可编程控制理论（共8篇）
可编程控制理论 篇1
布鲁纳学习理论的基本观点：学习的实质是主动地形成认知结构。学习的过程分别是新知识的获得，知识的转化与评价。认知理论主要包括:人是学习的主体，学习不是通过练习和强化形成的，而是通过顿悟与理解获得;学习可以看成学生个体构建自己的认知体系的过程;教学要关心学生学习过程的主动性及学生对知识意义的建构。“可编程控制技术”是一门综合性很强的专业课，涉及电气控制、电子和网络通信等多门学科，也是现代电气技术重要的发展方向。因此，将布鲁纳认知理论应用到“可编程控制技术”的教学中，尊重学生学习的主体地位和知识的认知规律，促进学生对该课程基本知识点的掌握，完善学生专业知识体系，取得了良好的教学效果。
一、认知学习理论在该课程教学中的体现
布鲁纳说过，不论我们选教什么学科，认知理论都致力于研究教学操纵如何影响内部的认知过程。一个认知过程，即将教材知识结构转化为学生的认知结构的过程。我们的学生是高职类的，他们将来走向社会面临的就是走向工作岗位的操作一线。因此在讲解该课程时，就应将生产实践中的某一个大工程拆分成几个小的工程实例引用到该门课程中。通过这些实例教学，学生对该课程从感官认识到主观理解，从而形成一个认知过程。认知过程是一种主动、积极的建构过程，同化和顺应是建构基本环节，也是两种基本的认知方式。认知过程就是由这两种基本的认知方式组成的。我们可以将认知学习理论的教学观分为三个主要论点：加工过程论、认知结构论和学习中心论。
1. 加工过程论。
认知心理学把人脑的功能与计算机的运算程序进行类比，认为认知过程就是信息加工过程。在本学科中就是采用多种教学方法，例如教师先演示、学生模仿，然后让学生自己创新等多种方式。
2. 认知结构论。
现代认知学习理论不仅重视认知过程，而且十分重视认知结构。奥苏倍尔认为有意义的学习就是把新知识和原有知识联系起来，将新知识纳入学习者原有的认知结构之中。教材只是作为学生学习该课程的一个参考，不是唯一的学习来源，因此在讲课过程中并不是照本宣科，应该教学生如何去理解(掌握)，且会用所学知识来解决实际问题。这才是教学的真正目的。
3. 学生中心论。
认知心理学家认为，只有认知因素(包括认知结构和认知过程)才是决定学习效果和学习效率的直接因素。基于此，我们可以从中得到的启发是：在创造学习的外部条件时，必须以内部的认知规律为前提;改革传统的教学方法;树立教学目标的新概念;重视内在的认知动机的作用。你给学生创造了再先进的实验室，提供再先进的设备，如果学生心思不在学习上，结果也是无用的。只有将学生引导到该课程中来，让他们对该课程产生兴趣，才能收到事半功倍的效果。
二、如何将认知学习理论与教育技术相结合
认知学习理论可以促进教育技术的发展，而教育技术的广泛应用又实现了教育的优化，因此如何将认知学习理论与教育技术相结合，成为教育技术领域广泛研究和探讨的课题。
1. 学习者为中心，促进学习者对信息的有意义和创造性的加工。
以该课程中步进指令为例，通过教授学生仿真软件的使用，在讲解完该知识点之后，让学生自行来完成一个机械手的工作过程，在此机械手的功能可以多样化，但是基本功能不能少，工作的方式也可以灵活多变，不局限于某一种，在此过程中老师只是起到一个引导的作用。这样练习，学习者在原有的认知结构的基础上通过学习、经过同化或顺应建构新的认知结构。这些都体现了以学习者为中心的原则。
2. 注意发展和培养学习者的策认知策略，提高信息加工各阶段的能力和容量。
认知策略是“学习者用以支配自己的心智加工过程的同部组织起来的技能”，是处理内部世界的能力。例如本课程除了一个仿真软件外，还有一个学习型软件，可以通过软件自带的一些练习，让学生来不断巩固所学知识。
3. 重视学生元认知能力的培养。
根据认知学习理论，教学强调学生相互之间的相互合作，合作学习可促进学习者的意义建构，培养学生的元认知能力。当学生踏上工作岗位之后，他们的工作不是靠一个人就能完成的，而是一个团队的合作才能完成的，所以在课堂就可以给他们营造这样一种氛围和环境，让他们树立团队合作的精神。
这样就可以收到以下效果：(1)学生相互之间的合作、交流有助于学生建构起新的、更新层次的知识结构;(2)在交流过程中，学习者的想法、解决问题的思路被明确化和外显化，学生可以更好地对自己的理解和思维过程进行监控;(3)在学习者为解决某个问题而进行的交流中，他们要实现对问题的共同理解，建立合适的问题空间表征，而这是解决问题的关键。
4. 发挥教学媒体的认知作用。
媒体的教学应用是教育技术研究与实践的重要内容之一。随着教育教学理论与教育改革的进展，在教学实践中，传统的以教师为中心的教学模式逐步被以学习者为中心的教学模式所取代，重视学习者的学习过程、认知过程成为共识。认知学习理论要求学生应从多个角度、多个层次来理解知识的丰富含义及其复杂性，所以学习必须有丰富的信息资源来支持。因此，发挥教学媒体的认知作用是十分重要的。例如现在的课堂很多都是多媒体、一体化教学，有的甚至都有互联网，这样学生的信息来源就丰富了。另外，在学生宿舍、电子阅览室，都给学生提供了上网的条件，让学生随时随地快速地进行信息的查询和了解。
参考文献
[1]吴红骏, 赵洁.运用认知学习理论改革远程开放教育的教与学.电化教育研究, 2000, 8.
[2]郑华.运用多媒体提高学生认知能力.中小学电教, 2000, 3.
[3]莫文琴, 晋芳.认知理论应用于“光电检测技术”课程的探索与实践.电化教育研究, 2012, 04.
