1、浙江工業大學畢業設計論文摘 要隨著生活水平的提高，觀眾對文化藝術的要求隨之增長，這對舞臺電子技術的發展提出了更高的要求。而對21世紀之交，人們越來越清醒地認識到：科學技術作為第一生產力在文化藝術事業中將發揮小可替代的重要作用。文化科技是文化藝術的重要載體，要促進藝術舞臺的活躍繁榮，就需要不斷吸收應用高新技術，在舞臺上展現出新的大地，以滿足當代觀眾的需求。新型的計算機舞臺控制系統小但要標新立異，實現更多的功能，其可靠性和易操作性也必須達到新的高度。具體研究內容或要達到的主要功能如下：（一）具有計算機自動控制功能和手動控制功能相結合的控制系統。兩套控制系統各自獨立，互為備用。（二）無論計算機控制還

2、是手動控制，吊桿均能進行完成升降、定位（任意位置）、調速和單控/集控功能。計算機控制還應具有編場功能，就是將整個劇目需要運行的設備設置成多個場次，編成程序，在上位機監控下，按單場/全場兩種方式運行。（三）計算機控制系統應具有良好的人機界面，操作方便直觀，具有單控、集控和編場運行功能，對每道吊桿可以預置運行速度、定位位置等多種運行參數，吊桿數量與可編場數可以無限擴展。系統應還具有斷電記憶、故障診斷、保存操作記錄等功能，同時還具有聯網、遠程監控功能。（四）目前的吊桿提升大都采用三段式速度控制模型。但是采用這樣的速度給定.鋼絲繩上的張力變化劇烈.從而會引起鋼絲繩的擺動.對提升系統會造成有害的沖擊。影

3、響整個提升設備的使用壽命。針對上述問題，給出了舞臺吊桿七段式速度控制模型.探討了不同階段的控制策略.提出了不同工況下安全運行與控制參數之間的計算原則與方法。關鍵詞：MCGS 舞臺 變頻 工控機 PLCAbstractWith the improvement of the people's life, the audience's require to civilization and art is simultaneously increased, which brings forward even more requests to the development of the

4、 stage electronic technology. In the 21th century, the people are realizing that the science and technology as the First Cause for productivity will do the unparalleled effect to the civilization and art. The civilization and art is based on the science, so we should continuously draw on the advance

5、d technology to boost the the development of the stage art and meet the audience's requests to stage art. The new-style stage control system is needed to be not only novel but also more dependable and handily operational. Specific studies or to achieve the main function is as follows :（1）Compute

6、r control and manual control with the combination of functional control systems. Two control systems are independent of each other and each other's back.（2）Whether computer control or manual control, the jib movements can be completed for positioning (any position).Speed and single control / Set

7、 function. Addendum also have computer-controlled market, it was necessary to show the entire operation of the equipment installed into several locations, compile a program in the PC under control, according to market single / two modes of operation of the audience.（3）Computer control system should

8、have a good man-machine interface, easy operation visual control with single, centralized control and editors market operation functions Road booms can be preset for each operating speed and the position of various operating parameters, Suspenders with the few which can be unlimited expansion of the

9、 market. Memory system should also have power outages, fault diagnosis, record keeping and other operational functions, but also has network remote monitoring.（4）Most of the current boom to enhance speed control using three-step model. However, the rate used to set. The tension on the rope dramatic

10、changes. Thus lead to the rope swing. To upgrade the system to cause harmful impact. Affect the useful life of equipment upgrade. In view of the aforementioned problems, Suspenders are given in paragraph 107 of the stage-speed control model. explore the different stages of the control strategy. the

11、different conditions of safe operation and control of the principles and methods of calculation parameters.Key word: MCGS;stage;frequency conversion;industrial controlling computer 目 錄摘 要 ABSTRACT第一章 緒 論41.1舞臺機械簡介41.2 國外舞臺機械設備的發展狀況51.3 國內舞臺機械工程的歷史與現狀51.4 我國舞臺機械工程發展的趨勢61.5 論文主要內容61.6課題的主要創新點71.7 課題研究

12、的意義8第二章 上位機MCGS控制軟件設計82.1 組態控制軟件簡介82.2 組態王軟件的組成概述102.3 組態王軟件的主要功能12第三章 下位機PLC的控制系統研究203.1可編程序控制器概述203. 2 OMROM的PLC小機型介紹213.3舞臺吊桿控制系統的硬件設計243.4 舞臺吊桿控制系統的軟件設計30第四章 總 結41參 考 文 獻43附錄46第一章 緒 論1.1舞臺機械簡介簡單、原始的機械裝置出現在劇場，最早可以追溯到17世紀的歐洲。從古老的舞臺機械裝置到21世紀現代化大型復雜的機械化舞臺系統，舞臺機械的發展經歷了近四個世紀。舞臺機械的功能和作用隨著舞臺機械技術水平的發展得到了

