基于MCGS组态软件的上位机控制系统设计_邹伟
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由 ＭＣＧＳ 嵌入版生成的用户应用系统，其结构 由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和 运行策略 ５ 个部分构成，如图 １ 所示：
数、大小、创建日期等，下面还有机器复位和编程 按钮。机器复位按钮按下时，Ｘ 轴向里、Ｙ 轴向里， Ｕ 扩大到最大，并触碰各自限位开关，到达机器零 点，此时 ＸＹＵ 轴在反方向的运动被禁止。编程按钮 按下时，进入编程窗口。右半部分是生产数据统计 即生产报表，它显示生产的相关信息，如机器号码、 当前程序、运行时间以及跟生产过程有关的信息， 该功能是通过自由表格控件来完成的。
操作系统和 ＭＣＧＳ 嵌入式组态软件，下位机采用 Ｐ Ｌ Ｃ 来控制。人机界面的设计主要用 Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ
提供的绘图工具箱来完成，各个控制窗口之间的逻辑控制、各个窗口内的功能实现以及各个按
钮控件、文本框等图形对象的功能主要用 ＭＣＧＳ 的脚本语言来完成。上位机与 ＰＬＣ 之间的通
讯主要通过设备窗口来完成，在设备窗口中建立系统与 ＰＬＣ 设备的连接关系，实现对工业过
由于生产程序可能有很多行从文11061第3o卷第12期200812件头开始下翻找到要修改的程序行比较麻烦我们加了一个文本框控件可以直接输入要修改的具体某一程序行的号码用一个程序行号码变量来保存这个信息这样系统可以直接将该程序行及其上下行的信息显示出来方便用户使用
基于 ＭＣＧＳ 组态软件的上位机控制系统设计
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗｉｔｈ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ． Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＷＩＮＣＥ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｖｅｒｓｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｌａｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｓ ＰＬＣ． Ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｏｌｂｏｘ ｏｆ ＭＣＧＳ， ｔｈｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｃｒｉｐｔ ｌａｎｇｕａｇｅ ｏｆ ＭＣＧＳ． Ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ａｎｄ ｓｌａｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｎｄｏｗ ａｎｄ ＲＳ２３２ ｐｏｒｔ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．
第 ３０ 卷 第 １２ 期 ２００８－１２ 【１０５】
２．７ 生产程序编程窗口
图 １０ 生产程序编程窗口
生产程序编程窗口如图１０所示，它完成了插件 机生产程序的编写功能。根据生产程序的格式，我 们将程序编写分为３部分，第一部分为文件头部分， 包括程序里面数据的单位和程序名称，第二部分是 装卸位置和偏置量（即 ＯＦＦＳＥＴ）部分，第三部分 是生产插件数据部分。我们设计的是程序按行存储， 在每输入一行程序后要按确认按钮，这样才能将该 行程序写到文件中去。如果不想保存所编写的程序， 可以点击编程取消按钮，这样系统不会保存所编写 的程序信息。如果程序编写完毕，需要点击编程结 束按钮，这样该生产程序就编写完了。生产程序的 编写使用人机交互界面，方便灵活。如果想修改已 经存在的生产程序可以点击修改程序按钮，进入生 产程序修改界面。 ２．８ 生产程序修改窗口
２．３ 位置模式
插件，并弯曲剪切，但它不会检查插件错误状态。窗 口的最上面是模式切换按钮部分，中间左侧可以显 示当前电机的位置和台面旋转角度，右侧是相应的 程序信息，在窗口的底部还有 ３ 个按钮，它们分别 是下一个位置按钮、插入剪切按钮和急停按钮。
