描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121346231
内容简介
本教材主要阐述了通用工业自动化组态软件MCGS及其应用技术。全书共设有6个学习项目，每个项目实质上就是一个基于”工作过程为导向”的模块化项目，每个项目又设有若干个任务。项目1为MCGS软件介绍，项目2为通过机械手监控系统学习MCGS，项目3为通过液体混合搅拌系统学习MCGS，项目4为通过储液罐水位监控系统学习MCGS，项目5为通过自动线分拣单元的监控学习MCGS，项目6为基于MCGS组态软件的实训项目。这6个学习项目的内容基本覆盖了机电一体化技术及相关专业的知识。本教材根据高职教育特点、采用情境式设计、项目化引领、任务式驱动完成课程教学内容设计，与已开发的相关*教学资源库紧密结合，课程资源丰富（PPT、动画、视频及微课程，习题及试题库等），极大的提高了学生学习效果。
目 录
目 录
项目1 MCGS软件介绍 1
任务1 MCGS软件入门 1
1.1.1 什么是MCGS软件 1
1.1.2 MCGS软件的安装 1
1.1.3 MCGS软件的系统构成 4
1.1.4 MCGS软件的运行方式 5
任务2 了解MCGS组态过程 6
1.2.1 工程的建立 6
1.2.2 建立实时数据库 7
1.2.3 组态用户窗口 8
1.2.4 组态主控窗口 12
1.2.5 组态设备窗口 13
1.2.6 组态运行策略 14
项目小结 17
项目2 机械手监控系统 18
任务1 设计系统方案 18
2.1.1 确定控制要求 18
2.1.2 制定初步方案 21
任务2 软、硬件设备选型与电路设计 23
2.2.1 命令输入设备选型 23
2.2.2 传感器和变送器选型 23
2.2.3 执行器选型 24
2.2.4 I/O接口设备选型 24
2.2.5 方框图和电路接线图绘制 26
2.2.6 系统软件选型 30
任务3 界面的设计与制作 31
2.3.1 工程的建立 31
2.3.2 变量的定义 33
2.3.3 画面的设计与编辑 34
2.3.4 动画连接与调试 43
2.3.5 显示输出 51
任务4 控制策略 52
2.4.1 运行策略 52
2.4.2 定时器的使用 52
2.4.3 创建脚本程序 56
任务5 设置脚本程序 56
任务6 软、硬件联调 60
2.6.1 电路连接 60
2.6.2 在MCGS中进行PCI-8408板卡设备的连接与配置 61
2.6.3 系统软、硬件联合调试 66
项目小结 66
项目3 液体混合搅拌监控系统 69
任务1 控制要求与方案设计 69
3.1.1 控制要求 69
3.1.2 方案设计 70
任务2 硬件电路设计 71
3.2.1 系统硬件结构 71
3.2.2 PLC的选择 73
3.2.3 PLC的I/O分配表设计 73
3.2.4 PLC外部接线图的设计 74
任务3 液体混合搅拌监控系统设计 74
3.3.1 创建工程 74
3.3.2 定义数据对象 74
3.3.3 制作工程画面 76
3.3.4 动画连接 83
3.3.5 模拟仿真运行与调试 87
任务4 MCGS组态软件和欧姆龙CPM2AH PLC的通信调试 93
3.4.1 编制并调试PLC的控制程序 93
3.4.2 添加PLC设备 94
3.4.3 设置PLC设备属性 96
3.4.4 设备通道连接 97
3.4.5 设备调试 98
项目小结 98
项目4 储液罐水位监控系统 100
任务1 系统方案设计 100
4.1.1 控制要求 100
4.1.2 对象分析 101
4.1.3 初步方案制定 102
任务2 软、硬件设备选型与电路设计 102
4.2.1 命令输入设备选型 102
4.2.2 传感器和变送器选型 103
4.2.3 执行器选型 103
4.2.4 工控机选型 104
4.2.5 I/O接口设备选型 104
4.2.6 系统方框图和电路接线图绘制（PCL-818L） 105
4.2.7 系统方框图和电路接线图绘制（S7-200 PLC） 109
任务3 监控软件的设计与调试 111
4.3.1 工程的建立 111
4.3.2 变量的定义 111