13、極大的豐富和發展。從最初簡單的景片移動和布景的遷換，到實現復雜的變換和運動，舞臺機械成為舞臺藝術不可或缺的表演手段，與舞臺燈光、音響等共同創造了令人驚嘆不已的舞臺藝術效果。現代舞美對藝術的不斷追求與創新，對舞臺機械系統提出了更高的要求，舞臺機械系統作為現代舞美藝術的載體也在不斷創新，而舞臺機械的發展與創新始終得益于科學技術的發展。隨著科學技術的進步，一些高新技術和設備在舞臺機械和控制系統中得到了廣泛的應用。舞臺機械可以理解為用于演出舞臺、服務于表演藝術和舞臺美術的專用機械設備，機械化舞臺則是由若干臺套舞臺機械組合起來，采用計算機控制系統進行集中控制，可以按設計程序實現多種復雜機械運動的機電一體

14、化系統。從技術來分，主要包含機械和控制系統兩個方面。20世紀以來，以計算機技術、信息技術為代表的高科技成果不斷涌現，促進和帶動了機械化舞臺的發展。舞臺機械是伴隨著舞臺藝術對布景不斷增長的要求而發展起來的，從劇場發展的歷史可以看出，中世紀的舞臺用不同的景物象征劇情中的不同地點，古典舞臺以一座固定不變的建筑物的立面象征街道，寺院，皇宮等背景。從文藝復興時期開始，隨著觀眾對戲劇欣賞品味的提高，己經不滿足于靜態的舞臺布景，更愛看有豐富場景的戲，舞臺設計人員開始嘗試在舞臺有限的空間內制造劇情中不同地點的幻覺，探索運用一些簡單的舞臺機械來實現布景快速更換的方法，根據劇情的需要烘托出氣氛，制造出特殊的效果，

15、把布景作為表現劇情的一部分，同時通過布景新奇來吸引觀眾。在這一發展過程中，舞臺與觀眾廳的體積都迅速增大，舞臺技術也日趨復雜，復雜布景機械緣于意大利，以后在各國得到不斷改進。從早期人力驅動的舞臺機械，到由液壓，電力驅動的吊桿系統，升降臺，車臺和轉臺系統組成的機械化舞臺。如今，不論是傳統的境框式舞臺，還是中心式，伸出式等開敞式舞臺，以及各種試驗式劇場，都離不開舞臺機械的使用。現代舞臺機械以機械、電氣、液壓、氣動、電子及人工智能計算機技術為基礎，同建筑、美術、文藝表演和觀眾心理及行為科學密切相關。它融科學技術和文化藝術為一體，從一個側面展示了一個國家的科學技術水平。1.2 國外舞臺機械設備的發展狀況

16、國外舞臺機械的發展以歐洲為典型，最早在17世紀出現了鏡框式舞臺，為舞臺機械的使用提供了載體，在此之前則普遍是露天劇場以及觀眾環繞的敞開式舞臺。臺設備只有少量的木制器具，還算不上真正的舞臺機械。19世紀后期，歐洲出現了木鐵合制的較為復雜的舞臺機械。大都用人力推動絞盤驅動，通過復雜的滑車繩索系統傳動來實現其動作。1876年落成的巴黎大劇院舞臺第一個安裝了水壓式的機械升降臺。1896年，電力驅動的轉臺出現于德國慕尼黑地方劇院。1904年到1914年間德來士頓國家劇場把升降臺與車臺結合起來形成了世界上第一個混合型的機械舞臺。從18世紀末到19世紀初的近百年間，歐洲的舞臺機械隨著舞臺藝術和工業技術的發展

17、而空前發展。1.3 國內舞臺機械工程的歷史與現狀我國傳統的舞臺藝術以戲劇為主，由于歷史的美學觀念以及技術上的原因，明清以前的宮廷戲臺，民間寺廟，茶園和會館中的戲臺都是敞開式舞臺本 世 紀 初，鏡框式臺口舞臺傳入我國，開始出現簡陋的機械設備，上海“新舞臺”劇場最早使用人力推動的轉臺，以后國內在各地陸續出現了一些簡易的小轉臺，但從真正意義上講，在1949年以前，我國舞臺機械還是一片空白。新中國成立后，隨著舞臺藝術的蓬勃發展，對劇場建設和舞臺機械提出了更高的要求。50年代，我國建成了建國以來第一批有機械化舞臺的劇場，如:旅大人民文化俱樂部劇場，北京首都劇場，天橋劇場和人民大會堂等。70年代建成的廣州