可编程控制理论 篇2
1 工艺流程
艾码吊具由吊具泵、旋锁机构、伸缩机构、侧移辅助机构等组成。吊具泵由2台电压、功率的电机驱动2台派克液压泵，为其他机构运行提供液压动力；电机的启动和停止主要由轮胎吊AC80 PLC控制。旋锁机构的主要功能是在装卸集装箱时完成对集装箱的锁紧和释放。该装置分为开锁和闭锁状态，由电磁阀驱动开闭锁油缸，油缸通过拉杆的拖动改变锁头位置，锁头到位后由开锁和闭锁限位检测锁头状态。伸缩机构的主要功能是根据集装箱的尺寸调整吊具伸缩梁。该装置分为20英尺、40英尺、45英尺等3个工作尺寸，靠电磁阀驱动伸缩油缸，油缸通过伸缩拉杆的拖动改变伸缩梁位置；限位检测伸缩梁到位后，由进退销锁住，以免伸缩梁位置改变。侧移辅助机构能够微调吊具位置，以便司机抓箱。该机构依靠电磁阀驱动液压油缸实现动作控制，无限位检测，由司机根据需要操作。
艾码吊具可以左右平移各，左右旋转各5€埃舷乱贫鳎视糜谧靶？0英尺、40英尺和45英尺集装箱。
2 控制方案
2.1 控制系统
艾码吊具原电控系统中的电磁阀控制主要由8块逻辑电路板实现，PLC控制系统设计采用PLC替代电路板来控制吊具各机构电磁阀。由于电磁阀的工作电流较大，为保护PLC，在PLC输出点与电磁阀之间使用中间继电器，并采用独立电源为PLC和电磁阀等提供电压为的电源。
2.2 输入输出信号
（1）命令信号 命令信号指司机发出的请求信号，其经过AC80变频器和中间继电器后，由垂缆传输到吊具控制箱内；采用交流电，包括开锁、闭锁、20英尺位置、40英尺位置、45英尺位置等5种命令信号。
（2）检测信号 检测信号指吊具各机构的限位信号，采用直流电，包括左右闭锁、左右开锁、顶销信号、左右20英尺、左右40英尺、左右45英尺、左右进销、左右定位销退销、1号吊具泵运行、2号吊具泵运行等共计20种信号。
（3）电磁阀驱动信号 电磁阀驱动信号包括左右闭锁、左右开锁、左右快伸、左右慢伸、左右快缩、左右慢缩、左右定位销退销等共计14种开关信号，采用直流电。
（4）显示信号 显示信号指吊具反馈到轮胎吊司机室的信号，用于指示吊具状态和控制轮胎吊运行。该信号需将直流电转换成交流电信号，包括开锁指示、闭锁指示、左侧顶销、右侧顶销、20英尺位置、40英尺位置、45英尺位置等7种信号。
3 硬件选型和设计
3.1 PLC选型
鉴于三菱PLC具有通信简单、编程方法直观、尺寸较小、安装灵活、运算速度较快、性能稳定、价格低廉等优点，选择三菱FX2N系列PLC。
（1）数字量输入点 命令信号和检测信号输入点共计25个，考虑到20%的扩展余量因素，故选择32个，采用24 V直流电。
（2）数字量输出点 电磁阀驱动信号和显示信号输出点共计21个，考虑到20%的扩展余量因素，故选择32个，采用24 V直流电。
（3）存储容量 存储容量原则上以数字输入输出点数量的15倍加上模拟输入输出点数量的100倍作为内存总字数，并额外考虑25%的余量。据此，该系统PLC存储容量大约为862.5个字，即位。
（4）运算功能 运算功能包括数字信号的逻辑运算和计时器功能。
（5）输入电源 输入电源为24 V直流电。
基于上述要求，最终选定三菱FX2N-64MR-D型PLC，采用直流输入电源，输入点和输出点各32个，最大存储位。
3.2 电 源
PLC控制系统采用原逻辑电路板控制系统电源。型号为SL20；输入端为三相交流电，电压，电流；输出端为直流电，主要提供给吊具电磁阀、限位机构和PLC。
3.3 电气信号流程
PLC控制系统电气信号流程见图1，采用绘图软件PCsELcad绘制设计电控原理图。
3.4 电控盘
根据电控原理图，制作艾码吊具PLC控制系统的电控系统（见图2）。
4 软件设计
采用三菱PLC编程软件GX Developer Version 7 开发PLC控制系统程序，操作系统为Windows 2000 SP4，程序结构主要功能块包括开闭锁功能块、伸缩功能块和侧移功能块（见图3）。
4.1 开闭锁功能块程序
4.1.1 开闭锁工作原理
吊具接到司机命令（开锁或闭锁）请求后，检测吊具顶销到位和吊具工作尺寸位置，旋锁开始动作到请求位置；检测锁头到位后将信号反馈到司机室，动作结束。
4.1.2 开闭锁程序流程
PLC控制系统开闭锁程序流程（以闭锁为例）如图4所示。
4.1.3 创新功能
在作业过程中，开闭锁限位自检模式会出现开锁和闭锁灯同时亮的情况，导致操作人员难以判断吊具的开闭锁状态。PLC控制系统通过程序实现自动显示开闭锁限位状态的功能，便于维修人员检修，对码头生产和人员安全起到一定保障作用。
4.2 伸缩功能块程序
4.2.1 伸缩工作原理
艾码吊具具有慢伸和慢缩功能，伸缩到位后，退销油缸控制金属销插入工字箱梁和伸缩梁的圆孔内，将伸缩梁定位。伸缩梁受到外力作用时，吊具尺寸不会发生改变。要改变吊具尺寸，需要将插入伸缩梁和工字箱梁圆孔内的金属销退出来，然后吊具才能进行伸缩动作。以40英尺缩20英尺为例：初始状态的吊具在40英尺位置，接到20英尺位置指令（脉冲信号）后，吊具左右两侧做退销动作，进销限位关断；检测退销到位后，左右两侧的快缩和慢缩同时得电，吊具做快缩动作；吊具离开40英尺位置后，40英尺限位断开，当吊具接近20英尺位置时，左右两侧的快缩阀和退销阀失电，慢缩阀继续得电，进销动作；油缸将销顶在伸缩梁上，吊具缓慢缩进（以免吊具进销后产生巨大冲击），直到缩至20英尺定位孔；进销到位，进销限位闭合，吊具缩动作结束。
4.2.2 伸缩程序流程
PLC控制系统伸缩程序流程如图5所示。
4.2.3 创新功能
PLC控制系统不允许吊具长时间伸缩，以免吊具在伸缩过程中卡塞后继续动作，从而起到保护吊具泵、油阀和油管的作用。
5 联机和测试
三菱FX2N PLC编程口使用圆8针通信口，通信形式为串行通信。程序下载时，将PLC电源开关调至“OFF”状态，打开对应的吊具程序，选择“PLC写入”选项。程序下载结束后，将PLC电源开关调至“ON”状态，选择“监视写入”模式即可在线观看吊具运行状态，同时可对程序进行在线修改，修改后须将程序变换后再保存。
测试系统时，首先在模拟操作台上对硬件线路和程序功能进行测试，然后在吊具上进行程序伸缩功能测试，最后在轮胎吊上进行程序全部功能测试和调试，经过空载试车、重载试车后正式投入使用。
测试结果表明，PLC控制系统不仅能够实现吊具的开闭锁、定位伸缩和侧移功能，而且能够实现开闭锁限位自检模式等新功能；系统性能稳定，故障率低，能为码头生产提供可靠保障。
6 结束语
轮胎吊艾码吊具PLC控制系统利用PLC软件程序系统取代集成电路板的硬件控制系统，有助于降低设备故障率，提高设备运行的稳定性和可靠性；同时，该系统抛弃昂贵的艾码逻辑控制板，大大降低维修成本，在吊具控制系统中具有良好的推广价值和应用前景。目前，该控制系统已成功应用于青岛前湾集装箱码头的18台艾码吊具上。与原逻辑电路板控制系统相比，PLC控制系统每年可为每台艾码吊具节约维修成本元人民币，增收利润约元人民币。
参考文献：
[1] 李琳，徐笑梅，程文明，等. 集装箱吊具的型式和应用[J]. 铁道货运，2003（1）：33-36.