4.3.3 画面的设计与编辑 112
4.3.4 动画连接与调试 113
4.3.5 水位对象的模拟 117
4.3.6 实时和历史报警窗口的制作与调试 118
4.3.7 实时和历史报表的制作与调试 125
4.3.8 实时和历史曲线的制作与调试 129
4.3.9 控制程序的编写与调试 133
任务4 以PCL-818L为接口设备进行软、硬件联调 135
4.4.1 研祥PCL-818L板卡的安装与电路连接 135
4.4.2 在MCGS中进行PCL-818L设备的连接与配置 136
4.4.3 系统软硬件联合调试 138
任务5 以S7-200 PLC为接口设备进行软、硬件联调 139
4.5.1 S7-200 PLC的安装与电路连接 139
4.5.2 在MCGS中进行S7-200 PLC设备的连接与配置 140
4.5.3 系统软硬件联合调试 143
任务6 了解MCGS的安全机制 143
4.6.1 MCGS安全机制 143
4.6.2 如何建立安全机制 143
项目小结 146
项目5 自动线分拣站监控系统 148
任务1 了解分拣单元的结构和工作过程 148
任务2 确定分拣单元主要硬件结构 149
5.2.1 分拣单元器材选择 149
5.2.2 PLC的I/O分配表的设计 155
5.2.3 PLC外部接线图的设计 156
任务3 建立分拣单元的工程项目 156
5.3.1 定义数据对象 157
5.3.2 组态设备窗口 157
5.3.3 制作工程画面 158
任务4 联机设备调试运行 172
项目小结 172
项目6 基于MCGS组态软件的实训 174
实训项目1 用IPC和MCGS实现供电系统自动监控 174
一、实训目的 174
二、设备组成 174
三、工艺过程与控制要求 174
四、变量定义 174
五、画面设计与制作 175
六、动画连接与调试 176
七、脚本程序的编写与调试 176
实训项目2 用IPC和MCGS实现三层电梯控制 178
一、实训目的 178
二、设备组成 178
三、工艺过程与控制要求 179
四、变量定义 179
五、画面设计与制作 180
六、动画连接与调试 180
七、脚本程序的编写与调试 182
实训项目3 用IPC和MCGS实现多级传送带控制 184
一、实训目的 184
二、设备组成 184
三、工艺过程与控制要求 184
四、变量定义 184
五、画面设计与制作 185
六、动画连接与调试 186
七、脚本程序的编写与调试 187
实训项目4 用IPC和MCGS实现加热反应炉自动监控 188
一、实训目的 188
二、设备组成 188
三、工艺过程与控制要求 188
四、设计参考 189
附录A 本教材对应的国家资源库课程学习步骤 193
参考文献 194
项目1 MCGS软件介绍 1
任务1 MCGS软件入门 1
1.1.1 什么是MCGS软件 1
1.1.2 MCGS软件的安装 1
1.1.3 MCGS软件的系统构成 4
1.1.4 MCGS软件的运行方式 5
任务2 了解MCGS组态过程 6
1.2.1 工程的建立 6
1.2.2 建立实时数据库 7
1.2.3 组态用户窗口 8
1.2.4 组态主控窗口 12
1.2.5 组态设备窗口 13
1.2.6 组态运行策略 14
项目小结 17
项目2 机械手监控系统 18
任务1 设计系统方案 18
2.1.1 确定控制要求 18
2.1.2 制定初步方案 21
任务2 软、硬件设备选型与电路设计 23
2.2.1 命令输入设备选型 23
2.2.2 传感器和变送器选型 23
2.2.3 执行器选型 24
2.2.4 I/O接口设备选型 24
2.2.5 方框图和电路接线图绘制 26
2.2.6 系统软件选型 30
任务3 界面的设计与制作 31
2.3.1 工程的建立 31
2.3.2 变量的定义 33
2.3.3 画面的设计与编辑 34
2.3.4 动画连接与调试 43
2.3.5 显示输出 51
任务4 控制策略 52
2.4.1 运行策略 52
2.4.2 定时器的使用 52
2.4.3 创建脚本程序 56
任务5 设置脚本程序 56
任务6 软、硬件联调 60
2.6.1 电路连接 60
