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3. HMI(人機(jī)界面)設(shè)計(jì)
   1. MCGS 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介

工業(yè)控制組態(tài)軟件在工業(yè)界有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，組態(tài)軟件允許用戶在圖形界面下對(duì)控制系統(tǒng)的各種采樣點(diǎn)、過程輸出設(shè)備、生產(chǎn)車間、控制回路、文件報(bào)警、生產(chǎn)報(bào)表、控制策略、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和生產(chǎn)工藝畫面進(jìn)行定義與組態(tài)。

監(jiān)控與控制通用系統(tǒng) MCGS(Moni tor and Control Generated System)是為工業(yè)控制領(lǐng)域服務(wù)的工業(yè)控制組態(tài)軟件，是一套基于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)， 可運(yùn)行于 Microsoft windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系統(tǒng)。 MCGS 為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。

MCGS  具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)己成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

1. 2. MCGS 組態(tài)軟件的組成

MCGS 組態(tài)軟件由“MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“MCGS 運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。 兩部分相互獨(dú)立，又緊密相關(guān)，MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的的工作環(huán)境，用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接，編寫控制流程、編制工程和打印報(bào)表等。 全部組態(tài)后生成擴(kuò)展名為 MCG 的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，其與 MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為工程。

MCGS 運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境?？捎蓤?zhí)行程序 McgsRun.exe 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。

1. 3. MCGS 工程的五大組成部分

MCGS    組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每部分分別進(jìn)行組態(tài)，完成不同的工作，具有不同的特性。 主控窗口是工程的主窗口或主框架。 在主窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。     主要的的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，設(shè)定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口， 設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，制定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。

設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。  在本窗口內(nèi)配置采集數(shù)據(jù)與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 用戶窗口主要用于設(shè)備工程中人機(jī)交互的界面，如生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖標(biāo)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。 在窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，用作數(shù)據(jù)采集、處輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。 運(yùn)行策略主要完成工程運(yùn)行流程的控制，包括編寫控制程序(腳本程序)，選用各種功能構(gòu)件(如數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等)。

1. 4. 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)人機(jī)界面軟件采用 MCGS 組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，為滿足不同產(chǎn)品及不同工藝要求，上位機(jī)可以顯示設(shè)備工藝流程，主要工藝參數(shù)的設(shè)定值，動(dòng)態(tài)監(jiān)控各單元運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)各種信息歸檔，如果需要改變被包裝的產(chǎn)品參數(shù)，可以很方便的在上位機(jī)進(jìn)行修改設(shè)置，本系統(tǒng)上位機(jī)硬件采用昆侖通態(tài) INTOUCH 工控機(jī)，軟件使用 MCGS 組態(tài)。

4. SIMOTION D 與上位機(jī)通訊設(shè)計(jì)

SIMION 下位機(jī)， 以 UDP 子程序接收主機(jī)的命令， 解析并根據(jù)讀寫命令實(shí)現(xiàn)與 SIMOTION D 的數(shù)據(jù)的交互。 SIMOTION D 對(duì)UDP 數(shù)據(jù)收發(fā)是利用 Byte 數(shù)組形式實(shí)現(xiàn)的。 而最終 SIMOTION D 與 nTouch 交互的數(shù)據(jù)有不同長(zhǎng)度及格式的組合，并要求可組態(tài)修改。為方便以后擴(kuò)展的要求，整個(gè)方案參考目前 PLC 讀寫的結(jié)構(gòu)，并對(duì)通訊協(xié)議作了相應(yīng)的簡(jiǎn)化，以減少下位機(jī)編程的難度。數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的類型及格式

由 SIMOTION D 方面編程實(shí)現(xiàn)后，上位機(jī)按其數(shù)據(jù)列表組態(tài)通過驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的內(nèi)部屬性添加實(shí)現(xiàn)。

此方案以 nTouch 為上位主機(jī)。 上位主機(jī)驅(qū)動(dòng)的組態(tài)形式類似于 PLC，可在內(nèi)部屬性中添加地址并設(shè)置讀寫、數(shù)據(jù)類型等(類似于 S7200 的 V 寄存器的操作)。 完成添加，連接通道變量并進(jìn)行相應(yīng)組態(tài)后，上位機(jī)將按所添加通道進(jìn)行組碼，并下發(fā)讀取命令數(shù)據(jù)包，并將收到的正確數(shù)據(jù)解析后以通道形式返回并按用戶組態(tài)要求顯示存儲(chǔ)等。

SIMOTION   D  收到指令后響應(yīng)，如是寫命令，為從機(jī)，當(dāng)上位主機(jī)向從機(jī)發(fā)送指令，要求讀取或?qū)懭胂鄳?yīng)數(shù)據(jù)，從機(jī)并根據(jù)不同指令回應(yīng)，如果是讀指令，則按要求回發(fā)主機(jī)所需要的數(shù)則寫數(shù)據(jù)并回應(yīng)寫成功指令。

5. 軟件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)軟件在 Simotion SCOUT V4.0 平臺(tái)下編寫，運(yùn)動(dòng)控制程序由 MCC 語言編寫，通訊部分程序用 ST 語言編寫，程序的執(zhí)行有以下特點(diǎn)：

1. 1. 執(zhí)行系統(tǒng)中的 BackgroudTask 任務(wù)被操作系統(tǒng)周期調(diào)用，其作用類似于PLC 中的 OBI。
   2. Teehnologiea1FaultTask 任務(wù)是當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)報(bào)警時(shí)被調(diào)用，Peri1hPera1FaultTask 是外部 I/O 出錯(cuò)時(shí)被調(diào)用，如果這兩個(gè)任務(wù)沒有程序，系統(tǒng)將停機(jī)，所以將一個(gè)空程序分配給這兩個(gè)任務(wù)。
   3. MotionTask 啟動(dòng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)任務(wù)，如定位等，MotionTask 與 BackgroundTask 的區(qū)別在于 MotionTask 被調(diào)用后只執(zhí)行一次，該任務(wù)可以使用等待指令在執(zhí)行中無限期等待，但執(zhí)行完后不會(huì)自動(dòng)再次執(zhí)行。
   4. BackgroundTask 任務(wù)中不能使用等待指令，否則 BackgroundTask 運(yùn)行超時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)死機(jī)。

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