可编程控制器控制系统设计途径 篇3
设计一个PLC控制系统有多种途径:可以在原有的继电器-接触器控制系统基础上加以改造, 形成PLC的控制系统, 就是所谓的经验设计法。顺序控制设计法则是一种典型的PLC顺序控制程序设计方法, 它以顺序功能图来描述控制系统的控制过程, 是一种先进的设计方法。另外, 逻辑设计法也是一种针对数字量控制系统的常用设计方法。在PLC控制系统的设计中, 应该最大限度的满足生产机械或生产流程对电气控制的要求, 在满足控制要求的前提下, 力求PLC控制系统简单、经济、安全、可靠、操作和维修方便, 而且应使用系统能尽量降低使用者长期运行的成本。
1.1 PLC控制系统设计的基本步骤
1.1.1 拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形势来确定, 它是整个设计的依据。
1.1.2 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。
1.1.3 选定PLC型号
1.1.4 编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图。
1.1.5 根据系统设计的要求编写软件规格说明书, 然后再用相应的编程语言进行设计。
1.1.6 了解并遵循用户认知心理学, 重视人机界面的设计, 增强人与机器之间的友善关系。
1.1.7 设计操作台、电气柜及非标准电器元部件。
1.1.8 编写设计说明书和使用说明书。
1.2 PLC控制系统设计的内容
PLC的控制系统设计是指根据控制系统硬件结构和工艺要求, 使用相应的编程语言, 对用户控制程序的编制和相应文件的形成过程。
在系统硬件设计基础上, 根据生产工艺的要求, 分析各输入/输出与各种操作之间的逻辑关系, 确定检测量和控制方法。并设计出系统中设备的操作内容和操作顺序。对于比较复杂的系统, 可按物理位置或控制功能将系统分区控制。比较复杂的系统一般还需要画出系统控制流程图, 用以清楚表明动作顺序和条件, 简单系统一般不用。
熟悉编写语言和编写软件是进行程序设计的前提。这一步骤的主要任务是根据有关于手册了解后所使用的编程软件及其操作系统, 选择一种或几种合适的编写语言程序语言形式, 并熟悉其指令系统和参数分类, 尤其注意那些在编程中可能要用到的指令和功能。
熟悉编程语言最好的办法就是上机操作, 并编制一些试验程序, 在模拟平台上进行试运行, 以便详细的了解指令的功能和用途, 为后面的程序设计打下良好的基础。
定义参数表:数表的定义包括对输入/输出、中间标志、定时器、计数器和数据区的定义。参数表的定义格式和内容根据系统和个人爱好的情况有所不同, 但所包含的内容基本是相同的。程序编制开始以前必须首先定义输入/输出信号表。主要依据PLC输入/输出电气原理图。每一种PLC的输入点编写和输出点编写号都有自己明确的规定, 在确定了PLC型号和配置后, 要对输入/输出编号 (地址) , 并编制成表。
如果有操作系统支持, 尽量使用编程语言高级形式, 如梯形图语言。在编写过程中, 根据实际需要, 对中间标志信号表和存储单元表进行逐个定义, 要注意留出足够的公共暂存区, 以节省内存使用。由于许多小型PLC使用的是简易编程器, 只能输入指令代码。梯形图设计好后, 还需要将梯形图按指令语句编出代码程序, 列出程序清单。在熟悉所选的PLC指令系统后, 可以很容易地根据梯形图写出语句表程序。
系统的测试:测试时先从各功能单元入手, 设定输入信号, 观察输入信号的变化对系统的作用, 必要时可以借助仪器仪表。各功能单元测试完成后, 再连通全部程序, 测试各部分的接口情况, 直到满意为止。系统的测试可以在实验室进行, 也可以在现场进行。如果是在现场进行测试, 那就要将PLC与现场信号隔离, 以免引起事故。上面的内容中每个方面都是系统设计中不可缺少的环节, 要设计一个好的系统程序, 必须要做好每一个环节的工作。
2 PLC控制程序的设计方法
在了解控制程序的设计方法, 就要实际编写PLC程序了。编写PLC程序和编写其他计算机程序一样, 都需要经历以下的过程。
2.1 对系统任务的分块。
分块的目的就是把一个复杂的工程, 分解成多个比较简单的小任务。这样就把一个复杂的问题化为多个简单的小问题, 以便于编制程序。
2.2 编制控制系统的逻辑关系图。
从逻辑关系图上, 可以反映出某一个逻辑关系的结果是什么, 这一结果又应该导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准, 也可能是整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象的活动, 也反映了输入与输出的关系。
2.3 编制PLC程序并进行调试。
在制PLC程序, 除了要注意程序要正确、可靠外, 还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改等。编好一个程序块要进行模拟实验, 这样便于查找问题, 便于及时修改, 最好不要整个程序完成后再找问。
2.4 制作控制台与控制柜。
在编完程序之后, 就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候, 这项工作也可以和编制程序并进行。在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量, 规格必须满足要求。设备的安装必须注意安全、可靠。比如说屏蔽问题、接地问题等问题必须妥善处理。
2.5 现场调试。
现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计很难说不经过现场调试就能使用。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处;只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序矛盾之处;只有进行现场调试才能最后实地测试和最后调整控制电路和控制程序, 以适合控制系统的要求。
