基于C#PLC上位机监控组态软件开发_开题报告

摘要

随着物联网技术和工业自动化的不断发展，现代工业生产过程中，计算机监控系统已成为不可或缺的部分。计算机监控系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机监控系统。它用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定的控制目的而构成的系统。它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。 本^范文涉及的PLC监控系统采用目前工业标准的RS-485总线通讯方式，能够便于与计算进行通信和数数据交换，使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，以及记录PLC系统当前运行的状态信息等。

本^范文将详细介绍一个基于微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言。借助Visual studio 2015 开发平台，运用多线程编程技术,Modbus工业标准的总线通讯协议，C#编程语言的Window应用程序开发，数据库管理等软件平台，开发一个基于C#PLC上位机监控系统软件。该软件提供非常直观地监控PLC运行的状态，运行过程中的实时数据界面，和设备启停控件等控制设备的运行。可实现基于PC端也能控制工业现场PLC设备的运行和监控PLC异常信号的处理以及历史数据的存储。为PLC设备后续的改进.维护，升级提供数据分析依据。

本^范文设计的PLC监控组态软件主要有以下几个部分组成：

（1）上位机界面任务

过程可视化： 在上位机界面动态显示过程数据（即PLC 采集现场数据）

操作人员对过程的控制： 操作员通过图形界面按钮控制PLC设备的启动/停止，修改执行设备参数（如目标速度等）；

显示报警： 过程的临界状态会自动触发报警。例如 变量超出设定值时。

记录（归档）功能：顺序记录过程值和报警信息，用户可以检索以前的生成数据 

（2）上位机的通讯功能

上位机监控软件具有多种通讯接口和通讯协议，如通用的RS-232C/RS-485串口通讯和以太网通讯，（本^范文选择串口通讯）可实现多种与不同PLC厂家进行通讯。（如INVT ，汇川，台达）

关键字 ：上位机，数据采集，C#  Modbus-RTU

^范文类型：应用软件技术

Abstract

                         目录

第一章绪论1

1.1上位机组态软件现状1

1.2国外上位组态软件1

1.3国内上位组态软件1

1.4上位组态软件未来的发展趋势2

1.5本课题研究的意义和目的2

第二章软件开发理论和技术4

2.1Charp基本编程原理4

2.2窗体界面设计4

2.2.1常用控件应用4

2.3串口通讯编程4

2.3.1System.IO.Ports命名空间4

2.3.2SerialPort类4

2.3.3串口通讯应用4

2.4Modbus通讯协议4

2.5多线程编程4

2.5.1System.Threading命名空间4

2.5.2多线程应用4

2.6数据库访问4

2.6.1SQL Server 的连接4

2.6.2数据库操作4

2.7PLC监控系统组成4

2.7.1PLC简述4

2.7.2监控系统的组成4

2.7.3本章小结4

第三章软件界面的整体设计和布局4

3.1通讯参数配置模块4

3.2过程命令控制模块4

3.3报警提示模块4

3.4数据库读写模块4

3.5本章小结4

第四章基于C# PLC上位机监控组态软件开发的实现和测试4

4.1监控软件界面介绍4

4.2监控软件测试4

4.3程序代码解析4

4.4本章小结4

第五章总结与展望4

5.1总结4

5.2展望4

致谢………………………………………………………………………...4

参考文献………………………………………………………………………...4

附件………………………………………………………………………...4

绪论

随着计算机技术和工业自动化的发展，由标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统，因具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点，逐渐取代了传统的封闭式系统。集成系统通常可以划分为控制层、监控层和管理层三个层次结构。其中，监控层处在控制层和管理层之间，它不但用于对现场的实时监控，而且经常在自动控制系统中起着上传下达、上位机上位组态软件开发起重要作用。本文将介绍上位组态软件的发展和未来趋势。

上位机组态软件现状

上位机组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，上位组态软件在我国的应用并不普及。究其原因，大致有以下几点：

（1）当时国外的上位组态软件价格普遍偏高；

（2）当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高，上位组态软件提供了对大规模应用、大量数据进行采集、监控、处理并可以将处理的结果生成管理所需的数据，这些需求并未完全形成。随着工业控制系统应用的深入，人们意识的提高，在1995年以后，上位组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。下面就对几种上位组态软件分别进行介绍。

国外上位组态软件

在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。但是，早期的InTouch软件采用 HHI方式与驱动程序通信，性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台，并且提供了OPC支持。

⑵ Fix：Intellution公司以 Fix上位组态软件起家，Fix6.x软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序（需单独购买）。ntellution将自己最新的产品系列命名为iFiX。在iFiX中，Intellution提供了强大的组态功能，原有的Script语言改为VBA（Visual Basic For Application），并且在内部集成了微软的VBA开发环境。在iFiX中， Intellution的产品与 Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是 OPC(OLE for Process Control)组织的发起成员之一。

⑶ Citech：澳大利亚 CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序员，而不是工控用户。Citech提供了类似C语言的脚本语言进行二次开发，但与iFix不同的是，Citech的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于C语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。

