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基于mcgs组态软件的cp监测仪监控软件的实现-学位论文.doc
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基于mcgs组态软件的cp监测仪监控软件的实现-学位论文.doc
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基于 MCGS 组态软件的 CP 监测仪监控软件的实现
摘 要
软件 PLC,即将 PLC 的控制功能封组在软件内,运行于 PC 环境中。这样在
实现传统硬 PLC 相同的功能的同时,更添加了 PC 机的各个优点。与传统硬 PLC
相对比,软 PLC 数据处理能力和网络通讯能力更强,体系结构更加开放,能够更
好地满足工业自动化的现实需求,在当前工业自动化领域具有无限的发展空间和
潜力。
本文在对软 PLC 应用及优势等背景进行分析的基础上,以基于 MCGS 组态软
件的 CP 监测仪监控软件的实现为例子,实现了基于 PC 的软 PLC 系统设计。文章
首先对软 PLC 技术的背景和发展现状以及本选题的研究目的和意义进行了分析,
然后对 CP 监测仪的相关知识做了详尽的介绍,接着分析了 CP 监测仪的组态监测
系统设计,最后基于 MODBUS 协议实现了上位机系统与下位机系统地连接,并进
行了测试。
关键词:软 PLC;MCGS 组态软件;CP 监测仪;监控软件
The Realization of Monitor Software for CPMS
based on MCGS
Abstract
Software PLC,is the technology that seal group PLC control
functions in the upcoming software running on a PC environment.Thus
while achieving the same functionality of traditional PLC
hardware,but also add the various advantages of the PC.In contrast
with traditional hard PLC, Soft PLC data processing and network
communications capabilities become stronger, have more open
architecture that can better meet the real needs of industrial
automation, with unlimited space and potential for development in the
current field of industrial automation.
Based on analyzing the applications,advantages and other
background of soft PLC,in order to achieve MCGS configuration software
based on CP monitor monitoring software as an example, it achieves a
PC-based soft PLC system design.Firstly,the the article introduces
the status of the background and development of soft PLC technology
and research purpose and significance of the topics, and then makes a
detailed presentation of monitor the relevant knowledge of CP ,
followed by analysis of the CP Monitor Configuration Monitoring
System.Finally, based on MODBUS protocola,the host computer system
and lower computer systems connected and tested.
Keywords:Soft PLC; MCGS configuration software; CP monitor;
monitoring software
目 录
1 引言 ....................................................4
1.1 选题的背景..................................................4
1.1.1 PLC 的发展及应用 ......................................4
1.1.2 软 PLC 的产生与发展....................................4
1.1.3 软 PLC 的优势..........................................5
1.2 选题的目的及意义............................................5
1.3 论文的主要工作内容及安排....................................5
2 CP 监测仪系统设计 .......................................6
2.1 CP 监测仪仪器概述 ...........................................6
2.2 CP 监测仪系统结构 ...........................................6
2.3 硬件连接....................................................7
2.4 系统功能....................................................7
2.5 CP 监测仪引脚定义 ...........................................8
3 CP 监测仪的组态监测系统设计 .............................8
3.1 MCGS 组态软件概述 ...........................................8
3.1.1 MCGS 简介 .............................................8
3.1.2 MCGS 组态软件的特性 ...................................9
3.1.3 MCGS 组态软件的功能 ...................................9
3.1.4 MCGS 的构成 ..........................................10
3.2 监测系统的软件设计.........................................11
3.2.1 新工程的建立.........................................11
3.2.2 实时数据库的构建.....................................12