２．５ 手动模式
手动模式如图 ８ 所示，它主要用于纠正生产程 序或者确认插件功能。最上面是模式切换按钮部分， 除了显示电机位置、台面旋转角度和程序信息部分 外，还可以实现 Ｘ、Ｙ、Ｕ 轴的微调功能，可以对当 前的位置信息进行调整，可以保存也可以放弃保存 当前调整后的结果。在窗口右下角有 ４ 个按钮，装 卸位置、插入、剪切和急停按钮。
图 １１ 生成程序修改窗口
生产程序修改窗口如图 １１ 所示，该部分运用 ＭＣＧＳ 脚本语言实现了修改生产程序的功能。由于 ＭＣＧＳ 软件没有一个控件可以浏览文件内容，所以 我们设计了一个由 ３ 个标签和 ２ 个上下箭头按钮组 成的控件来完成浏览文件内容的功能，当点击向上 箭头按钮时程序上翻一行，当点击向下箭头按钮时 程序下翻一行。由于生产程序可能有很多行，从文
收稿日期：２００８－０６－１６ 作者简介：邹伟（１９８４ －），男，硕士，主要研究领域为视觉控制、运动控制等。
第 ３０ 卷 第 １２ 期 ２００８－１２ 【１０３】
ＭＣＧＳ 嵌入式体系结构分为组态环境、模拟运 行环境和运行环境 ３ 部分。组态环境和模拟运行环 境相当于一套完整的工具软件，可以在 ＰＣ 机上运 行。用户可根据实际需要裁减其中内容。它帮助用 户设计和构造自己的组态工程并进行功能测试。
自动模式如图 ５ 所示，它是正常生产时的界面， 最上面是模式切换按钮部分。它里面包括 ４ 部分内 容：一部分是状态信息显示；一部分是用来显示当 前执行程序行内容的显示程序信息部分；一部分是 功能设置部分，该部分包括几种功能模式（Ｓ，ＮＳ， ＣＳ，ＣＮＳ，ＯＳ，ＯＮＳ）和是否有序列错误和插件丢 失情况显示；最后一部分是生产时用的主要按钮部 分，包括连续生产按钮、开始按钮、装卸位置和急 停按钮等。当进入自动模式后，在操作界面中选择 的生产程序就要经过解析，生成实际生产中用到的 数据，分批下传到 ＰＬＣ 中。上述几种功能模式的具 体功能如下所示：
Ｓ：全自动，包括插件、弯曲剪切和插件错误检 测
ＮＳ：只插件，无弯曲剪切和插件错误检测 ＣＳ：进行 ＯＣＳ，并包含 Ｓ 的功能 ＣＮＳ：进行 ＯＣＳ，但不弯曲剪切和插件错误检 测 ＯＳ：在 ＯＦＦＳＥＴ 被改变的行进行 ＯＣＳ，即在有 Ｍ３３ 的行进行，并将改变后的 ＯＦＦＳＥＴ 保存，并进 行插件、弯曲剪切和插件错误检测 ＯＮＳ：与 ＯＳ 相同，但不弯曲剪切和插件错误检 测
统状态监控，系统调试，生产程序选择、编辑、修 改等功能。ＴＰＣ１０６３Ｅ 与 ＰＬＣ 之间使用 ＲＳ２３２Ｃ 通 讯，需要交换的数据分为控制数据／状态数据和执行 数据。
１ ＭＣＧＳ 软件介绍
ＭＣＧＳ （Ｍｏｎｉｔｏｒ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ， 通用监控系统） 是用于快速构造和生成计算机监控系 统的组态软件。它能够在基于 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 的各种 ３２ 位 Ｗｉｎｄｏｗｓ 平台上运行，通过对现场数据的采集处 理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等 多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自 动化领域有着广泛的应用。
程的实时监控。
关键词：Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 组态软件；Ｐ Ｌ Ｃ ；人机界面；通讯
中图分类号：ＴＰ３９１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９－０１３４（２００８）１２－０１０３－０６
Host computer control system design based on MCGS configuration software
邹 伟，杨 平，徐 德
（中国科学院自动化研究所 复杂系统与智能科学实验室，北京 １００１９０）
摘 要：文章以自动插件机为例，介绍了基于 ＭＣＧＳ 工业组态软件的上位机控制系统的开发与设计，
阐述了该系统的构成、功能及 Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 组态软件在该系统中的应用。上位机采用嵌入式 Ｗ Ｉ Ｎ Ｃ Ｅ
图 ６ 位置模式