2.6 编写技术文件并进行运行。
进过现场调试以后, 控制电路和控制程序基本被确定了, 整个系统的硬件和软件基本没有问题了。这时就要全面整流技术文件, 包括整理电路图、PLC程序、使用说明及帮助文件。到此工作基本结束。
摘要：本文概括总结了PLC控制系统设计的几种途径, 指出了PLC控制系统设计的内容, 并概述了PLC控制系统的设计方法。
可编程控制理论 篇4
1 冶金原料吊车与PLC及其特点
PLC即可控制编程器, 它是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置, 它采用可以编制程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体, 易于扩展其功能的原则而设计[1]。特点就在于可靠性高, 抗干扰能力强;配套齐全, 功能完善, 适用性强;易学易用, 深受工程技术人员欢迎;统的设计、建造工作量小, 维护方便, 容易改造;体积小, 重量轻, 能耗低。正因为如此, PLC在工程机械行业的应用范围非常广泛。
2 基于PLC的冶金原料吊车控制系统设计
2.1 设计原则和设计过程
使用PLC对冶金原料吊车进行电气控制, 最终目的是提高机械的工作效率, 提高产品的工艺质量, 但是应满足以下设计原则:保证控制系统的安全、可靠, 这是首要的原则, 冶金行业具有特殊性, 安全直接关乎到职工的生命;PLC应力求简单, 适用, 经济, 但前提是满足控制的需要;适合操作人员, 因此进行PLC设计或PLC改造应深入现场进行调查研究, 搜集资料, 协同解决设计中出现的各种问题[2]。
设备的选择主要是按钮、操作开关、限位开关和传感器等, 以及输出设备 (如继电器、接触器、信号灯等执行元件) 何输出设备驱动的控制对象 (电动机、电磁阀等) ;PLC的参考因素是机型、容量、I/O点数 (模块) 、电源模块以及特殊功能模块的选择等, PLC是PLC控制系统的核心部件, 对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。
2.2 系统总体结构
冶金原料吊车的控制系统由PLC、接近开关、挡铁、手操设置、中间继电器、交流接触器和运行状态指示组成, 其电机采用交流可控硅控制。总体结构如图1所示。
PLC是完成对设备控制操作的关键部件, 主要实现对定位信号的采集以实现对吊车的自动控制。本文中选择型号为FX2N-48MT-001的PLC, 其特点是交流220V电源 (自身可输出24V) 、晶体管输出。外围机械控制设置是为了在吊车运行发生故障时, 需要将吊车由自动换为手动方式, 通过手动按钮调整吊车的运行;机械运行状态指示屏现实吊车的运行状态, 包括吊车本身和各个吊篮;吊车的左右、前后及上下运动分别由三相交流电动机M1、M2、M3拖动, 电机的调速控制由交流可控硅完成;吊车定位信号的发送采用接近开关和挡铁感应的方式, 即吊车在做上下运动时, 在吊篮的交接处焊接一块挡铁, 当吊篮做上下运动时, 接近开关感应到挡铁的存在时, 会向PLC发出定位信号;同时当吊车吊篮平行运行时, 沿水平方向在每个停车位分别焊接一个挡铁, 当吊车运行到挡铁位置时, 接近开关感应到挡铁的存在向PLC发出定位信号, 以此来实现对吊篮的定位控制。
2.3 硬件设计
主要有以下: (1) 控制台。3个控制台 (功能基本相同) 上主要有:大车、小车、吊钩控制开关及调速电位器, 自动手动转换开关, 自动对中“孔道选择”波段开关, 自动投入按扭。 (2) 光电开关与限位开关。在大车轨道上安装3个光电开关, 在小车轨道 (即大车横梁) 上安装两个光电开关。光电开关的常开触点接入PLC, 当安装在大、小车上的反光板对中光电开关时, 对应常开触点闭合。 (3) PLC与变频器PLC选用三菱公司的微型机FX2N-48MT-001, 整体式结构, 自带24伏直流电源, 48个开关量输入, 32个开关量输出, 梯形图编程。变频器选择SANKEN公司的SVS-352型, 输出频率范围0～60Hz, 频率输出有两种控制方式:电压控制和两个设置频率逻辑量控制。其余逻辑输入信号有:运行、反相、急停和复位。 (4) 触摸屏。本案中触摸屏是作为显示和控制的终端设备, 显示各被控设备的工作状态。选用欧姆龙的NS系列触摸屏。 (5) 旋转编码器和PG卡。这两者实现闭环运行。旋转编码器与电动机同轴连接, 对电动机进行测速。变频器通过与电动机同轴连接的旋转编码器和PG卡, 完成速度检测及反馈, 形成闭环系统。两者的关联通过旋转编码器输出的AB两相脉冲, 该脉冲还会输出给PG卡, PG卡再将此反馈信号送给变频器内部, 以便进行运算调节[3]。PG卡选择欧姆龙产3G3FV-PPGB2, 光电编码器选择SZGM-01。
3 结语
实际应用中, 可以通过常规电气元件, 变频等多种方法实现对吊车的控制。现代技术的发展使得多种技术的结合已经成为现实。本文根据冶金原料吊车的设计要求, 设计了基于
PLC的吊车控制系统, 该系统能实现吊车在各个投料孔的自动运行, 以及行车的前后, 吊篮的上下、左右运行。通过系统的实际运行发现基于PLC的行车控制系统可靠性好, 大大提高了生产效益, 具有很大的推广价值。
摘要：冶金行业对原料吊车的控制要求较高, 借助PLC可以实现吊车安全, 经济, 有效率的运行。全文首先分析了冶金原料吊车的应用以及PLC及其特点。随后分四个步骤分析了基于PLC的冶金原料吊车控制系统的设计:设计原则和过程;系统总体结构;硬件设计;PLC控制线及程序设计。
关键词：PLC,冶金原料吊车,控制
参考文献
[1]李自强.可编程控制器 (PLC) 在M JTR堆厅吊车控制系统中的应用[J].核动力工程, 2004 (2) .
[2]岳浩东.基于PLC的行车控制系统设计[J].中国仪器仪表, 2006 (4) .