⑷ WinCC：德国Siemens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Siemens提供类C语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持， 并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂，用户最好经过Siemens的培训以掌握WinCC的应用。

国内上位组态软件

国产化的上位组态软件产品也正在成为市场上的一支生力军，近年来已有一定影响力的产品有组态王、SYNALL、MCGS、天工、ControlX、虎翼、力控等。

⑴ 组态王：北京亚控自动化软件有限公司开发的组态王（Kingview），是国内较有影响的上位组态软件。组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。提供多种硬件驱动程序。具有易用性、开放性和集成能力。应用组态王，工程师可以把主要精力放在控制对象上，而不是形形色色的通讯协议、复杂的图形处理、枯燥的数字统计上。只需要进行填表式操作，即可生成适合于你的“SCADA（监控和数据采集系统）”。它还可以在整个生产企业内部将各种系统和应用集成在一起， 实现“厂际自动化”的目标。

⑵ ForceControl(力控)：北京三维公司的 ForceControl(力控)从时间概念上来说，力控也是国内较早就已经出现的上位组态软件之一。在1999-2000年期间，力控得到了长足的发展，在很多环节的设计上，力控都能从国内用户的角度出发，即注重实用性，又不失大软件的规范。另外，公司在产品的培训、用户技术支持等方面投入了较大人力，力控软件产品将在工控软件界形成巨大的冲击。

⑶ MCGS（Monitor and Control Generated System）由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司开发研制的，MCGS上位组态软件具有多任务、多线程功能，其源程序采用VC++编程，通过 OLE技术向用户提供VB编程接口，提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件,用户可随时方便地扩充系统的功能。MCGS提供丰富的设备驱动程序通过Active DLL把设备驱动挂接在系统中，配置简单、速度快、可靠性高；提供强大的网络功能，可以把 TCP/IP网、RS-485/433/423网Modem网结合在一起构成大型的监控系统和管理系统；提供开放的 OLE接口，允许用户使用VB来快速编制各种设备驱动构件、动画构件和各种策略构件，通过OLE接口，用户可以方便地定制自己特定的系统。

上位组态软件未来的发展趋势

在上位组态软件赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对上位组态软件需求的提升；也决定了上位组态软件将由过去单纯的组态监控功能，向着更高和更广的层面发展。

未来，上位组态软件的发展将主要表现为如下一些特征：

随着工业控制系统的应用深入，工业规模不断扩大，控制系统也会更加复杂，对上位组态软件会提出更高的要求，这也是上位组态软件发展的源动力，通过分析工控系统的特点及现状，上位组态软件有如下几个发展趋势：

1）运行更加稳定，执行效率更高，使用更加容易，这是上位组态软件的初衷，也是必然的发展方向；

2）更好的人机交互。

人机交互是上位组态软件最重要、最基本的功能之一，良好的人机交互不仅利于开发人员对控制系统的开发，而且也利于使用人员对工艺现场的监控；

3）能满足客户个性化需求。随着上位组态软件市场的扩大，上位组态软件将应用于各个行业，而各行业都有其不同的特点，根据行业特点制定相应的上位组态软件将给该行业的相关人员带来极大的便利；

4）具有很好的开放性。没有哪个上位组态软件是完美的，用户总会用不同的想法和需求，能够使用户在使用现有功能的基础上进行自定义功能的开（如自定义控件等）是最好的解决办法，这也是上位组态软件的开放性；

5）获取信息更加便利。这是一个信息化时代，随着通信及网络技术的发展，各个控制系统将不再是信息孤岛。单就一个企业而言，车间之间、工厂之间、从工业现场到高层管理将趋于一个整体。对于整个市场而言，企业之间也相互联系，及时获取当前的市场信息更有利于提供企业的效益和竞争。

本课题研究的意义和目的

在研究了上位机上位组态软件的发展历史，并比较了国内外比较著名的上位组态软件产品之后，我们可以得出以下结论：

（1）国外上位组态软件的缺点

体系结构庞大，功能软件包多，价格昂贵，成套软件价格在几十万至几百万之间，对于中小型企业来说，有许多功能用不到，造成极大地浪费。

（2）上位组态软件的不足

对中小型企业来说，上位组态软件要尽可能操作简单，用户界面友好，但是大型上位组态软件对操作人员的要求都比较高，不方便使用。因此，我们针对上述问题，开发一套面向中小型企业、具有自身特色的、操作简单易行的并具有一定通用性的低成本的上位机上位组态软件，将极具市场潜力和经济效益。

软件开发理论和技术

Charp基本编程原理

窗体界面设计

常用控件应用

串口通讯编程

System.IO.Ports命名空间

SerialPort类

串口通讯应用

Modbus通讯协议

多线程编程

System.Threading命名空间

多线程应用

数据库访问

SQL Server 的连接

数据库操作

PLC监控系统组成

PLC简述

监控系统的组成

本章小结

软件界面的整体设计和布局

通讯参数配置模块

过程命令控制模块

报警提示模块

数据库读写模块

本章小结

基于C# PLC上位机监控组态软件开发的实现和测试

监控软件界面介绍

监控软件测试

程序代码解析

本章小结

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

附件

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