位置模式界面如图 ６ 所示，它主要用来检查 插件坐标数据是否正确，可以移动并修改坐标位置， 测试所有位置（包括装卸位置，机器原点，旋转测 试等）。它主要包括 ３ 部分：一部分是显示电机位置 和台面旋转角度；一部分显示程序信息，显示当前 检查到的是生产程序中的哪一行；一部分是按钮操 作部分，包括下一个位置按钮、装卸位置按钮、台 面旋转按钮和急停按钮。最上面是模式切换按钮部 分。
图 ４ 操作界面
图 ２ 上位机系统窗口组成示例
图 ３ 逻辑框图
２．１ 操作界面 操作界面如图 ４ 所示，最上面是模式切换按钮
部分。左半部分是生产程序选择部分，当你选择了 生产程序之后该程序的部分信息就会显示出来如行
【１０４】 第 ３０ 卷 第 １２ 期 ２００８－１２
图 ５ 自动模式
图 １ 由 ＭＣＧＳ 嵌入版生成的用户应用系统
２ 上位机系统
示例系统—自动插件机系统的人机界面由１０个 窗口构成，它们是启动画面、操作界面、自动模式、 位置模式、单步模式、手动模式、机器状态、编程、 修改程序和调试窗口等，如图 ２ 所示。窗口之间的 逻辑框图，如图 ３ 所示。
２．２ 自动模式
２．４ 单步模式
２．６ 机器状态图ຫໍສະໝຸດ ８ 手动模式图 ７ 单步模式
单步模式如图 ７ 所示，它用来检查一块新的 ＰＣＢ 坐标位置是否正确，在该模式下机器插入一个
图 ９ 机器状态
机器状态窗口如图 ９ 所示，在该窗口下可以查 看传感器状态，输出控制量，伺服电机的位置，选 择台面旋转的位置以及错误信息等。最上面是模式 切换按钮部分，该窗口的下半部分主要分成左中右 ３ 部分，左边是传感器状态列表，中间是输出控制量 列表，右边是显示错误信息跟电机测试的。在右上 角还有一个调试窗口按钮，点击可以进入调试窗口 界面。
件头开始下翻找到要修改的程序行比较麻烦，我们 加了一个文本框控件，可以直接输入要修改的具体 某一程序行的号码，用一个程序行号码变量来保存 这个信息，这样系统可以直接将该程序行及其上下 行的信息显示出来，方便用户使用。
生产程序的修改功能包括 ３ 个操作：插入、删 除当前行和覆盖当前行，这 ３ 个操作是修改文件时 最常用的操作。在实现时，将删除当前行和覆盖当 前行操作放到一个按钮——覆盖按钮中来实现，当 点击覆盖按钮后，若是在下面显示的覆盖内容输入 框中不输入任何内容就点击提交按钮，则把程序当 前行删除掉；如果输入内容，则用输入的内容覆盖 掉原程序行的内容。由于生产程序中每一行开头都 有一个表示该行程序的程序行号码数字部分，所以 不管是插入操作还是删除操作，插入或删除后都要 更新插入行后面或删除行后面的程序行号码信息， 而且插入或删除后还要将更新信息与上述控件显示 的程序信息相一致。鉴于 ＭＣＧＳ 文件操作中没有一 个自动的保存文件读取位置的指针变量，这使得插 入或删除后更新文件信息操作难以实现。我们的设 计是当修改程序时生成 ２ 个临时文件，利用这 ２ 个 临时文件和程序行号码信息即程序行号码变量保存 的内容来实现插入和删除操作以及和程序显示信息 同步。在实际生产中，生产程序文件要经过解析步 骤生成数据文件下传到 ＰＬＣ 中，才能进行实际生产 应用。所以无论是生产程序的编写，还是修改都要 跟解析程序的语法规定相一致，这就是文件修改难 处理的原因之一。但是，利用 ２ 个临时文件和程序 行号码信息就可以把这个复杂的问题给解决了。在 使用 ＭＣＧＳ 脚本语言编程中，还用到了常用的编程 技巧，如经典的将一行字符串按空格分成几个子串、 字符串匹配算法等。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ； ＰＬＣ； Ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ； Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
０ 引言
以往工业控制计算机系统的软件功能都靠软件 人员编程实现，工作量大，软件通用性差，且易产 生错误。随着时间的发展和技术的进步，专门用于 工业控制的组态软件应运而生。目前国内外有很多 公司开发出不少优秀产品， ＭＣＧＳ 是众多监控软件 中的一种，它具有许多优点，可用于任何监控系统。 一般工业控制系统包括 ２ 部分，一部分是上位机系 统，一部分是下位机系统。本文以自动插件机为例 介绍上位机系统的人机界面与逻辑功能的设计，以 ＴＰＣ１０６３Ｅ 触摸式平板电脑作为上位机，配合以 ＭＣＧＳ 组态软件嵌入版来完成该上位机控制系统的 开发。上位机程序完成系统操作模式切换、生产、系
ＺＯＵ Ｗｅｉ， ＹＡＮＧ Ｐｉｎｇ， ＸＵ Ｄｅ