2.6.2 在MCGS中进行PCI-8408板卡设备的连接与配置 61
2.6.3 系统软、硬件联合调试 66
项目小结 66
项目3 液体混合搅拌监控系统 69
任务1 控制要求与方案设计 69
3.1.1 控制要求 69
3.1.2 方案设计 70
任务2 硬件电路设计 71
3.2.1 系统硬件结构 71
3.2.2 PLC的选择 73
3.2.3 PLC的I/O分配表设计 73
3.2.4 PLC外部接线图的设计 74
任务3 液体混合搅拌监控系统设计 74
3.3.1 创建工程 74
3.3.2 定义数据对象 74
3.3.3 制作工程画面 76
3.3.4 动画连接 83
3.3.5 模拟仿真运行与调试 87
任务4 MCGS组态软件和欧姆龙CPM2AH PLC的通信调试 93
3.4.1 编制并调试PLC的控制程序 93
3.4.2 添加PLC设备 94
3.4.3 设置PLC设备属性 96
3.4.4 设备通道连接 97
3.4.5 设备调试 98
项目小结 98
项目4 储液罐水位监控系统 100
任务1 系统方案设计 100
4.1.1 控制要求 100
4.1.2 对象分析 101
4.1.3 初步方案制定 102
任务2 软、硬件设备选型与电路设计 102
4.2.1 命令输入设备选型 102
4.2.2 传感器和变送器选型 103
4.2.3 执行器选型 103
4.2.4 工控机选型 104
4.2.5 I/O接口设备选型 104
4.2.6 系统方框图和电路接线图绘制（PCL-818L） 105
4.2.7 系统方框图和电路接线图绘制（S7-200 PLC） 109
任务3 监控软件的设计与调试 111
4.3.1 工程的建立 111
4.3.2 变量的定义 111
4.3.3 画面的设计与编辑 112
4.3.4 动画连接与调试 113
4.3.5 水位对象的模拟 117
4.3.6 实时和历史报警窗口的制作与调试 118
4.3.7 实时和历史报表的制作与调试 125
4.3.8 实时和历史曲线的制作与调试 129
4.3.9 控制程序的编写与调试 133
任务4 以PCL-818L为接口设备进行软、硬件联调 135
4.4.1 研祥PCL-818L板卡的安装与电路连接 135
4.4.2 在MCGS中进行PCL-818L设备的连接与配置 136
4.4.3 系统软硬件联合调试 138
任务5 以S7-200 PLC为接口设备进行软、硬件联调 139
4.5.1 S7-200 PLC的安装与电路连接 139
4.5.2 在MCGS中进行S7-200 PLC设备的连接与配置 140
4.5.3 系统软硬件联合调试 143
任务6 了解MCGS的安全机制 143
4.6.1 MCGS安全机制 143
4.6.2 如何建立安全机制 143
项目小结 146
项目5 自动线分拣站监控系统 148
任务1 了解分拣单元的结构和工作过程 148
任务2 确定分拣单元主要硬件结构 149
5.2.1 分拣单元器材选择 149
5.2.2 PLC的I/O分配表的设计 155
5.2.3 PLC外部接线图的设计 156
任务3 建立分拣单元的工程项目 156
5.3.1 定义数据对象 157
5.3.2 组态设备窗口 157
5.3.3 制作工程画面 158
任务4 联机设备调试运行 172
项目小结 172
项目6 基于MCGS组态软件的实训 174
实训项目1 用IPC和MCGS实现供电系统自动监控 174
一、实训目的 174
二、设备组成 174
三、工艺过程与控制要求 174
四、变量定义 174
五、画面设计与制作 175
六、动画连接与调试 176
七、脚本程序的编写与调试 176
实训项目2 用IPC和MCGS实现三层电梯控制 178
一、实训目的 178
二、设备组成 178
三、工艺过程与控制要求 179
四、变量定义 179
五、画面设计与制作 180
六、动画连接与调试 180
七、脚本程序的编写与调试 182
实训项目3 用IPC和MCGS实现多级传送带控制 184
一、实训目的 184
二、设备组成 184
三、工艺过程与控制要求 184
四、变量定义 184