可编程控制器在电气控制中的应用 篇5
可编程控制器主要是应用在包括机械工程学科、自动控制器学科以及工业自动化学科等多种工业控制学科领域中的一种可编程的控制器。目前, 可编程控制器凭借其具有的控制工作稳定, 控制水平高能力强以及抗感染能力高的特点被广泛运用在社会多个不同领域中, 极大的提高了人们的生活质量和推动了国家工业领域控制技术的发展。为了能够更加深入的了解可编程控制器在电气控制中的应该效果, 本研究对可编程的概念、发展概况、在电气控制中应用概况以及未来的发展前景进行分析。
1 可编程控制器 (PLC) 简介
1.1 概念
可编程控制器 (PLC) 是一种通用控制器, 其产生的基础是计算机本身具有微处理能力, 该控制器通过利用计算器的多种技术对设备运行进行计算、定时和控制, 使控制设备能够按照人的需求完成各种运行需要[1]。可编程控制器在刚开始出现时其控制能力仅包括逻辑运算、计数以及顺序控制等几个功能。但是, 时下的可编程控制器均在科学技术的不断升级和完善后拥有更多的功能, 能够满足包括家庭自动化应用、公共事业应用以及商业和工业等在内的多个不同领域在的应用需求, 在为人们生活提供更多便利和推动社会自动化和只能化发展发挥着极大的推动作用。
1.2 发展概况
可编程控制器 (PLC) 在未出现之前, 社会生产各大领域的控制系统大多由继电器和接触器进行控制, 虽然该控制系统在设备的控制方面也发挥着一定的控制作用, 但是由于该系统除了需要通过固定连接硬件来完成控制目标之外, 其体积还非常庞大, 在使用过程中还存在耗电大、寿命短以及故障发生率高的缺点。而可编程控制器 (PLC) 却具有体积小、使用寿命长、故障发生率较低、比较灵活以及操作简单方便的特点, 因此, 在可编程控制器 (PLC) 推出后很短一段时间内就直接取代继电器和接触器进控制系统, 成为多个控制领域的主要控制设备。
2 可编程控制器在电气控制中的应用
2.1 特点
可编程控制器 (PLC) 得以在多个不同领域广泛应用的根本原因在于该控制器具有诸多优点:1) 编程方式简单且快捷;2) 安装和维修操作均比较简单和方便;3) 具有极高的抗干扰性能;4) 耗电小, 能降耗;5) 体积小, 易携带和移动;6) 工作稳定, 具有极高的可靠性;7) 系统设计、编辑、升级以及调试所需时间少, 周期比较短, 不影响控制工作。
2.2 主要应用范围
可编程控制器常见控制形式及其在电气控制中的应用方向主要有:1) 开关控制。相对于传统的继电器控制方式而言, 可编程控制器能够同时实现顺序和逻辑两种控制, 且能够在多台设备中同时进行控制[2];2) 分散控制。指的是在不同的控制对象中全部安装可编程控制器, 这些可编程控制器通过相互之间传递的信号进行联合控制;3) 模拟量控制。其具体应用方向主要于“量”的变化, 如流量的变化、温度的变化以及液位的变化等;4) 集中式控制。是相对与分散控制而言的一种控制方式。具体是由一个功能强大的可编程控制器对所有设备进行监视和控制。
2.3 典型运用
可编程控制器 (PLC) 在电动机运行控制中主要对电动机启动与停止、正传与反转、连续运行与分时启动等进行控制。但是由于可编程控制器属于工业型控制设备, 所以CPU只能对电平信号进行处理, 而这些电平信号能够顺利进入到编程控制器输入接口或者输出接口处的电路, 使电平转换得到有效实现, 连接至可编程器输入接口处输入构件多数都为开关、传感器或按钮等, 而输出接口处则直接与被控制对象连接, 被控制对象主要包括电动机、电磁阀、指示灯及接触器等。可编程控制器输入接口或输出接口具有显著性的观点滤波和观点隔离作用。在整个电动机运行控制中, 能够进入到内部D/A转换器或者A/D转换器, 使数字量和模拟量转换得到实现。例如, 图1为两台电动机在可编程控制器控制下呈现出分时启动状态时形成的梯形示意图, 图2为I/O接线示意图。从梯形示意图中可知, 当启动键按下时, (1) 号电动机呈现运行状态, 10秒后, (2) 号电动机能够自动开启, 并与 (1) 号电动机同时运行, 当停止键按下时, 两台电动机则同时停止运行。可编程控制器在电机控制方面的应用有很多, 涉及工业、商业、楼宇等领域。其中在商业楼宇中应用也较为典型, 例如楼宇内电梯主要是由电机驱动, 而电机则受控于可编程控制器。通过可编程控制软件, 能够实现电梯自动化控制, 与接触控制器相比, 可编程控制器运行控制更为可靠, 结构设计较为简单, 外部接线程度有所简化, 只有对程序进行修改, 就能增加或者更改控制器的控制功能。再者, 电梯在运行过程中, 可编程控制器能够进行自动化故障检测, 并显示清晰的报警信号, 使得电梯运行安全性得到有效提高, 同时为电梯维护、检修提供很大方便。
3 可编程控制的未来发展方向分析
随着可编程控制器不断发展, 其在日常生活领域中的应用越来越广泛。例如, 可编程控制器在自动化楼宇照明系统、水循环系统及变电系统等控制上均得到有效应用, 不仅能够对这些楼宇系统进行有效控制, 同时能够对系统功能进行严密监察和检测, 一方面能够使机电设备能源消耗量有所降低, 另一方面能够提高机电设备投资效益。在电子技术不断发展背景下, 电子产品呈现出多样化状态, 日常生活动所使用的冰箱、洗衣机及空调等均通过可编程控制器进行控制。例如, 洗衣机在运行过程中, 可编程控制器能够对洗衣机的启动、进水、清洗、脱水及排水等功能进行有效控制, 实现了洗衣机的全自动化。在科学技术和电子产品不断发展和更新的时代, 可编程控制器应用领域将更加广阔, 自动化控制程度将不断提高。
4 结论
可编程控制器具有编程简单、维修便捷、耗能量少、运行稳定、抗干扰性强等优点, 在电气控制中得到广泛的推广和应用, 使得电气运行控制安全性、可靠性得到有效提升, 对电气自动化控制发展具有重要意义。
参考文献
可编程控制理论 篇6
1 全自动洗衣机的控制系统
全自动洗衣机的洗衣桶 (外桶波轮式) 和脱水桶 (内桶) 是以同一中心安放的, 外桶固定, 作盛水用, 内桶可以旋转, 做脱水 (甩干) 用, 内桶的四周有很多小孔, 使内外桶的水流相通, 该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来控制, 进水时, 通过电控系统使进水阀打开, 经进水口将水注入到外桶, 排水时通过电控系统使排水阀打开, 将水由外桶排出到机外, 洗涤正转, 电机驱动波盘正、反转来实现, 此时脱水桶并不旋转。脱水时, 通过电控系统将离合器合上, 由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作, 停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。
2 控制要求 (按照标准洗涤时间参数控制, 用户可以自行更改参数)
接上电源, PLC上电投入运行, 系统处于初始状态, 准备好启动。
(1) 按下启动按钮, 洗衣机机箱外桶进水, 进水到满水限位开关处停止。 (2) 洗衣机的电机带动外桶旋转, 正转5秒, 停1秒, 反转5秒, 停1秒, 如此循环10分钟 (50个周期) 进行清洗。 (3) 排水到低水位限位开关。 (4) 排完水后电控系统将电机与内桶离合器全上, 2秒之后自动脱水, 内桶旋转进行脱水3分钟 (5) 第一次脱水完毕后系统自动进水, 重复清洗与脱水过程。总过程3次大循环。 (6) 3次循环后系统报警5秒种, 同时电机停止旋转。 (7) 任何过程都可以按手动停止按钮进行停止。
3 全自动洗衣机操作I/O分配表及定计时器说明
3.1 I/O分配表
输入:
SB1-X20启动按钮
SB2-X21停止按钮
SQ1-X22满水限位开关
SQ2-X23低水限位开关
SB3-X24手动排水按钮
输出:
YV1-Y0进水电磁阀
KM1-Y1电机正转 (脱水) 接触器KM2-Y2电机反转接触器
YV2-Y3排水电磁阀
YC1-Y4内桶脱水电磁离合器KM3-Y5报警蜂鸣器
3.2 定时器与计数器说明
3.3 各步进状态说明
S0初状态;S20进水状态;S25排水状态
S21正转洗涤状态;S22正转结束停止状态;S26离合器合上状态
S23反转洗涤状态;S24反转结束停止状态;S27脱水状态
4 洗衣机编程指令表 (FX2N系列) (见图1)
5 小结
PLC控制在生产实践中经常见到, 不同厂家都有其自己类型的PLC产品。在电气控制的教学中PLC也是一门主干课程。通过设计一台全自动洗衣机, 让学生对PLC的实用性更加了解, 这对提高学生的学习兴趣有很大的帮助。本设计若付诸如生产, 也会方便人们的日常生活
参考文献
[1]郁汉琪.可编程序控制器原理及应用[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[2]林庭双.电气控制与PLC[M].郑州:黄河水利出版社, 2007.