（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０， Ｃｈｉｎａ）
数、大小、创建日期等，下面还有机器复位和编程 按钮。机器复位按钮按下时，Ｘ 轴向里、Ｙ 轴向里， Ｕ 扩大到最大，并触碰各自限位开关，到达机器零 点，此时 ＸＹＵ 轴在反方向的运动被禁止。编程按钮 按下时，进入编程窗口。右半部分是生产数据统计 即生产报表，它显示生产的相关信息，如机器号码、 当前程序、运行时间以及跟生产过程有关的信息， 该功能是通过自由表格控件来完成的。
操作系统和 ＭＣＧＳ 嵌入式组态软件，下位机采用 Ｐ Ｌ Ｃ 来控制。人机界面的设计主要用 Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ
提供的绘图工具箱来完成，各个控制窗口之间的逻辑控制、各个窗口内的功能实现以及各个按
钮控件、文本框等图形对象的功能主要用 ＭＣＧＳ 的脚本语言来完成。上位机与 ＰＬＣ 之间的通
讯主要通过设备窗口来完成，在设备窗口中建立系统与 ＰＬＣ 设备的连接关系，实现对工业过
由于生产程序可能有很多行从文11061第3o卷第12期200812件头开始下翻找到要修改的程序行比较麻烦我们加了一个文本框控件可以直接输入要修改的具体某一程序行的号码用一个程序行号码变量来保存这个信息这样系统可以直接将该程序行及其上下行的信息显示出来方便用户使用
基于 ＭＣＧＳ 组态软件的上位机控制系统设计
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗｉｔｈ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ． Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＷＩＮＣＥ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｖｅｒｓｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｌａｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｓ ＰＬＣ． Ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｏｌｂｏｘ ｏｆ ＭＣＧＳ， ｔｈｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｃｒｉｐｔ ｌａｎｇｕａｇｅ ｏｆ ＭＣＧＳ． Ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ａｎｄ ｓｌａｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｎｄｏｗ ａｎｄ ＲＳ２３２ ｐｏｒｔ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．
第 ３０ 卷 第 １２ 期 ２００８－１２ 【１０５】
２．７ 生产程序编程窗口
图 １０ 生产程序编程窗口
生产程序编程窗口如图１０所示，它完成了插件 机生产程序的编写功能。根据生产程序的格式，我 们将程序编写分为３部分，第一部分为文件头部分， 包括程序里面数据的单位和程序名称，第二部分是 装卸位置和偏置量（即 ＯＦＦＳＥＴ）部分，第三部分 是生产插件数据部分。我们设计的是程序按行存储， 在每输入一行程序后要按确认按钮，这样才能将该 行程序写到文件中去。如果不想保存所编写的程序， 可以点击编程取消按钮，这样系统不会保存所编写 的程序信息。如果程序编写完毕，需要点击编程结 束按钮，这样该生产程序就编写完了。生产程序的 编写使用人机交互界面，方便灵活。如果想修改已 经存在的生产程序可以点击修改程序按钮，进入生 产程序修改界面。 ２．８ 生产程序修改窗口
２．３ 位置模式
插件，并弯曲剪切，但它不会检查插件错误状态。窗 口的最上面是模式切换按钮部分，中间左侧可以显 示当前电机的位置和台面旋转角度，右侧是相应的 程序信息，在窗口的底部还有 ３ 个按钮，它们分别 是下一个位置按钮、插入剪切按钮和急停按钮。
２．５ 手动模式
手动模式如图 ８ 所示，它主要用于纠正生产程 序或者确认插件功能。最上面是模式切换按钮部分， 除了显示电机位置、台面旋转角度和程序信息部分 外，还可以实现 Ｘ、Ｙ、Ｕ 轴的微调功能，可以对当 前的位置信息进行调整，可以保存也可以放弃保存 当前调整后的结果。在窗口右下角有 ４ 个按钮，装 卸位置、插入、剪切和急停按钮。
