“关闭关闭”的变量的变量水箱水位水箱水位数值型数值型水箱的水位高度，用来控制水箱水位的变化水箱的水位高度，用来控制水箱水位的变化水罐水位水罐水位数值型数值型水罐的水位高度，用来控制水罐水位的变化水罐的水位高度，用来控制水罐水位的变化水位组水位组组对象组对象用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件水箱水位上限水箱水位
41、上限数值型数值型用来在运行环境下设定水箱的上限报警值用来在运行环境下设定水箱的上限报警值水箱水位下限水箱水位下限数值型数值型用来在运行环境下设定水箱的下限报警值用来在运行环境下设定水箱的下限报警值水罐水位上限水罐水位上限数值型数值型用来在运行环境下设定水罐的上限报警值用来在运行环境下设定水罐的上限报警值水罐水位下限水罐水位下限数值型数值型用来在运行环境下设定水罐的下限报警值用来在运行环境下设定水罐的下限报警值变量的作用：变量的作用：1.屏幕上的图符屏幕上的图符(左桥左桥)变量变量(右桥右桥)实际设备，起到一个桥梁的作用；实际设备，起到一个桥梁的作用；2.参与编程，例如：中间变量，设备变量参与编
42、程，例如：中间变量，设备变量定义数据对象定义数据对象演示演示添加添加数值型变量数值型变量“水箱水位水箱水位” 、 “水罐水位水罐水位”添加添加组对象组对象“水位组水位组”添加添加开关型变量开关型变量“水泵水泵”、“调节阀调节阀”、“出水出水阀阀”练习练习MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制动画连接动画连接演示演示将变量将变量“水箱水位水箱水位”、“水罐水位水罐水位”与水箱、水罐进行
43、与水箱、水罐进行连连接接将变量将变量“泵泵”、“调节阀调节阀”、“出水阀出水阀”与泵、调节阀、与泵、调节阀、出水阀进行出水阀进行连接连接水流（流动块）的水流（流动块）的设置设置将水位控制窗口设置为将水位控制窗口设置为启动窗口并运行启动窗口并运行(主控窗口主控窗口)用用滑动输入器构件滑动输入器构件手动控制水箱、水罐中的水位手动控制水箱、水罐中的水位与与“水箱水位水箱水位”对应的滑块对应的滑块 与与“水罐水位水罐水位”对应的滑块对应的滑块 用用旋转仪表构件旋转仪表构件显示水箱、水罐中的水位显示水箱、水罐中的水位与与“水箱水位水箱水位”对应的旋转仪表构件对应的旋转仪表构件(+90度度-90度度)与与
44、“水罐水位水罐水位”对应的旋转仪表构件对应的旋转仪表构件(+90度度-90度度)用用文字构件文字构件显示水箱、水罐中的水位显示水箱、水罐中的水位文字构件文字构件显示输出显示输出练习练习MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制设备连接设备连接演示演示添加添加模拟设备模拟设备，用模拟设备进行，用模拟设备进行调试调试在设备的内部属性中将通道在设备的内部属性中将通道1（与水箱水位对应，模拟（与
45、水箱水位对应，模拟量）的最大值设为量）的最大值设为10在设备的内部属性中将通道在设备的内部属性中将通道2（与水罐水位对应，模拟（与水罐水位对应，模拟量）的最大值设为量）的最大值设为6与与实际设备连接实际设备连接从设备工具箱中添加从设备工具箱中添加“数据采集卡数据采集卡研华研华PCL-812PG”设置基本属性，并进行通道连接设置基本属性，并进行通道连接两个模拟量输入（水箱水位对应两个模拟量输入（水箱水位对应AD0，水罐水位对应，水罐水位对应AD1）三个开关量输入输出（水泵对应三个开关量输入输出（水泵对应DI0、DO0，调节阀对应，调节阀对应DI1、DO1，出水阀对应，出水阀对应DI2、DO2）练
46、习练习MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制流程控制流程控制流程流程若若“水箱水箱”的水位不足的水位不足9米时，就要把米时，就要把 “水泵水泵”打开打开否则否则 “水泵水泵”关闭关闭若若“水罐水罐”的水位不足的水位不足1米时，就要米时，就要 关闭关闭“出水阀出水阀”否则否则 开启开启“调节阀调节阀”若若“水箱水箱”的水位大于的水位大于1米，同时米，同时“水水罐罐”的水位小于的水位小于