五、画面设计与制作 185
六、动画连接与调试 186
七、脚本程序的编写与调试 187
实训项目4 用IPC和MCGS实现加热反应炉自动监控 188
一、实训目的 188
二、设备组成 188
三、工艺过程与控制要求 188
四、设计参考 189
附录A 本教材对应的国家资源库课程学习步骤 193
参考文献 194
前 言
前 言
随着工业自动化水平的迅速提高和计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高。种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，一旦被控对象有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致其价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员有变动，则必须由相对不那么熟悉软件具体设计情况的人接替，进行源程序的修改，因而更是提高了难度。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制要求任意组态，高效完成终的自动化控制任务。
组态（Configuration）即模块化组合。通用组态软件的主要特点如下。
（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不用进行很多修改就可以方便地完成软件的更新和升级。
（2）封装性（易学易用性）。通用组态软件所能完成的功能，都以一种方便用户使用的方法包装起来；对于用户，不用掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地实现一个复杂工程所要求的所有功能。
（3）通用性。每个用户都可根据工程的实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（智能仪表、智能模块、板卡等）的 I/O Driver和开放式的数据库及画面制作工具，就能完成一项既能显示动画效果、实时处理数据、显示实时和历史数据和曲线，又具有多媒体功能和网络功能的工程，而且不受行业限制。
作为当今工业生产运行监控的核心技术，组态控制技术将机械技术、电工电子技术、PLC技术、变频器技术、触摸屏技术、网络通信技术、传感器技术、信息技术等融为一体，在汽车制造、机械加工、食品加工、家用电器、石油化工、建筑材料等领域有着广泛的应用。
基于上述背景，并以高职机电一体化技术及相关专业人才培养方案为依据，我们组织了本书的编写。编者在全书编写过程中特别注重专业实践能力的培养，理论紧密联系实际，强调动手能力，同时兼顾知识的拓展与深入，在基本理论的基础上扩展了实际任务内容和拓展内容，以进一步提升学生的专业实践能力，为培养高素质技术技能型人才打下坚实基础。
本教材依据现代职业教育的特点，在深入研究“工学结合”人才培养模式的基础上，实施“以工作过程为导向”的模块化项目教学的课程改革模式，以完成实际工作任务为主导，重点培养学生的实践动手能力和自主学习能力，进而提高学生分析问题和解决问题的职业能力。模块化项目教学方法有利于培养学生的学习兴趣，突出能力本位，彰显职业教育特色。本教程以提升学生职业能力和综合素质为目标来设计课程教学内容和技能培训方案，力求把相关课程建设成为理论实践一体化的综合性核心课程。本书配备的教辅资源主要包括电子教案、授课计划、PPT、习题库及相关的学习网站（教学资源库），学习网站使用方法见本书附录A。
本教程由安徽机电职业技术学院电气工程系机电一体化教研室负责编写，曾劲松任主编，赵晓莹任副主编。具体编写分工为：曾劲松编写了项目1、项目2、项目3和项目5，赵晓莹编写了项目4和项目6的实训项目1，白金编写了项目6的实训项目2，黄金霖编写了项目6的实训项目3，程晶晶编写了项目6的实训项目4，赵光艺对本书的部分图稿进行了绘制与整理。本教程由曾劲松副教授统稿，由武昌俊教授主审。
本教程在编写内容上做了一些新的尝试，力图有所突破，是否成功，有待检验。由于编者的学术水平和实践经验有限，错误和疏漏之处在所难免，敬请各位同行、专家和广大读者批评指正。