18、友誼劇院，南寧劇院等都裝備了成套的舞臺機械。但當時的設備大都是一些單一功能的吊桿機，大幕拉幕機，固定式單層轉臺以及樂池液壓升降機等設備。國內沒有形成生產規模，因而水平不高，質量較低。到 80 年 代初，隨著改革開放的步伐，科學技術突飛猛進，舞臺藝術百花齊放，給舞臺機械創造了極好的條件，同時提出了更高的要求，國內相繼出現了舞臺機械制造的專業廠，投入了研制，設計開發和制造安裝全過程，開發出了較高水平的產品，并建成了一批大型整套舞臺機械裝備的劇場。我國舞臺機械技術工程師致力于自己的事業，近年來，不斷應用現代科學技術，綜合聲，光，電子，機電，液控以及計算機技術創造出了具有國際先進水平的舞臺機械設備。其

19、中，計算機控制自動定位吊桿機，數字控制自動定位吊桿機，計算機控制液壓多塊多層同步升降臺，鋼繩曳引式薄型升降臺，絲杠傳動雙層剪刀撐組合升降臺，絲杠傳動雙片剪刀撐子母升降臺，防火隔音隔離幕，變頻調速升降對開上功能無級大幕，旋轉餐廳，迪斯科舞廳升降飛碟燈架，對開活動燈架，雜技廳旋轉飛人機構和活動假臺口等最具時代特色，有些已經趕上和超過了國際先進水平。目前我國舞臺機械產品已形成技術先進，品種齊全，按價分檔的狀況。為全國數百家大小劇場分別提供了不同檔次，不同種類的成套設備。其中，北京的“中國劇院”，“中國文聯劇場”，四川“錦城藝術宮”，長春“吉林省東方大劇院”，濟南軍區“八一禮堂”等、都是80年代裝備的

20、全部國內設計制造的機械設備。主要有大幕拉幕機，電動吊桿機，燈光吊籠，假臺口，液壓雙層三片升降臺和機械車臺等。控制手段采用了電液比例同步技術，數字脈沖吊桿自動定位技術和計算機控制技術，使國內舞臺機械制造技術邁上了有新的臺階。1.4 我國舞臺機械工程發展的趨勢國內外從事舞臺機械研究主要是行業內的生產企業，高校和純科研院所參與研究的單位不多。多數生產企業開發的計算機吊桿控制系統沒有追蹤、了解最新的控制技術，表現為控制技術落后，憑過去的技術和經驗埋頭辦事。多年來，隨著技術的不斷進步，吊桿的控制方式經歷了從繼電器接觸器控制系統到計算機控制系統，計算機控制方式也經歷了直接數字控制系統（DDC）到集散式控制

21、系統（FCS）；吊桿的控制功能也經歷了從無任意定位功能到有任意定位功能；從無調速功能到有調速功能；從無參數存儲功能到有參數記憶功能。近年來，由于組態技術的發展，基于通用組態軟件，以IPC為上位監控機，以PLC為數據采集和控制機而構成的集散式（分布式）控制系統是主流方向。而嵌入式系統，因其開發能力要求高，盡管硬件成本較低，目前還不太適合于舞臺吊桿控制系統中。組態控制技術是計算機控制技術發展的結果，采用組態技術計算機控制系統的最大特點是從硬件設計到軟件開發都具有組態性，因此系統的可靠性和開發速度提高了，開發難度下降了。組態軟件的可視化和圖形化管理功能也為生產管理和運行維護提供了方便。舞臺吊桿的控制

22、理當也應順應這一趨勢。1.5 論文主要內容本課題在舞臺機械設備已經存在的前提下，完成對升降舞臺、樂池的控制系統的設計，主要有如下幾個方面的工作需要完成:（一）選擇合適的計算機類型作為控制的核心，采用簡單合理的系統結構實現對舞臺機械設備的控制。具有計算機自動控制功能和手動控制功能相結合的控制系統。兩套控制系統各自獨立，互為備用。（二）無論計算機控制還是手動控制，吊桿均能進行完成升降、定位（任意位置）、調速和單控/集控功能。計算機控制還應具有編場功能，就是將整個劇目需要運行的設備設置成多個場次，編成程序，在上位機監控下，按單場/全場兩種方式運行。（三）計算機控制系統應具有良好的人機界面，操作方便直

23、觀，具有單控、集控和編場運行功能，對每道吊桿可以預置運行速度、定位位置等多種運行參數，吊桿數量與可編場數可以無限擴展。系統應還具有斷電記憶、故障診斷、保存操作記錄等功能，同時還具有聯網、遠程監控功能。吊桿位置由8位絕對值編碼器檢測，PLC讀入并計算吊桿離開地面的絕對距離，記憶在PLC內存中，同時上位機實時監測顯示吊桿位置，分場次將數據存儲在硬盤里，可供多個演出的需要。PLC編程時采用很多先進算法，包括絕對值編碼器過零算法、吊桿運行變頻器升降速曲線控制算法、定位誤差自適應學習算法等。（四）目前的吊桿提升大都采用三段式速度控制模型。但是采用這樣的速度給定.鋼絲繩上的張力變化劇烈.從而會引起鋼絲繩的