47、6米，就要米，就要 开启开启“调节阀调节阀”否则否则 关闭关闭“调节阀调节阀”演示演示IF 水箱水位水箱水位9 THEN 水泵水泵=1ELSE 水泵水泵=0ENDIFIF 水罐水位水罐水位1 and 水罐水位水罐水位=9 or 水箱水位水箱水位=5 or 水罐水位水罐水位=9 or 水箱水位水箱水位=5 or 水罐水位水罐水位=1 THEN !PlaySound(C:WINDOWSMEDIAnotify.wav ,2)ENDIF练习练习报警显示报警显示演示演示报警数据浏览报警数据浏览添加用户策略添加用户策略“运行策略运行策略”“新建策略新建策略”“选择策略的类型选择策略的类型”“用户策略用户策
48、略”，策略名，策略名称称(“报警数据报警数据”)，注释，注释(“水箱、水罐的报警数据水箱、水罐的报警数据”)；策略组态策略组态添加新的策略行添加新的策略行在策略工具箱中选择在策略工具箱中选择“报警信息浏览报警信息浏览”设置数设置数据源为据源为“水位组水位组”。添加显示菜单添加显示菜单主控窗口主控窗口新增菜单项新增菜单项改名为改名为“报警数据报警数据 ”在在“菜单操作菜单操作”中选中中选中“执行执行运行策略块运行策略块”选中选中“报警数据报警数据”。修改报警上下限值修改报警上下限值增加四个变量：增加四个变量：水箱水位上限水箱水位上限、水箱水位下限水箱水位下限、水罐水位上限水罐水位上限、水罐水位水
49、罐水位下限下限，其初值分别为，其初值分别为9，1，5，1。在用户窗口中创建四个在用户窗口中创建四个“输入框输入框”与四个变量对应，在与四个变量对应，在“循环策略循环策略” 中添中添加处理程序：加处理程序：!SetAlmValue(水箱水位水箱水位,水箱水位上限水箱水位上限,3)!SetAlmValue(水箱水位水箱水位,水箱水位下限水箱水位下限,2)!SetAlmValue(水罐水位水罐水位,水罐水位上限水罐水位上限,3)!SetAlmValue(水罐水位水罐水位,水罐水位下限水罐水位下限,2)练习练习应修改前面的报警条件表应修改前面的报警条件表达式！达式！MCGS组态软件实现一个简单的水位控
50、制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制报表输出报表输出演示演示新添新添用户窗口用户窗口“数据显示数据显示”添加添加文字标签文字标签“水位控制系统数据显示水位控制系统数据显示”、“实时数据实时数据”、“历史数据历史数据”。 实时报表实时报表(用自由表格构件实现用自由表格构件实现)添加自由表格构件，添加自由表格构件，5行行2列；列；在第一列中输入显示对象名称在第一列中输入显示对象名称(“水箱水位水箱水位”、“水罐水位水罐水
51、位”、“水泵水泵”、“调节阀调节阀”、“出水阀出水阀”)；在第二列中设置模拟量的显示格式在第二列中设置模拟量的显示格式(前两行中输入前两行中输入“2|0”)；在第二列中单击右键进行数据连接；在第二列中单击右键进行数据连接；添加数据显示菜单（添加添加数据显示菜单（添加“数据显示数据显示”菜单，菜单操作为菜单，菜单操作为“打开用打开用户窗口户窗口”）练习练习报表输出报表输出演示演示历史报表历史报表(用历史表格构件实现用历史表格构件实现)添加历史表格构件，添加历史表格构件，5行行3列；列；在第一行中输入显示对象名称在第一行中输入显示对象名称(“采集时间采集时间”、“水箱水位水箱水位”、“水罐水位水罐
52、水位”)；数据连接数据连接(选中第一行以下的所有单元格选中第一行以下的所有单元格单击右键进行连接单击右键进行连接表表格菜单中选择合并单元格菜单中选择合并单元再单击右键设置数据来源、显示属性和时再单击右键设置数据来源、显示属性和时间条件，并在基本属性中设置为多页显示间条件，并在基本属性中设置为多页显示 ）历史数据浏览历史数据浏览(用策略中用策略中“存盘数据浏览构件存盘数据浏览构件”实现实现)新建用户策略新建用户策略“历史数据历史数据 ”；策略组态，在新增的策略行中添加策略组态，在新增的策略行中添加“历史数据浏览历史数据浏览”(策略工具箱策略工具箱内，将其数据来源改为内，将其数据来源改为“水位组水