可编程控制理论 篇7
根据1987年国际电工委员会 (International Eleetro technical commission, 简称IEC) 颁布的新标准, 可编程控制器是一种“数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境而设计。它采用可编程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令, 并通过数字模式或模拟模式的输入、输出, 控制各种类型的机械或生产过程。而有关外围设备, 都应按照易于与工业系统联成一个整体, 易于扩充其功能的原则设计”。
可编程控制器诞生于20世纪60年代末期, 是由美国通用汽车公司为汽车制造过程中的工业控制应用而设计制造的。由于早期的可编程控制器设计的基本思想是结合计算机的灵活、通用以及完善的功能和继电器控制系统的操作简便、价格低廉等优点, 生产一种替代继电器实现逻辑控制的新型制动化控制装置, 因此最初称其为可编程逻辑控制器, 英文全称为Programmable Logic Contro11er, 简称PLC。
1.1 可编程控制器的特点
与传统控制系统相比, PLC具有以下特点:
(1) PLC采用模块化结构, 有丰富的1/0接口模块和定制模块, 可根据需要对控制程序进行调节, 具有很好的柔性。
在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下, 不必改变PLC的硬设备, 只需改变程序就可满足需求。因此, 除单机控制外, PLC在柔性制造单元 (EMC) 、柔性制造系统 (FMS) , 以至工厂自动化 (FA) 中也被大量采用。
(2) 具有高度可靠性, 抗干扰能力强, 能适用于当今富于变化的工业环境。
可靠性是PLC使用者最关注的品质特征, 目前市场上的PLC产品的平均无故障时间都大大超过国际电工委员会规定, 其产品的性能稳定, 能大大提高生产设备的运行效率, 因此是一种高度可靠的工业产品。
(3) 编程简单且功能完善。现代PLC功能强大, 且采用梯形图语言进行编程, 这一点与继电器十分类似, 操作起来非常简单, 不具有高技术难度, 通用性强, 便于推广。此外, PLC不仅适用于离散型开关量控制系统, 也能运用于连续的流程控制系统, 大大提高了设备的控制水平和运行效率。
1.2 可编程控制器的结构和工作原理
1.2.1 PLC的基本结构
可编程序控制器主要由输入模块、CPU模块、输出模块、编程装置和电源几大部分组成。PLC基本结构见图1。
1.2.2 PLC的工作原理
PLC的一个扫描周期分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在整个运行过程中, 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段, 并及时接收外来控制指令。此外, 除了分三阶段完成一个扫描周期, PLC还会对各输入点、输出点、存储器和主机等各组件进行自我故障诊断。若某一组件出现故障, PLC会立即启动关机程序, 保护仪器, 等待技术人员根据信息进行维修。若无故障, 则继续下一轮扫描。以此不断重复以上工作, 直到用户输入停机指令或停电才停止工作。
2 模糊控制概述
模糊控制技术来源于模糊理论。模糊理论是1965年由美国控制专家、柏克莱加州大学电气工程系的L.A.Zadeh教授创立。主要包括模糊推理、模糊逻辑和模糊控制等几方面的内容。
1974年和1980年, 英国的E.H.Mamdani以及丹麦的L.P.Holmblad和Ostergard分别运用模糊逻辑、模糊推理和模糊控制成功地实现了蒸气机控制, 并使模糊控制器在水泥窑炉中成功应用。他们的创举标志着模糊控制应用于工业控制的开始和模糊控制器的商业化进程。
2.1 模糊控制原理
模糊控制 (FUZZY) 技术是一种由多学科知识综合运用、理论性很强的科学技术, 其涉及计算机科学、人工智能、模糊数学、自动控制等多门学科。
模糊控制是一种智能控制方法, 特别适用于具有强耦合特性的复杂系统, 是一种基于语言规则和模糊推理对人的思考判断思维方式进行模拟的智能控制模式。运用这种模式不需要精确建立被控对象的数学模型, 只需要收集专家和相关技术人员的控制经验, 将其加以总结和归纳, 然后将人的经验控制策略转化为FUZZY控制规则, 由相关模块负责实现。
2.2 模糊控制特点
(1) 无需知道被控对象精确的数学模型。不需要对被控对象建立精确的数学模型。但是, 个人的经验是有限的, 因此, 仅仅依赖于有限的经验来确定参数是不够的, 为此, 需要我们简化模糊控制模型, 配合使用现有的控制理论, 以强化模糊控制的使用效果。
(2) 具有良好的适应性和鲁棒性。模糊控制可对不确定的或者非线性系统进行有效控制, 对系统的参数变化有很强的鲁棒性 (Robustuess) 。
(3) 控制规则易被理解;由于模糊控制是在归纳总结专家和技术人员的经验的基础上, 反应人类思维的智能控制, 因此, 其运作原理类似于人的思维方式, 对于使用者来说容易理解和接受。
模糊控制系统是一种具有闭环结构的数字控制系统, 其结构与传统的计算机控制系统非常相似, 区别在于前者采用了模糊控制器。模糊控制器 (Fuzzy Controller) 简称FC, 又被称为模糊逻辑控制器 (FLC) 。模糊控制器主要由知识库、推理机、接模糊接口和模糊化接口四部分组成。
2.3 模糊控制器的结构
(1) 模糊化接口。模糊化接口的功能主要体现在将输入信号的数值准确映射到相应的输入论域之上的量程转换和将精确量转化为模糊量的模糊化处理两个方面。
(2) 知识库。知识库包括数据库和模糊规则库两部分, 包含模糊控制应用领域方面的信息。其中, 数据库能够向推理机提供所有规则库中使用的全部模糊子集的定义, 使模糊控制器的推理过程顺利进行。模糊规则库存放基于归纳总结的专家和技术人员的经验而制定的模糊控制规则。模糊控制规则的准确与否直接关系到模糊控制器控制性能的优劣。
(3) 推理机。推理机主要依据模糊控制规则推到控制输出。
(4) 接模糊接口。接模糊接口可将模糊量转换为精确量。接模糊接口通过量程转换和接模糊完成这一转换过程。
3 可编程控制器在模糊控制中的应用
3.1 模糊控制运用的特点
PLC具有编程简单、运用灵活、可靠性高、抗干扰能力强等一系列优点, 但是随着被控系统规模的不断扩大, 以及被控对象的越来越复杂, 传统的PLC控制系统已经不能满足新的控制要求, 因此, 将模糊控制引入PLC控制系统非常必要。将PLC应用于模糊控制是现代自动控制系统的发展趋势之一。
PLC控制器是模糊控制的一种, 其功能指令非常强大, 能够结合可制定的功能模块, 实现复杂的过程控制, 弥补当前许多工业对象精确的数学模型难以获取的缺点。模糊控制与PLC的结合能够充分利用PLC的多功能、灵活且适应性强等优势, 有效提高控制系统的智能化程度。
3.2 模糊控制算法的PLC运用与实现