图 １１ 生成程序修改窗口
生产程序修改窗口如图 １１ 所示，该部分运用 ＭＣＧＳ 脚本语言实现了修改生产程序的功能。由于 ＭＣＧＳ 软件没有一个控件可以浏览文件内容，所以 我们设计了一个由 ３ 个标签和 ２ 个上下箭头按钮组 成的控件来完成浏览文件内容的功能，当点击向上 箭头按钮时程序上翻一行，当点击向下箭头按钮时 程序下翻一行。由于生产程序可能有很多行，从文
收稿日期：２００８－０６－１６ 作者简介：邹伟（１９８４ －），男，硕士，主要研究领域为视觉控制、运动控制等。
第 ３０ 卷 第 １２ 期 ２００８－１２ 【１０３】
ＭＣＧＳ 嵌入式体系结构分为组态环境、模拟运 行环境和运行环境 ３ 部分。组态环境和模拟运行环 境相当于一套完整的工具软件，可以在 ＰＣ 机上运 行。用户可根据实际需要裁减其中内容。它帮助用 户设计和构造自己的组态工程并进行功能测试。
自动模式如图 ５ 所示，它是正常生产时的界面， 最上面是模式切换按钮部分。它里面包括 ４ 部分内 容：一部分是状态信息显示；一部分是用来显示当 前执行程序行内容的显示程序信息部分；一部分是 功能设置部分，该部分包括几种功能模式（Ｓ，ＮＳ， ＣＳ，ＣＮＳ，ＯＳ，ＯＮＳ）和是否有序列错误和插件丢 失情况显示；最后一部分是生产时用的主要按钮部 分，包括连续生产按钮、开始按钮、装卸位置和急 停按钮等。当进入自动模式后，在操作界面中选择 的生产程序就要经过解析，生成实际生产中用到的 数据，分批下传到 ＰＬＣ 中。上述几种功能模式的具 体功能如下所示：
Ｓ：全自动，包括插件、弯曲剪切和插件错误检 测
ＮＳ：只插件，无弯曲剪切和插件错误检测 ＣＳ：进行 ＯＣＳ，并包含 Ｓ 的功能 ＣＮＳ：进行 ＯＣＳ，但不弯曲剪切和插件错误检 测 ＯＳ：在 ＯＦＦＳＥＴ 被改变的行进行 ＯＣＳ，即在有 Ｍ３３ 的行进行，并将改变后的 ＯＦＦＳＥＴ 保存，并进 行插件、弯曲剪切和插件错误检测 ＯＮＳ：与 ＯＳ 相同，但不弯曲剪切和插件错误检 测
统状态监控，系统调试，生产程序选择、编辑、修 改等功能。ＴＰＣ１０６３Ｅ 与 ＰＬＣ 之间使用 ＲＳ２３２Ｃ 通 讯，需要交换的数据分为控制数据／状态数据和执行 数据。
１ ＭＣＧＳ 软件介绍
ＭＣＧＳ （Ｍｏｎｉｔｏｒ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ， 通用监控系统） 是用于快速构造和生成计算机监控系 统的组态软件。它能够在基于 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 的各种 ３２ 位 Ｗｉｎｄｏｗｓ 平台上运行，通过对现场数据的采集处 理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等 多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自 动化领域有着广泛的应用。
程的实时监控。
关键词：Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 组态软件；Ｐ Ｌ Ｃ ；人机界面；通讯
中图分类号：ＴＰ３９１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９－０１３４（２００８）１２－０１０３－０６
Host computer control system design based on MCGS configuration software
邹 伟，杨 平，徐 德
（中国科学院自动化研究所 复杂系统与智能科学实验室，北京 １００１９０）
摘 要：文章以自动插件机为例，介绍了基于 ＭＣＧＳ 工业组态软件的上位机控制系统的开发与设计，
阐述了该系统的构成、功能及 Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 组态软件在该系统中的应用。上位机采用嵌入式 Ｗ Ｉ Ｎ Ｃ Ｅ
图 ６ 位置模式
位置模式界面如图 ６ 所示，它主要用来检查 插件坐标数据是否正确，可以移动并修改坐标位置， 测试所有位置（包括装卸位置，机器原点，旋转测 试等）。它主要包括 ３ 部分：一部分是显示电机位置 和台面旋转角度；一部分显示程序信息，显示当前 检查到的是生产程序中的哪一行；一部分是按钮操 作部分，包括下一个位置按钮、装卸位置按钮、台 面旋转按钮和急停按钮。最上面是模式切换按钮部 分。