3.3.3 用户窗口的建立.......................................12
3.3.4 运行策略的实现.......................................16
3.3.5 主控窗口的构造.......................................18
3.3.6 设备窗口的设计.......................................19
4 系统运行测试 ...........................................20
4.1 系统运行测试...............................................20
5 总结与展望 .............................................20
5.1 完成工作...................................................20
5.2 存在的不足及展望...........................................21
参考文献 .................................................22
致谢 .....................................................23
1 引言
伴随着工业化控制技术更加智能化、开放化以及分散化的发展,以往以硬
PLC 为核心的技术渐渐地暴露出其缺点,主要表现在硬件 PLC 各厂家使用的编程
语言不统一、技术相对封闭以及各个生产厂家的 PLC 产品相互之间不兼容等。同
时,PLC 技术存在一定的技术门槛以致造成少数几家技术有保障的生产厂家操纵
了整个市场,肆意抬高产品价格,所有这些因素大大制约着 PLC 的进一步发展,
在这种情况下,软 PLC 技术应运而生。
1.1 选题的背景
1.1.1 PLC 的发展及应用
随着通信技术、计算机技术以及微处理器的发展与进步,工业领域越来越依
赖于计算机控制技术。现实的市场需求要求各大生产厂家必须要做出迅速的反应,
生产出更高质量的工业领域自动生产线的控制系统,可编程逻辑控制器正是在这
样的需求下发展起来了。
1969 年美国数字设备公司研制成功了第一台可编程逻辑控制器,并且在通
用汽车公司的生产线上获得了应用。20 世纪 80 年代以后,随着计算机应用技术
和大中型集成电路的发展,可编程逻辑控制器取得了飞快的发展,在设计、技术
以及性价比等方面都取得了长足的进步。PLC 以其便于维护、性能稳定、功能全
面等优点,跻身工业控制自动化领域,对工业化的高水平发展做出了巨大的贡献。
从第一台可编程逻辑控制器诞生以来,经过 40 多年的长足发展,PLC 取得
了飞速的发展,功能和性能都有了很大的提高,应用领域不再局限于顺序控制和
逻辑控制领域,在运动控制领域也获得了广泛的应用,硬件特点也从当初的中小
规模集成电路磁芯存储器经过 8 位微处理器等,变成了 32 位处理器,处理速度
达到了 ns 级别。
PLC 的出现和发展颠覆了整个工业控制领域,与继电器以及微机控制相比,
可编程逻辑控制器具有稳定性好、抗干扰能力强、编程语言简单易学、质量轻、
体积小以及安装调试维修方便等特点。可编程逻辑控制器凭借其性能稳定、使用
方便以及功能齐全等方面的特点,在工业控制领域应用广泛且处于主导地位。在
开关量的逻辑控制、数字量的智能控制、模拟量的闭环控制、数据的采集与监控
以及通信、联网及集散控制等方面都有 PLC 作为主导的应用。
1.1.2 软 PLC 的产生与发展
长期以来,传统的硬 PLC 技术一直是工业控制领域的主流,PLC 从 1969 年
问世以来,凭借其自身的优点成为工业控制领域极具竞争优势的控制工具,在工
业自动化控制领域得到了迅速的推广和应用。但是,20 世纪 90 年代后期以来,
各大生产者渐渐意识到了传统 PLC 存在的缺点,硬件 PLC 各厂家使用的编程语言
不统一、技术相对封闭以及各个生产厂家的 PLC 产品相互之间不兼容等,这样对
于用户而言,一旦选择了某个公司的 PLC 产品,相应的就要学习特定的编程语言,
购买其指导应用课程,作为本公司的工作人员也必须要经过定期的培训之后才能
适应该技术的要求,这不利于终端用户的功能扩展。
1993 年,国际电工委员会为进一步规范 PLC 编程语言,发布了 IEC61131-3
标准,该标准的推出有效地促进了各个生产厂商之间 PLC 产品的统一和兼容,也
进一步推动了软 PLC 技术的发展。
借助于 IEC61131-3 标准推出的机遇,结合微电子技术以及计算机技术的迅
速发展,软 PLC 技术应运而生,打破了传统 PLC 的局限性,成为了一种新型的控
制技术。现如今,在西方国家尤其是欧美发达国家,已经把软 PLC 作为一个重点
项目进行研究和开发,在国外投入市场运营的产品相当多。例如,在美国底特律
的汽车城,各大汽车制造商都将软 PLC 控制应用于汽车装配自动生产线以及热处
理工艺生产线等。目前,国内也非常重视这方面的发展与应用,在软 PLC 技术的
应用方面也取得了一定的成就,为工业领域的发展做出了巨大的贡献。
1.1.3 软 PLC 的优势
与传统的硬 PLC 相比,软 PLC 技术具有工业自动化控制方面的许多优点:
第一,体系结构更加开放。软 PLC 技术具有编程语言优势,支持多种语言编
程,具有第三方软件接口,能够支持多种硬件连接,改变了传统的 PLC 不兼容的
问题。
第二,具有统一的标准。国际工业标准如 IEC61131-3、IEC61491 等应用与
软 PLC,提供了统一的标准,为软 PLC 的推广和扩展提供了条件。
第三,能够充分利用 PC 机的资源。PC 机运算速度快,运算能力强大,这为
软 PLC 对外界环境做出迅速反应、提高处理速度提供了条件。而且,软 PLC 能够
充分利用 PC 的大容量内存,能够扩展端口。
第四,具有友好的人机界面,对操作人员的要求降低,便于用户使用。软 PLC
打破了原先由于各大厂商不统一带来的壁垒,不再依赖于具体的硬件设施,提供
了良好的人机界面,对于操作人员的技术门槛减低。
第五,开发方面,可维护能力强,打破了过去市场的垄断局面,降低了成本,
用户不用再受限于厂家配套的培训课程或者设施供应,自由选择。
第六,具有强大的网络通讯功能。软 PLC 可以监控工厂的设备运行,实现在
线监控、编辑调试等功能,便于企业的整合。
1.2 选题的目的及意义
软 PLC 凭借其巨大的优势和低廉的成本在工业控制市场上发挥了重要的作
用。作为一名即将走向工作岗位的大学生而言,能够学习软 PLC 的基本原理及应
用对于今后的工作具有重要的意义。
鉴于此,本文以 MCGS 组态软件为切入点,结合 CP 监测仪的操作,设计出一
套基于 MCGS 组态软件的 CP 监测仪监测软件,并且通过测试实现了其基本的功能
要求,加深自己对于基于 PC 的可编程逻辑控制器的理解,为今后工作中的应用
打下坚实的基础。
另外,本选题在实现了基于 MCGS 组态软件的 CP 监测仪软件的设计基础之上,
进一步推广运用,可以制作出控制下位机的软件安装包,可以在其它任何一台符
合要求的操作系统上进行安装并且使用,也可以方便地使用该成果,具有一定的
推广意义。
1.3 论文的主要工作内容及安排
本文的主要思路是利用 MCGS 组态软件编写上位机程序,并且实现与作为下
位机的 CP 监测仪的通讯功能。文章的主要研究内容包括以下四个方面:
第一,利用 MCGS 组态软件编写上位机控制程序。
第二,利用 MODBUS 通讯协议实现上位机与下位机的通讯。
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