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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC（即可編程邏輯編程器的簡(jiǎn)稱(chēng)）已經(jīng)進(jìn)入日常生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，PLC的應(yīng)用在各行各業(yè)已成為必不可少的內(nèi)容。PLC作為通用的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其功能日益強(qiáng)大，已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備。PLC 從誕生至今，僅有30年的歷史，但是得到了異常迅猛的發(fā)展，并與CAD/CAM、機(jī)器人技術(shù)一起被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。

在現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無(wú)人車(chē)間、無(wú)人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見(jiàn)。同時(shí)，現(xiàn)在生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場(chǎng)合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用更為廣泛。在我國(guó)，近幾年來(lái)也有較快發(fā)展，并取得一定效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路部門(mén)的重視。

根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。

1.整體式PLC

整體式又叫做單元式或機(jī)箱式，它的體積小、價(jià)格低，對(duì)箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號(hào)，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無(wú)任哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的PLC，都屬于總線式開(kāi)放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶(hù)需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。

2.模塊式PLC

大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)，它由機(jī)架和模塊組成，模塊插在模塊插座上，后者焊接在機(jī)架中的總線連接板上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶(hù)選用，如果一個(gè)機(jī)架容納不下選用的模塊，可以增設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間用接口模塊和電纜相連。

用戶(hù)可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能塊，對(duì)硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。

3.CPU模塊中的存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器，系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)中的操作系統(tǒng)，它使PLC具有基本的智能，能完成PLC設(shè)計(jì)者的規(guī)定的各種工作。系統(tǒng)程序由PLC的生廠家設(shè)計(jì)并固定化在ROM（只讀存儲(chǔ)器）中，用戶(hù)不能讀取。用戶(hù)程序由用戶(hù)設(shè)計(jì)，它使PLC能完成用戶(hù)要球的特定功能，用戶(hù)程序存儲(chǔ)器的容量以字節(jié)（B）為單位。

（1）.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）

用戶(hù)可以用編程裝置讀出RAM中的內(nèi)容，也可以將用戶(hù)程序?qū)懭?/span>RAM，因此RAM又叫讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器。RAM的工作速度高、價(jià)格便宜、改寫(xiě)方便。

（2）.只讀存儲(chǔ)器（ROM）

ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫(xiě)入。

（3）.可以電檫出可編程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）

S7-200用EEPROM來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)程序和長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。

4.I/O模塊

各I/O點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管（LED）顯示，PLC與外部接線的連接一般用接線端子，某些模塊使用可以拆卸的插座型端子板，不需斷開(kāi)端子板上的連接線，就可以迅速的更換模塊。

輸入模塊：PLC通過(guò)輸入模塊來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，通過(guò)輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，PLC控制的另一類(lèi)外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤輸入信號(hào)。

輸出模塊：輸出模塊的率放大元件有大功率晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管（驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載）、雙向可控硅（驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載）和小型繼電器，繼電器可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載或直流負(fù)載。輸出電流的典型值為0.5—2A,負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。

 對(duì)于各種PLC的現(xiàn)場(chǎng)硬件組態(tài)和軟件調(diào)試，通常有經(jīng)驗(yàn)的工程師應(yīng)該先花一些時(shí)間對(duì)自己的現(xiàn)場(chǎng)工作進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)劃，通常應(yīng)當(dāng)采取如下的步驟：   

   （1） 系統(tǒng)的規(guī)劃

      首先，必須深入了解系統(tǒng)所需求的功能，并調(diào)查可能的控制方法，同時(shí)與用戶(hù)或設(shè)計(jì)院共同探討最佳之操作程序，根據(jù)所歸納之結(jié)論來(lái)擬定系統(tǒng)規(guī)劃，決定所采行的PLC系統(tǒng)架構(gòu)、所需之I/O點(diǎn)數(shù)與I/O模塊型式。  

    （2） I/O模塊選擇與地址設(shè)定  

    當(dāng)I/O模塊選妥后，依據(jù)所規(guī)劃之I/O點(diǎn)使用情形，由PLC的CPU系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定I/O地址，或由使用者自定I/O模塊的地址。  

      （3） 梯形圖程序的編寫(xiě)與系統(tǒng)配線  

      在確定好實(shí)際的I/O地址之后，依據(jù)系統(tǒng)需求的功能，開(kāi)始著手梯形圖程序的編寫(xiě)。同時(shí)，I/O之地址已設(shè)定妥當(dāng)，故系統(tǒng)之配線亦可著手進(jìn)行。  

      （4） 梯形圖程序的仿真與修改  

      在梯形圖程序撰寫(xiě)完成后，將程序?qū)懭?/span>PLC，便可先行在PC與OpenPLC系統(tǒng)做在線連接，以執(zhí)行在線仿真作業(yè)。倘若程序執(zhí)行功能有誤，則必須進(jìn)行除錯(cuò)，并修改梯形圖程序。