编者在编写本书的过程中，参阅了许多同行、专家的教材和资料，得到了不少启发和灵感，在此向他们一并致以诚挚的谢意。
随着工业自动化水平的迅速提高和计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高。种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，一旦被控对象有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致其价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员有变动，则必须由相对不那么熟悉软件具体设计情况的人接替，进行源程序的修改，因而更是提高了难度。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制要求任意组态，高效完成终的自动化控制任务。
组态（Configuration）即模块化组合。通用组态软件的主要特点如下。
（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不用进行很多修改就可以方便地完成软件的更新和升级。
（2）封装性（易学易用性）。通用组态软件所能完成的功能，都以一种方便用户使用的方法包装起来；对于用户，不用掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地实现一个复杂工程所要求的所有功能。
（3）通用性。每个用户都可根据工程的实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（智能仪表、智能模块、板卡等）的 I/O Driver和开放式的数据库及画面制作工具，就能完成一项既能显示动画效果、实时处理数据、显示实时和历史数据和曲线，又具有多媒体功能和网络功能的工程，而且不受行业限制。
作为当今工业生产运行监控的核心技术，组态控制技术将机械技术、电工电子技术、PLC技术、变频器技术、触摸屏技术、网络通信技术、传感器技术、信息技术等融为一体，在汽车制造、机械加工、食品加工、家用电器、石油化工、建筑材料等领域有着广泛的应用。
基于上述背景，并以高职机电一体化技术及相关专业人才培养方案为依据，我们组织了本书的编写。编者在全书编写过程中特别注重专业实践能力的培养，理论紧密联系实际，强调动手能力，同时兼顾知识的拓展与深入，在基本理论的基础上扩展了实际任务内容和拓展内容，以进一步提升学生的专业实践能力，为培养高素质技术技能型人才打下坚实基础。
本教材依据现代职业教育的特点，在深入研究“工学结合”人才培养模式的基础上，实施“以工作过程为导向”的模块化项目教学的课程改革模式，以完成实际工作任务为主导，重点培养学生的实践动手能力和自主学习能力，进而提高学生分析问题和解决问题的职业能力。模块化项目教学方法有利于培养学生的学习兴趣，突出能力本位，彰显职业教育特色。本教程以提升学生职业能力和综合素质为目标来设计课程教学内容和技能培训方案，力求把相关课程建设成为理论实践一体化的综合性核心课程。本书配备的教辅资源主要包括电子教案、授课计划、PPT、习题库及相关的学习网站（教学资源库），学习网站使用方法见本书附录A。
本教程由安徽机电职业技术学院电气工程系机电一体化教研室负责编写，曾劲松任主编，赵晓莹任副主编。具体编写分工为：曾劲松编写了项目1、项目2、项目3和项目5，赵晓莹编写了项目4和项目6的实训项目1，白金编写了项目6的实训项目2，黄金霖编写了项目6的实训项目3，程晶晶编写了项目6的实训项目4，赵光艺对本书的部分图稿进行了绘制与整理。本教程由曾劲松副教授统稿，由武昌俊教授主审。
本教程在编写内容上做了一些新的尝试，力图有所突破，是否成功，有待检验。由于编者的学术水平和实践经验有限，错误和疏漏之处在所难免，敬请各位同行、专家和广大读者批评指正。
编者在编写本书的过程中，参阅了许多同行、专家的教材和资料，得到了不少启发和灵感，在此向他们一并致以诚挚的谢意。
编者
2018年3月
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