24、擺動.對提升系統會造成有害的沖擊。影響整個提升設備的使用壽命。針對上述問題，給出了舞臺吊桿七段式速度控制模型.探討了不同階段的控制策略.提出了不同工況下安全運行與控制參數之間的計算原則與方法。1.6課題的主要創新點（一）采用七段式速度控制模型。目前的吊桿提升大都采用三段式速度控制模型。但是采用這樣的速度給定，鋼絲繩上的張力變化劇烈，從而會引起鋼絲繩的擺動，對提升系統會造成有害的沖擊，影響整個提升設備的使用壽命。針對上述問題，給出了舞臺吊桿七段式速度控制模型，探討了不同階段的控制策略，提出了不同工況下安全運行與控制參數之間的計算原則與方法。（二）采用分布式控制系統。本吊桿控制系統控制對象眾多，以

25、60道吊桿為例，120路輸出驅動60臺電機的正反轉、停（對應于吊桿的升、降、停）；而輸入的需處理的60路脈沖信號對應吊桿升降的距離，由電機輸出的控制部分產生；上限、下限各60路信號由控制吊桿運行的行程開關產生。眾多對象僅靠單機系統難以勝任，所以選用分布式控制系統。為減少系統之間的連線，子系統以串口通信方式同主機傳遞信息。（三）多路選通技術。本吊桿控制系統控制對象眾多，雖然系統可操作60路吊桿，但在實際舞臺演出中同時運行的吊桿數量應不會超過10桿。所以本系統采用ALTERA 10K20作為選路模塊，由主機控制，將60路脈沖信號中要用的10路脈沖輸出到計數模塊。上限、下限信號是控制吊桿所能到達的最

26、高或最低位置的開關信號，當吊桿到達上限或下限位置接觸到行程開關時，由行程開關改變輸出電平，通知主機，并由主機通知輸出停止吊桿運行。1.7 課題研究的意義隨著中國經濟的快速發展，城市化進程不斷加快，許多新興城市不斷涌現，許多大、中城市都把建設現代化的劇院作為提升城市品味和滿足市民文化娛樂需求的重要手段，許多現代化的劇院拔地而起。一座現代化的劇場的主要舞臺設備有機械、燈光和音響三大塊。舞臺機械又可分為臺上機械和臺下機械，臺上機械的主要設備為吊桿。舞臺機械的控制系統是工業控制的一個組成部分；而舞臺吊桿（懸掛在舞臺上方，用作升降舞臺布景、燈光設備）是其主要的控制對象。根據劇場的規模，吊桿的數量大約在3

27、060道之間，一般應具備升降、調速、定位和編組等功能。因為舞臺吊桿要求定位精度較高，啟動、停止響應較快，而且要求運行可靠、操作靈活；所以簡單的繼電器、按鍵、開關組合電路難以勝任。隨著技術的不斷進步和對舞臺技術的要求越來越高，吊桿的控制方式經歷了從繼電器接觸器控制系統到計算機控制系統，計算機控制方式也經歷了直接數字控制系統（DDC）到集散式控制系統（DCS）；吊桿的控制功能也經歷了從無任意定位功能到有任意定位功能；從無調速功能到有調速功能；從無參數存儲功能到有參數存儲功能。國內從事舞臺機械研究主要的是行業內的生產企業，多數生產企業開發的計算機吊桿系統沒有追蹤、了解最新的控制技術，控制技術相對比較

28、落后，不能適應現代化的劇院對舞臺技術的要求。第二章 上位機MCGS控制軟件設計2.1 組態控制軟件簡介隨著時代的發展和科技的進步，計算機控制系統的發展經歷了直接數字控制系統(Direct Digital Control，DDC)到集散控制系統(Distributed Control System，DCS)的轉變。目前，集散控制系統已成為計算機控制系統的主流。“組態(Configuration)”的概念是伴隨著DCS的出現才開始被廣大的生產過程自動化技術人員所熟知的。“組態”的含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，使計算機或軟件能夠按照預先設置自動執行特定的任務，達到使用者要求的目

29、的。組態軟件是數據采集與過程控制的專用軟件，它在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，能以靈活多樣的組態方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發界面和簡捷的使用方法，其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O設備，與高性能的工控計算機和網絡系統結合，向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進行系統集成。組態軟件是目前工業自動化應用較為廣泛的一種軟件,隨著現代化工業的飛速發展，生產裝置的規模不斷擴大，生產技術及工藝過程越來越復雜，對企業生產自動化和各種信息集成的要求也越來越高，傳統的工業控制軟件己無法滿足用戶的各種需求。在開發傳

