1、1 mcgs組態軟件概述1.1 什么是mcgs組態軟件 mcgs（monitor and control generated system,通用監控系統）是一套基于windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統。 mcgs為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發平臺，能夠完成現場數據采集、和報表輸出以及企業監控網絡等功能。mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業、電力系統、水處理、環境監測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農業自動化和航天等領域，經過各種現場的長期實際運行，系統穩定可靠。1.2 mcgs組態

2、軟件系統的構成1.2.1 mcgs組態軟件的整體結構mcgs軟件系統包括組態環境和運行環境兩個部分。組態環境相當于一套完整的工具軟件，用來幫助用戶設計和構造自己的應用系統。運行環境則按照組態環境中構造的組態工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。兩部分相互獨立，有緊密相關。 1.2.2 mcgs組態軟件的五大組成部分用mcgs組態軟件建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成。每一部分分別進行組態操作，可完成不同的工作，且具有不同的特性。（1） 主控窗口構造了應用系統的主框架 （2） 設備窗口是mcgs嵌入版系統與外部設備聯系的媒

3、介（3） 用戶窗口實現了數據和流程的“可視化”（4） 實時數據庫是mcgs嵌入版系統的核心（5） 運行策略是對系統運行流程實現有效控制的手段1.3 mcgs組態軟件功能和特點mcgs的主要特點和基本功能如下：（1） 簡單靈活的可視化操作界面（2） 實時性強、良好的并行處理性能（3） 豐富、生動的多媒體畫面（4） 開放式結構，廣泛的數據獲取和強大的數據處理功能（5） 完善的安全體制（6） 強大的網絡功能（7） 多樣化的報警功能（8） 實時數據庫為用戶分步組態提供極大方便（9） 支持多種硬件設備，實現“設備無關”（10） 控制方便復雜的運行流程（11） 良好的可維護性和擴展性（12） 用數據庫來管

4、理數據存儲，系統可靠性高（13） 設立對象元件庫，組態工作簡單方便（14） 實現對工控系統的分布式控制和管理2 西門子s7-200 plc 簡介2.1 s7-200 編程軟件介紹 西門子s7-200 系列plc 是德國西門子公司（siemens）出品的,小型plc。1994 年s7-200plc 進入中國，立刻受到了用戶的廣泛歡迎；隨著1998 年s7-200plc 升級為第二代產品， 2004 年s7-200plc升級為第三代產品，s7-200plc 已經成為小型plc 中的佼佼者。s7-200 cn 繼承了s7-200 的優良品質和卓越性能，適用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動

5、化控制，應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動監測，自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種紡織機械、中央空調、印刷機械、包裝機械、工程機械、小型機床、樓宇自控、民用設施、環境保護設備等等。適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。s7-200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能，具有較高的性能/價格比。2.2 s7-200 通訊方式s7200plc 的通訊端口為rs485 模式。通訊連接方式：（1）采用標準串口型號的西門子pc/ppi 電纜；（2）采用rs232/485 轉換器連接，rs485 的a 正b 負與plc 編程口3 正8 負連接；（3）tp

6、c 觸摸屏的rs485 接口的a 正b 負與plc 編程口3 正8 負連接。2.3 s7-200 通訊參數設置 s7-200 系列plc 可以通過西門子step7-micro/win 為s7-200plc 配置波特率和plc 地址。當為s7-200 修改參數后，需要將改動參數的系統塊下載至s7-200。每臺s7-200 cpu 的默認波特率為9.6 kbps(即: 9600 bps)，默認plc 地址為2。當plc 設置地址時，一次只能連接并設置一個plc。 參數設置方法：（1) 連接好plc 及ppi 電纜，plc 上電，運行step7-micro/win 編程軟件。（2) 設置pg/pc

7、接口：2.4 s7-200 與mcgs的通訊連接s7-200plc 的通訊端口是rs485。mcgs通訊端口有兩個：com1是rs232通訊協議com2是rs485通訊協議 （1） 一個s7200plc 與一個mcgs 通訊連接 plc 連接mcgs 的com2(rs485)端口 plc 連接mcgs的com1(rs232)端口（2）多個s7-200plc 與一個mcgs 通訊相連 所有plc 的波特率相同設置各個plc 的地址不相同，范圍：1-32 所有的plc 的波特率為9600 或者19200，將plc 按照波特率分成兩組，波特率9600 一組，波特率19200 一組，參照進行設置。3

