一種PLC控制組態軟件功能分析及其應用舉例

組態軟件集成了圖形技術、人機界面技術、數據庫技術、控制技術、網絡與通信技術，使控制系統開發人員不必依靠某種具體的計算機語言，只需通過可視化的組態方式，就可完成監控軟件設計，降低了監控畫面開發難度。組態軟件擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向導，使開發人員避免了軟件設計中許多重復性的開發工作，可提高開發效率，縮短開發周期，已成為監控系統主要的軟件開發工具之一。

目前，組態軟件有多種成熟產品，除了通用組態軟件外，還有一些專用組態軟件，用于組態特定的控制系統。在這些專用組態軟件中，Mitsubishi的SW2D5C-GOTRE（GOTRE）就是一種有特色的專用于PLC控制系統組態的軟件，支持MITSUBISHI、OMRON、TOSHIBA、SHARP、YASUKAWA、Allen-Bradley等多家公司的PLC產品，為PLC系統監控提供了強有力的工具。

二、功能分析

（一）組態功能完善

GOTERE提供了多種控制器件庫、圖形控制和功能組件，可組態各種顯示與控制功能，創建畫面和信息并將其與PLC程序鏈接，以圖形形式使系統操作狀態、當前過程值及故障可視化，提供友好的人機界面來操作被監控的設備或系統，對PLC系統中的實時數據進行顯示、記錄、存儲、處理，滿足各種監控要求。

（二）有特色的監控功能

GOTRE除了提供有流程顯示、狀態監測、故障報警、配方管理等常規監控功能外，還提供了多種專為PLC系統設計的擴展監控功能。主要有：

1．梯形圖監控

以梯形圖的形式對PLC CPU的程序進行監控，隨時了解程序運行情況。

2．系統監控

將監控屏幕分為四個窗口，同時對PLC內部各種軟元件和擴展單元的緩沖存儲器分類進行監控。

3．特殊模塊監控

對PLC系統中的特殊功能模塊和I/O模塊信號狀態進行監控。

在上述各種擴展監控功能中，可修改PLC中各種軟元件和緩沖存儲器數據，也可用于對網絡中其他站進行監控。

4．網絡監控

可在本站對網絡線路狀態、通信狀態和環路狀態進行監控，獲得網絡信息。

（三）靈活的通信與網絡功能

GOTRE提供了多種通信驅動程序，可與多種通信協議互聯，可選擇RS-232C、RS-422/RS-485等多種通信方式。支持硬件的環行網、總線網以及開放性網絡結構，可從主站或任一從站對所連網絡內其他站進行監控。GOTRE向下可直接訪問PLC及其擴展模塊內部各種軟元件和緩沖區；利用GOTRE提供的多種通信命令，向上可與主站微機交換數據，實現與企業高層管理網互聯。

（四）完善的系統維護與系統安全功能

GOTRE提供了系統維護工具包，對PLC系統的硬件和軟件進行維護管理，可提供系統有關信息如PLC CPU狀態；進行系統設置；對PLC硬件進行測試診斷；對通信進行檢查；報告系統內存與用戶內存信息。軟件提供16級密碼功能，保障了數據信息的安全性。工具包中的清單編輯器可直接在觸摸屏上對PLC的程序和參數在線進行檢查和各種編輯操作。 這此功能極大地方便了系統維護工作，提高了PLC控制系統的可靠性。

（五）Windows風格的集成開發環境

GOTRE由工程管理器、圖形設計器、數據轉換器和調試器四個模塊組成。每一模塊都是獨立的Windows應用程序。圖形設計器是GOTRE的核心，設計模式下的開發環境包括主菜單、常用工具欄、屏幕設計器、模板、工具面板和各種對話框等組件，為畫面設計提供了強有力的工具，GOTRE采用開放性圖庫并支持用戶自己建庫，實時數據庫支持多種數據形式，可接收BMP位圖文件和AUTOCAD生成的BXF格式文件，畫面圖形根據需要可任意拖動縮放。用戶利用軟件提供的各種控制，就能可視化地設計監控畫面，所有監控任務都可通過圖形化設計實現。

三、GOTRE在卷煙生產過程PLC監控系統中的應用

某卷煙廠卷接車間有兩條卷煙生產線，每條卷接生產線由數臺卷煙機和接咀機、工藝風力發生裝置、氣流靜化與粉塵處理裝置及其他輔助裝置等設備組成。控制的目的是要穩定卷煙質量，降低生產能耗減少對環境的影響。控制模式采用兩級監控方式，PLC模塊、傳感器、執行對卷煙生產過程的實時控制任務，包括設備電氣順序控制、聯鎖保護和工藝參數閉環控制。

PLC系統選用FX2N系列，包括基本單元FX2N-80MR，A/D輸入模塊FX2N-4AD，D/A輸出模塊FX2N-4DA。

監控級作為控制系統的人機接口單元（HMI），通過各種監控畫面，對卷煙生產過程和設備進行監測，提供事件信息、數據分析參數調整、報表打印等功能，使操作者能根據不同工況調整控制策略，修改工藝參數或直接調控生產過程。監控級采用Mitsubishi A970-GOT圖形操作終端（GOT）構成，該圖形操作終端是專為PLC系統監控設計的硬件平臺，采用一體化結構，主機內部采用32位RISC CPU和32位總線，人機界在采用彩色液晶觸摸屏，圖形操作終端還具有打印機和聲音輸出接口，通過不同的通信接口單元，可采用多種方式與PLC直接相連或連接到PLC網絡中。

GOTRE的應用程序設計以工程為基礎，工程由一組監控畫面文件組成。通過組態使畫面圖形與PLC變量鏈接，實現對測點數據的實時監視。GOTRE組態原理如圖1所示，圖中變量SW可以是PLC中的軟元件或數據寄存器或緩沖寄存器。系統中共設計了流程總貌、設備狀態、參數設置、手動操作等十余個監控畫面，組態了動態模擬、參數趨勢、報警信息、文本、數據輸入/輸出、打印等顯示功能與控制功能。GOTRE提供的圖形操作終端系統軟件使監控程序運行不須依托其他的軟件平臺，提高了監控的實時性和可靠性。操作人員在觸摸屏上進行操作，就可完成對卷接生產的監控過程。生產實踐表明，GOTRE軟件運行穩定，滿足了生產工藝要求，不但提高了卷煙質量，還提高了卷接速度，在降低能耗、減少環境污染等方面達到了同行業先進水平。

四、結束語

Mitsubishi的GOTRE組態軟件易于學習與掌握，應用方便，可為PLC控制系統提供友好的圖形用戶界面和完善的監控功能，從而可增強PLC系統的控制能力，擴展PLC系統的應用范圍。