实时控制工作中, 模糊控制首先是将得到的输入量量化到输入量语言变量模糊论语中, 然后去根据量化的结果元素, 进行查表, 进而求出控制量的清晰值。如, 可以将输入输出量域设置为5档, 可表示为:{-2, -1, 0, 1, 2}, 隶属函数为三角形函数, 通过此函数可以方便的得到输入语言变量赋值标和模糊控制方式。
控制系统中, 首先将量化因子置入PLC中, 利用A/D模块将输入量采集到PLC中, 然后用A/D模块实现模糊控制, 模块化编程方法需要以下程序:1) 模块转换, 运用可编程控制器编程时, 需将测输入量、设定值和其他输入参数进行标准化处理。也就是运用程序转化为PLC能够识别和处理的数据;2) 定时检测, 通过计算E, EC和等比参数q, 通过定时中断的方法完成对E, EC, q的计算。3) 模糊规则控制, 将输入模糊域元素:{NB, NS, 0, PB, PS}代换为{1, 2, 3, 4, 5}。将表中的元素由左到右、上到下的顺序依次M150—M190, 控制量的基址为:150, 偏移地址为:EC*5+E, 并根据EC和E最后得到控制的地址为:150+EC*5+E。利用基址+偏移地址查询模糊控制图, 如图2。
摘要：随着计算机技术的发展, PLC控制系统在工业生产中被广泛应用, 但是, 随着被控系对象的复杂化和被控系统规模的不断扩大, 有必要对传统的PLC控制系统进行改进, 以适应工业生产新的需求。本文在对可编程控制器进行深入研究的基础上, 分析其在模糊控制中的应用前景。
关键词：可编程控制器,模糊控制,应用
参考文献
[1]李士勇.模糊控制、神经控制和智能控制论[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1998:278-284.
[2]王凯志.用PLC实现模糊控制的两种程序设计方法[J].工业控制计算机, 2002, 15 (2) :61-62.
可编程控制理论 篇8
可参考相关组态书籍)。
技能点：PLC接线、风扇和电灯电路的改装。
难点：设备窗口是如何建立系统与外部硬件设备的连接，使得MCGS能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。
注意要点:必须具有电工安全基本知识, PLC接线时必须断电。
必要条件:电脑、可编程控制器、SC-09编程电缆。
当你坐在电脑前，如果感觉到有点热，想开一下风扇吹吹风，这时如果轻轻地点一下电脑鼠标，风扇就转起来，该多好啊;如果家人叫你把厨房的灯麻烦开一下，这时如果轻轻地点一下电脑鼠标，厨房的灯就亮了，该多好啊;学好本期的知识，你就能在电脑前，用鼠标控制风扇和电灯。如果不相信，你就动手试试看。家居组态控制分两期给予介绍，本期介绍简单的风扇和电灯的组态控制。
组态英文是“Configuration”, 其意义就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个“部件”都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格(如大小、性状、颜色等)。
组态软件常用有In Touch、MCGS、i FIX、Win CC、EcHmi、组态王等，作者认为比较容易入门的是MCGS，因此下面主要介绍MCGS的组态控制。
一、MCGS组态软件简介
1. MCGS组态软件的整体结构
MCGS组态软件由“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。如图1所示。
组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。
2. MCGS组态软件组成
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，具有不同的特性。如图2所示。网络上下载MCGS通用版6.2，并按说明书安装。
二、建立一个新工程
1. 工程简介
通过对一台风扇和一盏电灯控制的组态过程，介绍如何应用MCGS组态软件完成一个工程。通过本期的学习，您将会应用MCGS组态软件建立一个比较简单的控制系统。
2. PLC输入、输出点的I/O分配
根据系统的控制要求，PLC输入、输出点的I/O分配如如下表所示。
3. 建立MCGS新工程在您的计
算机上安装了“MCGS组态软件”，在Windows桌面上，会有“Mcgs组态环境”与“Mcgs运行环境”图标。鼠标双击“Mcgs组态环境”图标，进入MCGS组态环境。如图3所示。
在菜单“文件”中选择“新建工程”菜单项，如果MCGS安装在D：根目录下，则会在D：MCGSWORK下自动生成新建工程，默认的工程名为新建工程X.MCG (X表示新建工程的顺序号，如：0、1、2等) 。您可以在菜单“文件”中选择“工程另存为”选项，把新建工程存为：D：MCGSWORK风扇电灯控制。
三、用户窗口设计
1. 建立新画面
在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”，如图4所示。
选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改为：风扇电灯控制;将“窗口标题”改为：风扇电灯控制;在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。如图5所示。
选中刚创建的“风扇电灯控制”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口。如图6所示。
2. 工具箱使用
单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱;图标用于打开和关闭常用图符工具箱，常用图符工具箱包括27种常用的图符对象。
图形对象放置在用户窗口中，是构成用户应用系统图形界面的最小单元，MCGS中的图形对象包括图元对象、图符对象和动画构件三种类型，不同类型的图形对象有不同的属性，所能完成的功能也各不相同。
为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了常用的图元、图符、动画构件对象，称为系统图形对象。如图7示：
3. 制作文字框图
建立文字框：打开工具箱，选择“工具箱”内的“标签”按钮
，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个一定大小的矩形。
输入文字：建立矩形框后，光标在其内闪烁，可直接输入“风扇电灯控制系统画面”文字，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入过程结束。如果用户想改变矩形内的文字，先选中文字标签，按回车键或空格键，光标显示在文字起始位置，即可进行文字的修改。
4. 文字设置
按(字符字体)按钮改变文字字体和大小。按(字符颜色)按钮，改变文字颜色(为蓝色)。如图8所示。