8、控制系統的設計3.1 控制要求控制系統按預定節拍產生一個“環形分配器”，有了環形分配器，彩燈就得到預設頻率和預設花樣的閃亮信號，在整個工作過程中定時實現花樣的變換。先根據花樣變換的規律列出動作時序表，再按預設彩燈變換花樣在表中“打點”，然后再根據動作時序表輸出即可。此次實訓所選彩燈變換花樣為跳閃方式：1隔1跳2，回跳1，隔1跳2，回跳1，其動作時序表為表3-1 動作時序表 節拍輸出12345678910111213141516q0.0+ q0.1+ q0.2+ q0.3+ q0.4+ q0.5+ q0.6+ q0.7+3.2 plc的輸入/出分配表表3-2 輸入/出分配表輸入信號 啟動按鈕sb

9、1 i0.7輸出信號 燈1 q0.0 燈2 q0.1 燈3 q0.2 燈4 q0.3 燈5 q0.4 燈6 q0.5 燈7 q0.6 燈8 q0.73.3 電氣圖 i0.0 q0.0i0.1 q0.1 i0.2 q0.2i0.3 q0.3i0.4 q0.4i0.5 q0.5i0.6 q0.6i0.7 q0.7 sdi1.0 q1.0 i1.1 q1.1 i1.2 q1.2 i1.3 q1.3 i1.4 q1.4 i1.5 q1.5 i1.6 q1.6i1.7 q1.71m 1l _ + 220v fu 24v cpu 226 cn 圖3-1 i/o接線圖3.4 系統程序設計3.4.1 plc程

10、序3.4.2 工作過程分析按下啟動按鈕i0.0接通，m2.0得電閉合，開始計時同時正跳變指令檢測到正跳變信號后，開燈初始q0.0燈亮（此時mw0為0000 0000 0000 0001，q0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.7 10000000）；0.5s后t33接通，網絡3的正跳變觸電指令檢測到第一次正跳變信號執行左循環移位指令（即mw0為0000 0000 0000 0010），燈q0.2和q0.3亮（此時q0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.7 00110000），此時t33再次開始計時；0.5s后，網絡3的正跳變觸點指令檢測到第二次信號，

11、第二次執行左移位指令（即mw0為0000 0000 0000 0100），燈q0.1亮（此時q0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.7 01000000），此時t33第三次開始計時；0.5s后，網絡3的正跳變觸點指令檢測到第三次信號，第三次執行左移位指令（即mw0為0000 0000 0000 1000），燈q0.3和q0.4亮（此時q0.0q0.1q0.2q0.3q0.4q0.5q0.6q0.7 00011000），此時t33第四次開始計時如此循環下去。3.5 mcgs組態過程3.5.1 建立工程雙擊桌面“mcgs組態環境”圖標，進入mcgs組態環境，如圖3-2所示。圖

12、3-2 mcgs組態環境在菜單“文件”中選擇“新建工程”菜單項，在“d/mcgs/work/”自動生成新建工程，將工程保存為“節日彩燈控制系統.mcg”。3.5.2 設計監控畫面在mcgs組態平臺上單擊“用戶窗口”，“新建窗口”，在“用戶窗口”中新建一個“窗口0”，選中“窗口0”，點擊“窗口屬性”按鈕，進入窗口屬性設置界面，如圖3-3所示。將“窗口名稱”和“窗口標題”選項中的內容改為“節日彩燈控制系統”，按“確認 ”。 圖3-3 “用戶窗口屬性設置”對話框按“動畫組態”按鈕，進入畫面編輯窗口，如圖3-4所示。圖3-4 動畫制作窗口在窗口中利用工具箱中的繪圖工具，單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則

13、打開動畫工具箱。工具箱中的圖標用于從對象元件庫中讀取存盤的圖形對象；圖標用于把當前用戶窗口中的圖形對象存入對象元件庫中，如圖3-5所示。圖3-5 “對象元件庫管理”對話框從“對象元件庫管理”中的“指示燈”中選取中意的燈，單擊“確認”，則所選中的燈在桌面的左上角，可以改變其大小及位置。從“對象元件庫管理”中的“開關”中選取個開關。通過圖形組合，最后生成的畫面如圖3-6所示。選擇菜單項“文件”中的“保存窗口”，則完成了畫面的保存。圖3-6 節日彩燈控制系統整體畫面3.5.3 建立數據庫變量（1） 首先定義數據變量。在mcgs中，數據對象有開關型數值型字符型事件型和組對象等五種類型。不同類型的數據對