      （5） 系統(tǒng)試車(chē)與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)  

     在線上程序仿真作業(yè)下，若梯形圖程序執(zhí)行功能正確無(wú)誤，且系統(tǒng)配線亦完成后，便可使系統(tǒng)納入實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，項(xiàng)目計(jì)劃亦告完成。  

     （6）程序注釋和歸檔  

      為確保日后維修的便利，要將試車(chē)無(wú)誤可供實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的梯形圖程序做批注，并加以整理歸檔，方能縮短日后維修與查閱程序之時(shí)間。這是職業(yè)工程師的良好習(xí)慣，無(wú)論對(duì)今后自己進(jìn)行維護(hù)，或者移交用戶(hù)，這都會(huì)帶來(lái)極大的便利，而且是你的職業(yè)水準(zhǔn)的一個(gè)體現(xiàn)。

以上工作中，復(fù)雜的系統(tǒng)規(guī)劃可能需要幾天甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，但一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)規(guī)劃在一個(gè)具有良好的職業(yè)習(xí)慣的編程工程師手中，可能只需要幾個(gè)小時(shí)。

      這里要強(qiáng)調(diào)一個(gè)問(wèn)題，是十分簡(jiǎn)單但卻幾乎每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)發(fā)生的，那就是對(duì)PLC的接線。這往往是經(jīng)驗(yàn)不足的工程師常常忽略的一個(gè)問(wèn)題。其實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試大部分的問(wèn)題和工作量都是在接線方面。有經(jīng)驗(yàn)的工程師首先應(yīng)當(dāng)檢查現(xiàn)場(chǎng)的接線。通常，如果現(xiàn)場(chǎng)接線是由用戶(hù)或者其它的施工人員完成的，則通過(guò)看其接線圖和接線的外觀，就可以對(duì)接線的質(zhì)量有個(gè)大致的判斷。然后要對(duì)所有的接線進(jìn)行一次完整而認(rèn)真的檢查?，F(xiàn)場(chǎng)由于接線錯(cuò)誤而導(dǎo)致PLC被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進(jìn)行真正的調(diào)試之前，一定要認(rèn)真地檢查。即便接線不是你的工作，檢查接線也是你的義務(wù)和責(zé)任，而且，可以省去你后面大量的時(shí)間。

MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。

MCGS組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。

具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。通過(guò)與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開(kāi)發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶(hù)只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊，無(wú)紙記錄儀、無(wú)人值守的現(xiàn)場(chǎng)采集站、人機(jī)界面等專(zhuān)用設(shè)備。

MCGS的主要和基本功能如下：

（1）簡(jiǎn)單的可視化操作界面

     MCGS采用全中文、可視化、面向窗口的開(kāi)發(fā)界面，以窗口為單位，構(gòu)造用戶(hù)運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡(jiǎn)單直觀，又靈活多變符合中國(guó)人的使用習(xí)慣和要求。用戶(hù)可以使用系統(tǒng)的默認(rèn)構(gòu)架，也可以根據(jù)自己的需要自己組態(tài)配置圖形界面，生成各種類(lèi)型和風(fēng)格的圖形界面，包括DOS風(fēng)格和標(biāo)準(zhǔn)Windows風(fēng)格的圖形界面并且?guī)в袆?dòng)畫(huà)效果的工具條和狀態(tài)條等。

（2）實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能

      MCGS是真正的32位系統(tǒng)充分利用了32位Windows操作品臺(tái)的多任務(wù)、按優(yōu)先級(jí)分時(shí)操作的功能，以線程為單位對(duì)在工程作業(yè)中實(shí)時(shí)性強(qiáng)的關(guān)鍵任務(wù)和實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的非關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分時(shí)并行處理，使PC機(jī)廣泛應(yīng)用于工程測(cè)控領(lǐng)域成為可能。

（3）豐富、生動(dòng)的多媒體畫(huà)面

      MCGS以圖像、圖符報(bào)表和曲線等多種形式，為操作員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)警等有關(guān)信息；通過(guò)對(duì)圖形大小的變化、顏色的改變、明暗的閃爍、圖形的移動(dòng)反轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫(huà)面的動(dòng)態(tài)顯示效果；在圖元、圖符對(duì)象上定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果。MCGS還為客戶(hù)提供了豐富的動(dòng)畫(huà)構(gòu)件，每個(gè)動(dòng)畫(huà)構(gòu)件都應(yīng)一個(gè)特定的動(dòng)畫(huà)功能。MCGS還支持多媒體功能，使能夠開(kāi)發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)為一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫(huà)面。