5. 对象元件库管理
单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱, 工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象，如图9所示。
从“对象元件库管理”中的“按钮”中选取中意的按钮(选择按钮114、82)，按“确认”，则所选中的按钮在桌面的左上角，可以改变其大小及位置。
用工具箱中的图标，分别对按钮，指示灯进行文字注释，方法见上面做“风扇电灯控制系统画面”。
6. 整体画面
最后生成的画面如图10所示。
选择菜单项“文件”中的“保存窗口”，则可对所完成的画面进行保存。
四、实时数据库
实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即是定义数据变量的过程。定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数等。下面介绍风扇电灯控制系统数据变量的定义如下表所示。
本控制系统具体的变量设置可以在设备窗口组态里完成(这是一种简便的方法)。
五、设备窗口组态
设备窗口是MCGS系统的重要组成部分，负责建立系统与外部硬件设备的连接，使得MCGS能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。
MCGS实现设备驱动的基本方法是：在设备窗口内配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和特征，设置相关的属性，将设备的操作方法，如硬件参数配置、数据转换、设备调试等都封装在构件之内，以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。系统运行过程中，设备构件由设备窗口统一调度管理，通过通道连接，向实时数据库提供从外部设备采集到的数据，从实时数据库查询控制参数，发送给系统其它部分，进行控制运算和流程调度，实现对设备工作状态的实时检测和过程的自动控制。
MCGS的这种结构形式使其成为一个与设备无关的系统，对于不同的硬件设备，只需定制相应的设备构件，放置到设备窗口中，并设置相关的属性，系统就可对这一设备进行操作，而不需要对整个系统结构作任何改动。
为方便普通工程用户快速定制开发特定的设备驱动程序，MCGS系统同时提供了系统典型设备驱动程序的源代码，用户可在这些源代码的基础上移植修改，生成自己的设备驱动程序。
下面以三菱FX-2N PLC为例，介绍硬件设备与MCGS组态软件是如何连接的。具体操作如下：
在MCGS组态软件开发平台上，单击“设备窗口”，再单击“设备组态”按钮进入设备组态。从“工具条”中单击“工具箱”，弹出“设备工具箱”对话框。单击“设备管理”按钮，弹出“设备管理”对话框。从“可选设备”中，选中其下的“通用串口父设备”双击或单击“增加”按钮，加到右面已选设备。再双击“PLC设备”，找到“三菱”双击，再双击“三菱—FX系列编程口”，选中“三菱—FX系列编程口”双击或单击“增加”按钮，加到右面已选设备。如图11所示。
单击“确认”按钮，回到“设备工具箱”
双击“设备工具箱”中的“通用串口父设备”，再双击“三菱—FX系列编程口”，如图12所示。
双击“通用串口父设备0”，弹出“设备属性设置”对话框，按图13所示进行设置，三菱默认参数设置为：波特率9600, 7位数据位，1位停止位，偶校验，串口端口号COM1。参数设置完毕，单击“确认”按钮保留。
计算机串行口是计算机和其它设备通讯时最常用的一种通讯接口，一个串行口可以挂接多个通讯设备(如一个RS485总线上可挂接255个ADAM通讯模块，但它们共用一个串口父设备)，为适应计算机串行口的多种操作方式，MCGS组态软件采用在串口通讯父设备下挂接多个通讯子设备的一种通讯设备处理机制，各个子设备继承一些父设备的公有属性，同时又具有自己的私有属性。在实际操作时，MCGS提供一个串口通讯父设备构件和多个通讯子设备构件，串口通讯父设备构件完成对串口的基本操作和参数设置，通讯子设备构件则为串行口实际挂接设备的驱动程序。
双击“三菱—FX系列编程口”，弹出“设备属性设置”对话框，如图14所示。
选中“基本属性”中的“设置设备内部属性”，出现图标，单击图标，弹出“三菱—FX系列编程口通道属性设置”对话框。如图15所示。
单击“增加通道”，弹出“增加通道”对话框，如图16所示，设置好后按“确认”按钮，如图17所示。
三菱—FX系列编程口设备构件把PLC的通道分为只读，只写，读写三种情况，只读用于把PLC中的数据读入到MCGS的实时数据库中，只写用于把MCGS实时数据库中的数据写入到PLC中，读写则可以从PLC中读数据，也可以往PLC中写数据。
点击通道连接，在M001对应数据对象上，输入“风扇按钮”;在M002对应数据对象上，输入“电灯按钮”。点击确定，跳出数据对象“风扇按钮”数据对象，点添加。接着跳出数据对象“电灯按钮”数据对象，点添加，如图18所示。上面定义数据变量的任务就完成了。点击查看实时数据库，里面已经有了“电灯按钮”、开关型，就“风扇按钮”、开关型。如图19所示。
六、动画连接
由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。
在用户窗口中，双击“风扇电灯控制”进入，选中“风扇按钮”双击，则弹出单元属性设置窗口。单击动画连接，点击按钮输入，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按图20、21、22所示修改，其它属性不变。设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。
选中“电灯按钮”双击，属性设置窗口同上。到此动画连接我们已经做好了。
七、PLC程序设计及外围设备连接
把图23的程序用SC-09编程电缆下载到PLC中。PLC输出端口Y001接电扇，输出端口Y002接厨房电灯。
八、设备在线调试
进入设备窗口，进入三菱—FX系列编程口，在“设备调试”中进行在线调试“三菱—FX系列编程口”。
如果“通讯状态标志”为0则表示通讯正常，否则MCGS组态软件与三菱—FX系列设备通讯失败。如图24所示。
九、系统运行
在运行之前我们需要做一下设置。在“用户窗口”中选中“风扇电灯控制”，单击鼠标右键，点击“设置为启动窗口”，这样工程运行后会自动进入“风扇电灯控制”窗口。如图25所示。
在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“F5”，都可以进入运行环境。
这时我们在电脑前，点击风扇电灯控制系统画面里的“风扇按钮”时，风扇就转起来;点击“电灯按钮”时，厨房电灯就亮了。
备注：
组态软件本身就是一门课程，功能多且结构复杂，由于受文章篇幅的限制，本期在讲解时只能尽量去杂就简，抓住控制的重点进行描述。