30、統的工業控制軟件時，當被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統的源程序，導致其開發周期長;已開發成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難。工業自動化組態軟件的出現為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統工業控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據自己的控制對象和控制目的任意組態，完成最終的自動化控制工程。組態軟件大都由專業軟件公司開發，提高了系統的成功率和可靠性減輕了工程開發人員的工作量。組態軟件通常有以下幾方

31、面的功能:(1) 強大的畫面顯示組態功能。目前，工控組態軟件大都運行于windows環境下，充分利用windows的圖形功能完備，界面美觀的特點，提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲的繪制出各種工業畫面，并可任意編輯，從而將開發人員從繁重的畫面設計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使畫面生動、直觀。(2) 良好的開放性。社會化的大生產，使得系統構成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產品，“異構”是當今控制系統的主要特點之一。開放性是指組態軟件能與多種通訊協議互聯，支持多種硬件設備。開放性是商量一個組態軟件好壞的重要指標。組態軟件向下應能與低層的數據采集設備通訊，向上能與售理

32、層通訊，實現上位機和下位機的雙向通訊。(3) 豐富的功能模塊。提供豐富的控制功能庫，滿足用戶的測控要求和現場要求。利用各種功能模塊，完成實時監控、產生報表、顯示歷史曲線、實時曲線、提供報警等功能，使系統具有良好的人機界面，易于操作。系統既可適用于單機集中式控制，分布式控制，也可以是帶遠程通信能力的遠程測控系統。(4) 強大的數據庫。配有實時數據庫，可存儲備種數據，如模擬型，離散型，字符型等，實現與外部設備的數據交換。(5) 可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據自己的需要編寫程序，增強圖形界面。(6) 周密的系統安全防范。對不同的操作者，賦予不同的操作權限，保證整個系統的安全可靠運

33、行。(7) 仿真功能。提供強大的仿真功能，使系統并行設計，從而縮短開發周期。組態軟件是面向過程監控與數據采集(supervisory control and data acquisition, SCADA)的軟件平臺，具有豐富的設置項目。組態軟件也是一種開發平臺，開發人員能夠利用組態軟件，根據應用對象及控制任務的要求，生成面向用戶的控制系統。2.2 組態王軟件的組成概述(1)工程管理器工程管理器主要作用就是為用戶集中管理本機上的所有組態王工程。工程管理器的主要功能包括：新建工程、刪除工程，搜索指定路徑下的所有組態王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復，數據詞典的導入導出，切換到組態王開發或運行

34、環境等。(2)工程瀏覽器工程瀏覽器是組態王的一個重要組成部分，它將圖形畫面、命令語言、設備驅動程序、配方、報警、網絡等工程元素集中管理，工程人員可以一目了然地查看工程的各個組成部分。組態王開發系統內嵌于組態王工程瀏覽器，又稱為畫面開發系統，是應用程序的集成開發環境，工程人員在這個環境里進行系統開發。(3)組態王畫面開發系統組態王畫面開發系統是應用程序的集成開發環境。工程人員在這個環境中完成界面的設計、動畫連接的定義等畫面開發系統具有先進完善的圖形生成功能；數據庫中有多種數據類型，能合理地抽象控制對象的特性，對數據的報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能有簡單的操作辦法。(4)畫面運行系統

35、ViewView是組態王軟件的實時運行環境，用于顯示畫面開發系統中建立的動畫圖形畫面，并負責數據庫與I/0服務程序(數據采集組件)的數據交換。它通過實時數據庫管理從一組工業控制對象采集到的各種數據，并把數據的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監視功能，并可生成歷史數據文件。(5)信息窗口“組態王信息窗口”是一個獨立的Windows應用程序，用來記錄、顯示組態王開發和運行系統在運行時的狀態信息。信息窗口中顯示的信息可以作為一個文件存于指定的目錄中或是用打印機打印出來，供用戶查閱。當工程瀏覽器、View , I/0設備等啟動時，一般會自動啟動信息窗口。2.3 組態王

36、軟件的主要功能目前的微機監控系統中，制作上位機的監控程序方法有多種，如VB,VC等可視化編程工具制作控制界面，調用MSCOMM控件或利用Windows APT函數進行上下位機串口通訊;或直接利用工業組態軟件來制作上位機程序。山于本系統涉及變量較多，功能要求齊全，所以選用工業組態軟件來開發。當前流行的組態軟件很多，如INTOUCH, FIX組態王、開物2000等，其中組態王6.5性價比高，網絡通訊功能比較完善，能滿足本系統要求，故采用之。“組態王”是在流行的PC機上建立工業控制對象人機接口的一種智能軟件包，它以Windows98/ Windows 2000/ Windows NT4.0/ Win