14、象，屬性不同，用途也不同。根據此次控制要求，監控畫面中八個彩燈和一個開關燈均為開關量。（2） 設定實時數據庫。單擊工作臺的“實時數據庫”窗口標簽，進入實時數據庫窗口。按“成組增加”按鈕，彈出成組增加窗口，根據工程需要進行設置結果如圖3-7所示。（3） 設定數據對象屬性。選中變量，按“對象屬性”按鈕，則打開“數據對象屬性設置”對話框。圖3-7 “實時數據庫”選項卡3.5.4 動畫連接 由圖形對象搭建而成的圖形界面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設計，從而真實的描述外界對象的狀態變化，達到過程實時監控的目的。mcgs實現圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數據庫中的數據對象建

15、立相關性連接并設置相應的動畫屬性。在系統運行過程中，圖形對象的外觀和狀態特征，有數據對象的實時采集值驅動，從而實現了圖形的動畫效果。在用戶窗口中，雙擊第一個燈，彈出“單元屬性設置”對話框，如圖3-8所示。選中“組合圖符”，則進入“動畫組態屬性設置”對話框，如圖3-9所示進行設置。其他屬性不變。設置好后。按“確認”|“確定”，變量連接成功。對于其他的燈，按同樣的方式進行設置。圖3-8 節日彩燈動畫連接設置圖3-9 燈“動畫組態屬性設置”對話框3.5.5 設備窗口屬性設置設備窗口是mcgs系統的重要組成部分，負責建立系統與外部硬件設備的連接，使得mcgs能從外部設備讀取數據并控制外部設備的工作狀態

16、，實現對工業過程的實時監控。mcgs實現設備驅動的基本方法是：在設備窗口內配置不同類型的設備構件，并根據外部設備的類型和特征，設置相關的屬性，將設備的操作方法，如硬件參數配置、數據轉換、設備調試等都封裝在構件之內，以對象的形式與外部設備建立數據的傳輸通道連接。系統運行過程中，設備構件由設備窗口統一調度管理，通過通道連接，向實時數據庫提供從外部設備采集到的數據，從實時數據庫查詢控制參數，發送給系統其它部分，進行控制運算和流程調度，實現對設備工作狀態的實時檢測和過程的自動控制。在mcgs單機版中，一個用戶工程只允許有一個設備窗口，設置在主控窗口內。運行時，由主控窗口負責打開設備窗口。設備窗口是不可

17、見的窗口，在后臺獨立運行，負責管理和調度設備驅動構件的運行。對已經編好的設備驅動程序，mcgs使用設備構件管理工具進行管理，單擊在mcgs“工具”菜單下的“設備構件管理項”，將彈出如下圖所示的“設備管理”窗口：圖3-10 設備管理窗口設備管理工具的主要功能是方便用戶在上百種的設備驅動程序中快速的找到適合自己的設備驅動程序， mcgs設備目錄的分類方法，為了用戶在眾多的設備驅動中方便快速的找到需要的設備驅動，mcgs所有的設備驅動都是按合理的分類方法排列的。 在組態工作臺界面中，用鼠標單擊“設備窗口”選項，出現設備窗口圖標并雙擊進入設備組態窗口；在此窗口中通過設備工具箱，完成設備組態，如圖3-1

18、1所示。 圖3-11 設備組態窗口 設備組態完成后，雙擊“通用串口父設備0”，進入通用串口父設備屬性編輯界面，根據設備通訊要求和連接情況，完成通用串口父設備屬性編輯界面中相關的參數設置，具體設置如圖3-12所示，按“確認”完成設置。 圖3-12 通用串口父設備屬性編輯窗口返回設備組態窗口，雙擊“設備0西門子s7200ppi”進入設備屬性設置窗口，在此窗口中有“基本屬性”、“通道連接”、“設備調試”、“數據處理”選項卡。在節日彩燈控制中，不涉及“數據處理”。其余三項設置如圖3-13、3-14、3-15所示。在設備調試窗口中，如果“通訊狀態標志”欄中，顯示“0”則表示通訊正常，若顯示“1”則表示通訊不正常。圖3-13 設備屬性編輯窗口圖3-14 通道連接窗口圖3-15 設備調試窗口3.5.6 mcgs的運行畫面 在組態調試之前將控制程序下載到plc中，并將plc設置為run狀態。 通過設備調試，使mcgs與plc通訊正常，即設備調試窗口中“通訊狀態標志”顯示為“0”，按確認即可。 單擊主菜單中的“進入運行環境”按鈕，即可進入監控運行界面，實時監控系統的工作情況，如圖3-16所示。圖3-16 監控畫面結 束 語 mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業、電力系統、水