（4）開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能

     MCGS采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，MCGS提供多種高性能的I/O驅(qū)動(dòng)；支持Microsoft開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連（ODBC）接，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)連接能力；全面支持OPC(OLE for Process Control)標(biāo)準(zhǔn)，即可作為OPL客戶(hù)端，也可以作為OPC服務(wù)器，可以與更多的自動(dòng)化設(shè)備相連接；MCGS通過(guò)DDE(Dynamic Data Exchange,動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源；MCGS全面支持ActiveX控制，提供極其靈活的面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)圖形功能，并且包含豐富的圖形庫(kù)。

（5）完善的安全機(jī)制

     MCGS提供了良好的安全機(jī)制，為多個(gè)不同級(jí)別的用戶(hù)設(shè)定了不同的權(quán)限。此外MCGS還提供了工程密碼，鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能，大大加強(qiáng)了保護(hù)組態(tài)開(kāi)發(fā)者勞動(dòng)成果的力度。

（6）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能

     MCGS支持TCP/IP、MODEN、RS-458/RS-422/RS-232等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；使用MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，可以在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，用IE瀏覽器方便的瀏覽到實(shí)時(shí)和歷史的監(jiān)控信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。

（7）多樣化的報(bào)警功能

     MCGS提供多種不同的警報(bào)方式，具有豐富的警報(bào)類(lèi)型和靈活多樣的警報(bào)處理函數(shù)。不僅方便用戶(hù)進(jìn)行警報(bào)設(shè)置，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示、打印警報(bào)信息的功能。警報(bào)信息的存儲(chǔ)與應(yīng)答功能，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全可靠地生產(chǎn)運(yùn)行提供了有力的保障。

（8）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶(hù)分步組態(tài)提供極大方便

     MCGS由主窗口、設(shè)備窗口、用戶(hù)窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個(gè)部分及其各種功能性構(gòu)件的功用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。各個(gè)部件獨(dú)立地向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯(cuò)控制。在生成用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立創(chuàng)建，互不干擾；而在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)部分都通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換，形成互相關(guān)連的整體。

（9）支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”

MCGS針對(duì)外部設(shè)備的特征，設(shè)備工具箱，定義多種設(shè)備構(gòu)件，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，賦予相關(guān)的屬性，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和控制。用戶(hù)在設(shè)備工具箱中可方便選擇各種設(shè)備。不同的設(shè)備構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)建立聯(lián)系；而建立時(shí)又是相互獨(dú)立的，即對(duì)某一構(gòu)件的操作或改動(dòng)，不影響其他構(gòu)件和整個(gè)系統(tǒng)。

（10）控制方便復(fù)雜的運(yùn)行流程

      MCGS開(kāi)辟了“運(yùn)行策略窗”口，用戶(hù)可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的策略構(gòu)件，用圖形化的方法和簡(jiǎn)單的類(lèi)Basic語(yǔ)言構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開(kāi)或關(guān)閉，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自由，準(zhǔn)確地控制運(yùn)行流程，同時(shí)也可以由用戶(hù)創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。

（11）良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性

MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的模塊以及構(gòu)件的形式來(lái)構(gòu)造，不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自的獨(dú)立。三種基本類(lèi)型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設(shè)備驅(qū)動(dòng)、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件和流程控制）的所有工作。除此之外，MCGS還提供了一套開(kāi)放的可擴(kuò)充接口，用戶(hù)可根據(jù)自己的用VB、VC等高等高級(jí)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，編制特定的構(gòu)件來(lái)擴(kuò)充系統(tǒng)的功能。

（12）用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高

      MCGS中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理。組態(tài)時(shí)，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)構(gòu)是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)生成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，保存和處理數(shù)據(jù)對(duì)象和報(bào)警信息的數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率；同時(shí)，也使其他應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接數(shù)據(jù)庫(kù)中存盤(pán)數(shù)據(jù)。

（13）設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便

      對(duì)象元件庫(kù)，實(shí)際上是分類(lèi)儲(chǔ)存的各種組態(tài)對(duì)象的圖庫(kù)。組態(tài)時(shí)，可把制作好的數(shù)據(jù)對(duì)象（包括圖形對(duì)像、窗口對(duì)象、策略對(duì)象以至位圖文件等）以元件的形式存入圖庫(kù)中，同樣也可把元件庫(kù)的各種對(duì)象取出，直接為當(dāng)前的工程所用。隨著工作的積累，對(duì)象元件庫(kù)將日益擴(kuò)大和豐富，這樣解決了對(duì)象元件庫(kù)的元件積累和元件重復(fù)利用問(wèn)題。組態(tài)工作將會(huì)變得更加簡(jiǎn)單、方便。

（14）實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理

     考慮到工控系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢(shì)，MCGS充分運(yùn)用現(xiàn)今發(fā)展的DCCW(Distributed Computer Cooperator Work，分布式計(jì)算機(jī)協(xié)通工作方式)技術(shù)，使分布在不同現(xiàn)場(chǎng)的采集設(shè)備和工作站之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，不同的工作站之間則通過(guò)MCGS實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制管理。