37、dows XP中文操作系統作為其操作平臺，充分利用了Windows圖形功能完備，界面一致性好，易學易用的特點。它使采用PC機開發的系統工程比以往使用專用機開發的工業控制系統更有通用性，大大減少了工控軟件開發者的重復性工作,并可運用PC機豐富的軟件資源進行二次開發。組態王6.5完全基于網絡的概念，支持真正客戶一服務器模式和Internet/ Intranet瀏覽器技術，并且是一種可伸縮的柔性結構，根據網絡規模大小，可以將不同站點設計成I/O服務器、報警服務器、數據服務器、登錄服務器、校時服務器、客戶機等，在系統擴展和變化時，有著極大的靈活性。組態王6.5設計成全冗余結構，在五個層面上提供了冗余:

38、10通道冗余、雙設備冗余、雙網冗余、雙機冗余、雙系統冗余。組態王 6.5設計成一個完全意義上的軟件平臺，允許用戶進行功能擴展和發揮，它是一個ActiveX容器，無須編程即可將第三方控件直接連入組態王中:組態王6.5不僅是OPC客戶，還是OPC服務器，可向任意支持OPC客戶的軟件提供數據;組態王6.5中的報警信息可直接輸出到帶ODBC接口的數據庫中，象Access、SQL Server等；我們還提供了一套動態連接庫，允許用戶用V日、VC直接訪問組態王的數據庫，構筑功能更加強大的工控系統。組態王 6.5設計了報表系統和圖庫系統。可與Excel相媲美的內嵌式報表，功能強大，使用方便；所有圖庫全部更新

39、，具有動態改變圖形外觀的動畫精靈:圖形系統增加了無限色和過渡色；通訊系統中增加在線連接、故障診斷、遠程撥號以及許多實用的輔助工具。組態王6.5已達到或超過國外高檔進口軟件幾乎所有的功能，而且在許多方面更加適合中國用戶的特點和需求。如，累積算法，多段線性化、內嵌式報表、遠程撥號、動畫連接向導、特殊動畫效果等。2.4 利用組態王設計舞臺控制系統針對舞臺吊桿控制的技術要求，綜合系統的軟硬件因素，力求達到系統的最優配置，本項目采用集散式控制系統。以單吊桿設計為例，采用組態王6.5組態軟件開發上位機操作系統（人機界面）。軟件工作平臺WINDIW98/NT/XP。人機界面的組態過程如下：1.設計圖形界面（

40、定義畫面）2.定義設備3.構造數據庫（定義變量）4.建立動畫連接5.運行和調試需要說明的是，這五個步驟并不是完全獨立的，事實上，這四個部分常常是交錯進行的。在用組態王畫面開發系統編制工程時，要依照此過程考慮三個方面：圖形 用戶希望怎樣的圖形畫面？也就是怎樣用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業現場和相應的工控設備。數據 怎樣用數據來描述工控對象的各種屬性？也就是創建一個具體的數據庫，此數據庫中的變量反映了工控對象的各種屬性，比如溫度，壓力等。連接 數據和圖形畫面中的圖素的連接關系是什么？也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現場設備的運行，以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。（1）建立組態王新工程要建

41、立新的組態王工程，請首先為工程指定工作目錄（或稱“工程路徑”）。“組態王”用工作目錄標識工程，不同的工程應置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態王”自動管理。（2）創建組態畫面進入組態王開發系統后，就可以為每個工程建立數目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關聯的靜態或動態圖形對象。這些畫面都是由“組態王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。全面支持鍵盤、鼠標繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進行改變的操作工具。“組態王”采用面向對象的編程技術，使用戶可以方便地建立畫面的圖形界面。用戶構圖時可以像搭積木那樣利用系統提供的圖形對象完成畫面的生成。同時支持畫面之間的圖形對象拷貝，可重復使用以

42、前的開發結果。（3）定義設備 組態王把那些需要與之交換數據的設備或程序都作為外部設備。外部設備包括：下位機（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過串行口和上位機交換數據；其他Windows 應用程序，它們之間一般通過DDE 交換數據；外部設備還包括網絡上的其他計算機。只有在定義了外部設備之后，組態王才能通過I/O 變量和它們交換數據。為方便定義外部設備，組態王設計了“設備配置向導”引導用戶一步步完成設備的連接。本設計使用歐姆龍C系列PLC（當作仿真PLC）和組態王通信。仿真PLC可以模擬PLC為組態王提供數據。假設仿真PLC連接在計算機的COM1口。（4）構造數據庫（定義變量）數據