53、位组”，显示属性中将，显示属性中将“水箱水位水箱水位”和和“水罐水位水罐水位”的小数位改为的小数位改为2，时间条件中改为按系统时间排序，时间条件中改为按系统时间排序)；在主控窗口中添加一个在主控窗口中添加一个“历史数据历史数据”的菜单，其操作为的菜单，其操作为“执行策略执行策略块块历史数据历史数据”）练习练习MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制显示曲线显示曲线演示演示实时曲线实时曲
54、线添加文字标签添加文字标签“实时曲线实时曲线”添加添加实时曲线构件实时曲线构件，并设置属性：把标注属性中的时间单位改为秒，并设置属性：把标注属性中的时间单位改为秒，在画笔属性中把曲线与变量进行连接并选择其颜色，并将最大值设在画笔属性中把曲线与变量进行连接并选择其颜色，并将最大值设为为10历史曲线历史曲线添加文字标签添加文字标签“历史曲线历史曲线”添加添加历史曲线构件历史曲线构件，并设置属性：在存盘属性中与水位组连接，把，并设置属性：在存盘属性中与水位组连接，把标注属性中的时间单位改为分，时间格式为分：秒，在曲线标识中标注属性中的时间单位改为分，时间格式为分：秒，在曲线标识中设置曲线的颜色和实时
55、刷新对象，并将最大值设为设置曲线的颜色和实时刷新对象，并将最大值设为10练习练习MCGS组态软件实现一个简单的水位控制组态软件实现一个简单的水位控制工程简介工程简介工程建立工程建立流程画面流程画面定义数据对象定义数据对象动画连接动画连接设备连接设备连接流程控制流程控制报警显示报警显示报表输出报表输出显示曲线显示曲线安全机制安全机制安全机制安全机制演示演示系统权限管理系统权限管理添加操作员组和操作员张工添加操作员组和操作员张工添加登录菜单添加登录菜单登录用户：用户登录，脚本程序：登录用户：用户登录，脚本程序：!LogOn()退出登录：当前用户退出登录，脚本程序：退出登录：当前用户退出登录，脚本程
56、序：!LogOff()用户管理：添加、删除用户，脚本程序：用户管理：添加、删除用户，脚本程序：!Editusers()修改密码：当前用户修改密码，脚本程序：修改密码：当前用户修改密码，脚本程序：!ChangePassWord()设置系统运行权限设置系统运行权限“主控窗口主控窗口”“系统属性系统属性”“主控窗口属性设置主控窗口属性设置”“基本属性基本属性”“权限设置权限设置”“用户权限设置用户权限设置”“权限设置权限设置”按钮下面选择按钮下面选择“进入登录，退出登录进入登录，退出登录”权限设置中仅对管理员组开放权限权限设置中仅对管理员组开放权限设置操作权限设置操作权限水泵的启、停（在动画连接时设
57、定操作权限）水泵的启、停（在动画连接时设定操作权限）工程加密工程加密练习练习第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机概述概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工控机的控制系统应用数控弯管机数控弯管机数控弯管机数控弯管机基本要求如下：基本要求如下：1.工控机：工控机：PIV 2.8以上，以上，2G内存，内存，100G以上以上硬盘，硬盘，6-12个个PCI插槽插槽2.运动控制卡：运动控制卡：4轴，驱动伺服电机，无需联轴，驱动伺服电机，无需联动动3.数字数字I/O卡：卡：24V，带隔离，输入，带隔离，输入30-48个，个，输出输出26-40个个4.正交编码器接口卡：正交编码器接口卡：1-2路增量式脉冲编码器路增量式脉冲编码器5.模拟量输出模拟量输出(AO)卡：卡：1-2路，速度要求不高路，速度要求不高参考研华网站，给出配置方案参考研华网站，给出配置方案
