个人收集整理勿做商业用途封面个人收集整理勿做商业用途作者： Pan Hongliang仅供个人学习1 MCGS 简介1.1 MCGS 简单概况个人收集整理勿做商业用途MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统 ) 是一套基于Microsoft的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。它充分利用了 Windows图形功能完备、界面一致性好、 易学易用的特点， 比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。MCGS的主要特点和基本功能如下：简单灵活的可视化早做界面实时性强、良好的并行处理性能开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能实时数据库为用户分部组态提供极大方便支持多种硬件设备，实现“设备无关”方便控制复杂的运行流程良好的可维护性和可扩充性用数据库来管理数据存储，系统可靠性高设立对象元件库，组态工作简单方便实现对工控系统的分布式控制和管理1.2 MCGS 组态软件的构成组态软件的整体结构MCGS组态软件（以下简称MCGS）由“ MCGS组态环境”和“ MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，它由可执行程序McgsSet.exe 支持，其存放于 MCGS目录的 Program 子目录中。用户在 MCGS组态环境中完成动画设计、 设备连接、 编写控制流程、 编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为 .mcg 的工程文件， 又称为组态结果数据库， 其与 MCGS运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为 “工程 ”。工程的五大部分MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成， 每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作， 具有个人收集整理勿做商业用途不同的特性。1、主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口， 负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。2、设备窗口 ：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。3、用户窗口 ：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面报警输出、数据与曲线图表等。4、实时数据库 ：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。 在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。5、运行策略 ：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（ ifthen 脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。1.3MCGS组态软件的工作方式如何与设备进行通讯MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。包括数据采集和发送设备指令。设备驱动程序是由 VB程序设计语言编写的 DLL（动态连接库）文件，设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序， 将设备运行状态的特征数据采集进来或发送出去。 MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序，将数据传送到工程中各个部分， 完成整个系统的通讯过程。 每个驱动程序独占一个线程，达到互不干扰的目的。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动画属性，如：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，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。 然而，我们在组态环境中生成的画面都是静止的，如何在工程运行中产生动画效果呢？方法是：图形的每一种动画属性中都有一个“表达式” 设定栏，在该栏中设定一个与图形状态相联系的数据变量，连接到实时数据库中，以此建立相应的对应关系，MCGS称之为动画连接。当工业现场中测控对象的状个人收集整理勿做商业用途态（如：储油罐的液面高度等）发生变化时，通过设备驱动程序将变化的数据采集到实时数据库的变量中， 该变量是与动画属性相关的变量，数值的变化， 使图形的状态产生相应的变化（如大小变化）。现场的数据是连续被采集进来的，这样就会产生逼真的动画效果 （如储油罐的液面的升高和降低）。用户也可编写程序来控制动画界面，以达到满意的效果。如何实施远程多机监控MCGS提供了一套完善的网络机制，可通过 TCP/IP 网、 Modem网和串口网将多台计算机连接在一起， 构成分布式网络测控系统， 实现网络间的实时数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。同时，可利用 MCGS提供的网络功能，在工作站上直接对服务器中的数据库进行读写操作。 分布式网络测控系统的每一台计算机都要安装一套 MCGS工控组态软件。 MCGS把各种网络形式，以父设备构件和子设备构件的形式，供用户调用，并进行工作状态、端口号、工作站地址等属性参数的设置。如何对工程运行流程实施有效控制MCGS开辟了专用的“运行策略”窗口，建立用户运行策略。 MCGS提供了丰富的功能构件， 供用户选用， 通过构件配置和属性设置两项组态操作， 生成各种功能模块（称为“用户策略”），使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实时数据库，实现对动画窗口的任意切换，控制系统的运行流程和设备的工作状态。所有的操作均采用面向对象的直观方式，避免了烦琐的编程工作。1.4组建工程的一般过程工程项目系统分析分析工程项目的系统构成、 技术要求和工艺流程， 弄清系统的控制流程和测控对象的特征， 明确监控要求和动画显示方式， 分析工程中的设备采集及输出通道与软件中实时数据库变量的对应关系， 分清哪些变量是要求与设备连接的， 哪些变量是软件内部用来传递数据及动画显示的。工程立项搭建框架MCGS称为建立新工程。主要内容包括：定义工程名称、封面窗口名称和启动窗口（封面窗口退出后接着显示的窗口）名称，指定存盘数据库文件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。经过此步操作，即在MCGS组态环境中，建立了由五部分组成的工程结构框架。封面窗口和启动窗口也可等到建立了用户窗口后，再行建立。个人收集整理勿做商业用途设计菜单基本体系为了对系统运行的状态及工作流程进行有效地调度和控制，通常要在主控窗口内编制菜单。 编制菜单分两步进行， 第一步首先搭建菜单的框架，第二步再对各级菜单命令进行功能组态。在组态过程中， 可根据实际需要， 随时对菜单的内容进行增加或删除，不断完善工程的菜单。制作动画显示画面动画制作分为静态图形设计和动态属性设置两个过程。前一部分类似于 “画画 ”，用户通过 MCGS 组态软件中提供的基本图形元素及动画构件库，在用户窗口内 “组合 ”成各种复杂的画面。 后一部分则设置图形的动画属性， 与实时数据库中定义的变量建立相关性的连接关系，作为动画图形的驱动源。编写控制流程程序在运行策略窗口内， 从策略构件箱中， 选择所需功能策略构件， 构成各种功能模块（称为策略块），由这些模块实现各种人机交互操作。 MCGS还为用户提供了编程用的功能构件 （称之为“脚本程序” 功能构件），使用简单的编程语言，编写工程控制程序。完善菜单按钮功能包括对菜单命令、监控器件、操作按钮的功能组态；实现历史数据、实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能；建立工程安全机制等。编写程序调试工程利用调试程序产生的模拟数据，检查动画显示和控制流程是否正确。连接设备驱动程序选定与设备相匹配的设备构件，连接设备通道， 确定数据变量的数据处理方式，完成设备属性的设置。此项操作在设备窗口内进行。工程完工综合测试最后测试工程各部分的工作情况， 完成整个工程的组态工作， 实施工程交接。2 PLC 简介2.1 PLC 的介绍在 PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。 继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状， 1968 年美国最大的汽车制造商通用汽车个人收集整理勿做商业用途公司（ GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置在 PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过 4 年的调查，于1980 年把 这种新型的控 制器正式命名为可编 程序控制器（ ProgrammableController），英文缩写为PC，并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。”其特点有以下几点： 1、高可靠性； 2、丰富的 I/O 接口模块； 3、采用模块化结构；4、编程简单易学；5、安装简单，维修方便。PLC的运行介绍PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序， 直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。 PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。 全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当 PLC处于停状态