43、庫是“組態王”軟件的核心部分，工業現場的生產狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發布的指令也要迅速送達生產現場，所有這一切都是以實時數據庫為中介環節，所以說數據庫是聯系上位機和下位機的橋梁。在View 運行時，它含有全部數據變量的當前值。變量在畫面制作系統組態王畫面開發系統中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數據庫中變量的集合形象地稱為“數據詞典”，數據詞典記錄了所有用戶可使用的數據變量的詳細信息。（5）建立動畫連接定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數據庫的數據變量之間建立一種關系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟

44、件使用者通過圖形對象改變數據變量的值（參見 “第七章 動畫連接”）。“組態王”提供了21 種動畫連接方式：屬性變化 線屬性變化、填充屬性變化、文本色變化位置與大小變化 填充、縮放、旋轉、水平移動、垂直移動值輸出 模擬值輸出、離散值輸出、字符串輸出值輸入 模擬值輸入、離散值輸入、字符串輸入特殊 閃爍、隱含滑動桿輸入 水平、垂直命令語言 按下時、彈起時、按住時一個圖形對象可以同時定義多個連接，組合成復雜的效果，以便滿足實際中任意的動畫顯示需要。（6）應用程序命令語言例程的編制單擊工程目錄顯示區中的“應用程序命令語言”子成員項，然后雙擊目錄內容顯示區中的“請雙擊這兒進入<應用程序命令語言>

45、;對話框”按鈕，進入了“應用程序命令語言”對話框。在“啟動時”頁面中輸入如下程序：運行標志=0;吊桿動作=3;吊桿位置=3;高度=3;然后在“運行時”頁面中輸入如下程序：If (運行標志=0) /*按鈕作用控制*/ 下降按鈕=0; 上升按鈕=0;If (運行標志=1) if (高度=6)!=(吊桿動作=6) /*越限設置*/ 下降按鈕=0; 上升按鈕=0; If (吊桿動作>=6) /*上限報警設置*/ 上限報警=1; else 上限報警=0; If (高度>=6) /*下限報警設置*/ 下限報警=1; else 下限報警=0; If (自動控制=0) if (吊桿動作<吊桿

46、位置) /*自動運行設置*/ 上升按鈕=1; 下降按鈕=0; 高度=高度-0.05; 吊桿動作=吊桿動作+0.05; If (吊桿動作=吊桿位置) 下降按鈕=0; 上升按鈕=0; if (吊桿動作>吊桿位置) 下降按鈕=1; 上升按鈕=0; 高度=高度+0.05; 吊桿動作=吊桿動作-0.05; If (自動控制=1) if (上升按鈕=1&&吊桿動作<6&&高度>0) /*上升設置*/ 高度=高度-0.05; 吊桿動作=吊桿動作+0.05; else 上升按鈕=0; If (下降按鈕=1&&吊桿動作>0&&

47、;高度<6) /*下降設置*/ 上升按鈕=0; 高度=高度+0.05; 吊桿動作=吊桿動作-0.05; else 下降按鈕=0; （7）運行和調試組態王工程已經初步建立起來，進入到運行和調試階段。在組態王開發系統中選擇“文件切換到 View”菜單命令，進入組態王運行系統。在運行系統中選擇“畫面打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“舞臺吊桿控制界面”畫面。顯示出組態王運行系統畫面，即可看到各圖案在運行時的情況。第三章 下位機PLC的控制系統研究3.1可編程序控制器概述可編程序控制器(Programmable Controller)，簡稱PC，是一種80年代初迅速發展起來的新一代工業控制裝置。

48、它以原有的繼電器邏輯控制系統為基礎，逐步發展為以微處理器為中心，既有邏輯控制、計時、計數、分支程序、子程序等順序控制功能，又有數學運算、數據處理、模擬量調節、操作顯示、聯網通信等功能的控制系統。為了避免與個人計算機PC相混淆，并兼顧可編程序控制器的發展歷史，國內外許多資料仍將可編程序控制器簡稱為PLC，現代的可編程序控制器結構簡單、編程方便、性能優越，可廣泛應用于工業生產過程的自動控制.用PLC構成的機電一體化自動控制系統已成為當今工業發達國家自動控制的標準設備，自動化生產流水線普遍采用PLC網絡控制系統，PLC己成為當今工業自動化的主要支柱之一3.2 OMROM的PLC小機型介紹（1）CPM

49、1A小型機的特點 CPM1A型可編程序控制器是OMRON97年在中國市場上推出的最新產品，其特點為: 1.體積小巧。其中最小的10點機型體積僅66 X 90 X 50mm3 2.有10點至40點多種CPU單元。CPU單元與擴展I/O并用，可完成10點到100點的輸人輸出要求。并有AC和DC兩種電源型號可選擇。 3.匯集了各種先進的功能。如高速響應功能，高速計數功能，中斷功能，還備有2個模擬量設定。 4.充足的程序容量。具有2048字的用戶程序存儲器和1024字的數據存儲器。 5可連接可編程終端.選用通訊適配器以相應的上位Link或高速NT Link與PT之間進行高速通訊。6編程環境與CQM1及