图 ４ 操作界面
图 ２ 上位机系统窗口组成示例
图 ３ 逻辑框图
２．１ 操作界面 操作界面如图 ４ 所示，最上面是模式切换按钮
部分。左半部分是生产程序选择部分，当你选择了 生产程序之后该程序的部分信息就会显示出来如行
【１０４】 第 ３０ 卷 第 １２ 期 ２００８－１２
图 ５ 自动模式
图 １ 由 ＭＣＧＳ 嵌入版生成的用户应用系统
２ 上位机系统
示例系统—自动插件机系统的人机界面由１０个 窗口构成，它们是启动画面、操作界面、自动模式、 位置模式、单步模式、手动模式、机器状态、编程、 修改程序和调试窗口等，如图 ２ 所示。窗口之间的 逻辑框图，如图 ３ 所示。
２．２ 自动模式
２．４ 单步模式
２．６ 机器状态图ຫໍສະໝຸດ ８ 手动模式图 ７ 单步模式
单步模式如图 ７ 所示，它用来检查一块新的 ＰＣＢ 坐标位置是否正确，在该模式下机器插入一个
图 ９ 机器状态
机器状态窗口如图 ９ 所示，在该窗口下可以查 看传感器状态，输出控制量，伺服电机的位置，选 择台面旋转的位置以及错误信息等。最上面是模式 切换按钮部分，该窗口的下半部分主要分成左中右 ３ 部分，左边是传感器状态列表，中间是输出控制量 列表，右边是显示错误信息跟电机测试的。在右上 角还有一个调试窗口按钮，点击可以进入调试窗口 界面。
件头开始下翻找到要修改的程序行比较麻烦，我们 加了一个文本框控件，可以直接输入要修改的具体 某一程序行的号码，用一个程序行号码变量来保存 这个信息，这样系统可以直接将该程序行及其上下 行的信息显示出来，方便用户使用。
生产程序的修改功能包括 ３ 个操作：插入、删 除当前行和覆盖当前行，这 ３ 个操作是修改文件时 最常用的操作。在实现时，将删除当前行和覆盖当 前行操作放到一个按钮——覆盖按钮中来实现，当 点击覆盖按钮后，若是在下面显示的覆盖内容输入 框中不输入任何内容就点击提交按钮，则把程序当 前行删除掉；如果输入内容，则用输入的内容覆盖 掉原程序行的内容。由于生产程序中每一行开头都 有一个表示该行程序的程序行号码数字部分，所以 不管是插入操作还是删除操作，插入或删除后都要 更新插入行后面或删除行后面的程序行号码信息， 而且插入或删除后还要将更新信息与上述控件显示 的程序信息相一致。鉴于 ＭＣＧＳ 文件操作中没有一 个自动的保存文件读取位置的指针变量，这使得插 入或删除后更新文件信息操作难以实现。我们的设 计是当修改程序时生成 ２ 个临时文件，利用这 ２ 个 临时文件和程序行号码信息即程序行号码变量保存 的内容来实现插入和删除操作以及和程序显示信息 同步。在实际生产中，生产程序文件要经过解析步 骤生成数据文件下传到 ＰＬＣ 中，才能进行实际生产 应用。所以无论是生产程序的编写，还是修改都要 跟解析程序的语法规定相一致，这就是文件修改难 处理的原因之一。但是，利用 ２ 个临时文件和程序 行号码信息就可以把这个复杂的问题给解决了。在 使用 ＭＣＧＳ 脚本语言编程中，还用到了常用的编程 技巧，如经典的将一行字符串按空格分成几个子串、 字符串匹配算法等。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＭＣＧＳ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ； ＰＬＣ； Ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ； Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
０ 引言
以往工业控制计算机系统的软件功能都靠软件 人员编程实现，工作量大，软件通用性差，且易产 生错误。随着时间的发展和技术的进步，专门用于 工业控制的组态软件应运而生。目前国内外有很多 公司开发出不少优秀产品， ＭＣＧＳ 是众多监控软件 中的一种，它具有许多优点，可用于任何监控系统。 一般工业控制系统包括 ２ 部分，一部分是上位机系 统，一部分是下位机系统。本文以自动插件机为例 介绍上位机系统的人机界面与逻辑功能的设计，以 ＴＰＣ１０６３Ｅ 触摸式平板电脑作为上位机，配合以 ＭＣＧＳ 组态软件嵌入版来完成该上位机控制系统的 开发。上位机程序完成系统操作模式切换、生产、系
ＺＯＵ Ｗｅｉ， ＹＡＮＧ Ｐｉｎｇ， ＸＵ Ｄｅ
（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０， Ｃｈｉｎａ）