50、SYSMAC。等機種相同。由于原有SYSMAC支持軟件及編程器都可繼續使用，故系統的擴展及維護都可簡單進行。（2） CPM1A小型機的通訊連接上位鏈接使用上位鏈接通信，可從上位計算機控制最多可達32臺的包含CPM1A的PLC。連接應使用RS2320適配器，RS422適配器等。其中連接如下圖所示是計算機與CPM1A1的連接。其中也可以用OMRON公司生產的PT和PLC連接，如下圖所示：上圖所示是電腦與多臺CPM1A連接的方式。（3） 0MRON PLC的網絡技術 OMRON PLC 的網絡主要分為三層: Ethernet (以太) 網、Controller Link 控制器網、和Compo BU

51、S/ D/ S(元器件) 網,如下圖所示Ethernet網屬于信息網（HOST Links也是屬于信息層）, 是OMRON的信息管理的高層網絡, 其信息處理功能非常強。它支持FINS協議, 使用FINS命令可進行FINS通信、TCP / IP 和UDP/ IP 的Socket (接駁) 服務、FTP 服務。Controller Link 網也稱控制器網,在PLC和PLC間、PLC和計算機之間可進行大容量的數據傳遞和數據共享。通信速率快, 距離長, 既有線纜系統又有光纜系統。Compo BUS/ D是一種開放的、多主控的器件網。開放性是其特色, 它采用的是Device Net 通信規約,其他廠家

52、的控制設備只要符合Device Net標準, 就可以接入其中,遠程終端有開關量、模擬量,還能進行高速計數。這是一種較為理想、控制功能齊全、配置靈活、實現方便的分散控制系統。Compo BUS / S 也為器件網, 可實現一種高速的ON/ OFF 控制總線, 使用Compo BUS / S 的專用通信協議, Compo BUS / S 功能雖不及Compo BUS /D , 但實現簡單。當降低速率后也可掛模擬量,主要用于高速的遠程I/ O 控制。以太網Ethernet 網絡即所說的以太網, 是FA(工廠自動化) 領域用于信息管理層上的網絡, 它的通信速率高, 可達到100 Mbps , OMRO

53、N PLC 可支持10 M的以太網。以太網模塊使PLC 可以作為工廠局域網的一個節點,在網絡上的任何一臺計算機都可以實現對它的控制。在OMRON 的PLC 中,中型機以上的PLC 才能上以太網, 可上以太網的PLC 有三種機型, CS1 系列、CV系列和C200H系列。在CS1 系列和CV系列上分別可直接裝Ethernet 單元CS1W- ETN01 / 11、CV500 - ETN01。而在C200H上除了必須安裝PC卡單元(C200HW- PCS01) , 并在PC 卡上插市售的以太網卡, 除此之外, C200H的CPU單元上還必須配通信板C200HW- COM01 /04 ,并用總線單元

54、將PC 卡單元與通信板連接起來。Controller Link控制器網Controller Link網絡即控制器網絡, 是FA(工廠自動化) 領域用于在PLC間、計算機和PLC間進行大容量數據交換的網絡,它可在CQM1H、C200H、CS1 系列和CV系列的PLC間進行數據傳遞。而計算機可作為一個節點運行組態軟件, 對PLC進行監控。Controller Link 支持數據鏈接、數據共享和信息通信(在需要時進行數據發送和接收) 。數據鏈接區域可自由設定構成一個數據鏈接系統。Controller Link 網絡的連接可以是總線結構和環形結構,它的介質訪問方式可以是令牌總線方式或令牌環方式。Com

55、po BUS/D網絡Compo BUS/D是OMRON的一種開放、多主控的設備網,開放性是其特色,采用Device Net 的通信協議。其它廠家的設備,只要是符合Device Net 的標準, 就可以接入其中, 主要功能有遠程開關量和模擬量的控制及信息通信, 是一種控制功能齊全、配置靈活、實現方便的分散控制網絡。Compo BUS/D 支持下列兩種類型的通信: 遠程I/ O通信:無需編寫特殊的程序,裝有主單元PLC的CPU可以直接讀寫I/ O,從單元的I/ O點,實現遠程控制; 信息通信: 安裝主單元的PLC在CPU單元里執行特殊指令(SEND、RECV、CMND和IOWR,可以向其它主單元、從單元、甚至其它公司的設備讀寫信息,控制它們的運行。Compo BUS/D網絡的功能如下圖所示。Host link網 Host link網時OMRON推出較早，使用較廣的一種網。上位計算機使用HOST通信協議與PLC通信，可以對網中的各臺PLC進行管理與監控