張勇

摘 要：組態(tài)監(jiān)控軟件的使用，特別是MCGS組態(tài)軟件，可實現可編程控制器的圖形化顯示，提高了系統性能，保證了生產安全。本文從組態(tài)軟件概念入手，分析了MCGS組態(tài)軟件的功能特點，探討了基于組態(tài)監(jiān)控的設備運行管理系統設計與應用。

關鍵詞：組態(tài)監(jiān)控;MSGS;設備管理運行

工業(yè)自動化已經在工業(yè)生產中廣泛使用，隨著科學技術的進步，使得自動化程序的軟件和硬件設計日趨完善。利用MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控PLC可實現設備運行管理系統的高度自動化，進行實時監(jiān)控生產作業(yè)的數據動態(tài)，及時傳達各項指令，保證安全生產和高效運行。

1 組態(tài)軟件與組態(tài)監(jiān)控概念

組態(tài)軟件，即組態(tài)監(jiān)控軟件系統軟件，源自國外數據采集與監(jiān)視控制（SCADA）技術，在集散型控制系統，即DCS系統被廣泛的使用。一般意義上，自動化技術人員將組態(tài)軟件定義為，以客戶需要為前提，通過靈活有效的組態(tài)方式，幫助用戶快速構建工業(yè)自動控制所需要監(jiān)控等需求功能的軟件。工控機等PC使用組態(tài)軟件監(jiān)控系統，要比以往的專用系統更有優(yōu)勢?；诳焖侔l(fā)展的PC技術，相關技術在不斷的更新成熟中，且在工業(yè)控制系統中使用PC，成本也較低。廣泛使用的Windows系統，在PC上可以設計安裝各樣適用的軟件，可以根據需要有針對性的更新硬件設備。

在工業(yè)控制系統中，組態(tài)軟件可以對監(jiān)控數據進行采集和控制，位于控制系統的監(jiān)控一層，組態(tài)形式更加靈活。并且組態(tài)監(jiān)控軟件可以提供給用戶監(jiān)控、通用層次的功能，支持常使用的工控設備和通信協議，根據需要可以提供分布式數據管理和網絡連接管理。在工業(yè)控制系統中，實時數據庫、實時控制、SCADA通訊及聯網、對I/O設備等工業(yè)生產中需要使用到的部分，都可以使用組態(tài)監(jiān)控軟件。

2 MCGS組態(tài)軟件功能及特點分析

在DCS系統的基礎上，組態(tài)監(jiān)控軟件被更多的工廠使用，而MCGS全中文組態(tài)軟件則是屬于使用較多的組態(tài)軟件。該系統環(huán)境基于流行的Windows XP設計，能夠很直觀地顯現圖形，也可以創(chuàng)建需要的復雜畫面，在可視化的開發(fā)環(huán)境下，對采集的參數設置、動畫等，制作出直觀動態(tài)效果圖;MCGS組態(tài)軟件能采集及時數據，建立實時數據庫。系統的運行，通過MCGS實現實時數據的交換，構成一個緊密的監(jiān)控網絡體;在MCGS內，提供內置的編程語言，編程語法和一般的Basic語言相近，且更為直觀簡便。這樣的語言可以根據實際需要，編寫特定的流程操作程序，組態(tài)軟件使用更靈活;MCGS軟件的使用，將工業(yè)設備與系統隔開，兩者在硬件上互相獨立。該系統中開放設備管理設置，使其能夠在更多的設備構件上使用，可在不同硬件設備的驅動管理。所以，具有諸多特點的MCGS軟件，在組態(tài)編程下，實現工業(yè)控制圖形顯示、數據監(jiān)控、預警，對需要到的報表進行輸出、曲線繪制、安全提示等。而基于MCGS組態(tài)軟件的PLC監(jiān)控系統，見圖1。

圖1 基于MCGS組態(tài)軟件的PLC監(jiān)控系統典型硬件結構

在MCGS組態(tài)軟件系統下，PLC與工業(yè)IPC機等上位機間，使用RS232或RS485串行線路通信。PLC控制著工業(yè)現場的設備，包括執(zhí)行元件、傳感器等，上位機則負責監(jiān)控和一些控制，并實現無PLC狀態(tài)下的遠程控制功能。在上位機中，裝有PLC配套編程軟件和MCGS組態(tài)軟件，二者結合可以實現在PLC工作下的圖形監(jiān)控。一旦工作現場出現設備異常，都可以在圖形上明確顯示并報警，實現故障排查和遠程控制，保證了控制安全。

3 基于組態(tài)監(jiān)控的設備運行管理系統設計與應用

3.1 系統組態(tài)層

基于組態(tài)監(jiān)控的設備運行管理系統，在系統組態(tài)層的功能上，分為硬件組態(tài)、數據組態(tài)、界面組態(tài)三個方面。硬件組態(tài)主要是對監(jiān)控的現場設備進行邏輯定義，保證使用的設備可以正常運行，通訊、監(jiān)控功能可用。在硬件組態(tài)下，用戶可以使用串口連接計算機和PLC設備，定義DDE、ODBC的邏輯設備，而其他遵循相應規(guī)范的PC程序可作為邏輯設備;數據組態(tài)則主要負責對I/O變量的系統定義，和對監(jiān)控單元中間變量的定義。采集的數據，通過定義邏輯設備的ID、寄存器等，與設備數據聯系在一起，對多個監(jiān)控單元之間實現協調控制要求;界面組態(tài)則是對設備檢測的數據顯示，對硬件控制方式進行定義。在系統運行中，直接表現監(jiān)控數值，或通過曲線、柱形表示變量圖表。并且該系統能給改編I/O變量的數值，包括直接修改和隱含修改，實現控制相關聯的中間變量的圖形單元的目的。

3.2 系統運行層

系統運行時，監(jiān)控服務器會通過硬件配置表和數據詞典，加載相對應的硬件驅動程序，并生產監(jiān)控數據庫，根據配置需求在預定時間采集數據。監(jiān)控客戶端身份確認后，會生成監(jiān)控實時數據映像，服務端和客戶端會不斷交換數據信息。在監(jiān)控界面中，圖形對象只是被動的圖元，在界面組態(tài)層中會根據相關條件、動作、狀態(tài)配置相關方案。對監(jiān)測數據進行及時反饋，當系統改變數據后，會在I/O設備端口寫入新數據，同時將數據傳送到其他客戶端口，更新實時映像。

3.3 案例分析與效果

由于我公司是國內唯一規(guī)模化利用含鋰回收料生產鋰產品的企業(yè)，所以在鋰產品的生產中，對于MCGS組態(tài)軟件的使用，更有現實意義。相比較DCS系統組態(tài)，MCGS組態(tài)軟件在可編輯上更加可靠實用。以鋰電池生產線涂布控制系統的設計為例，在實際生產中，基于PLC和MCGS的效果如何。我公司使用的MCGS組態(tài)軟件設備，在保留原有手動動能時，增添了多個生產設備傳感器，系統具備了自動運行、自動故障警報、處理建議等功能。在我公司鋰電池生產線涂布工藝流程的基礎上，引入PLC和MCGS組態(tài)軟件進行總體設計。

進行涂布機的電氣系統設置，前端的信號輸入，中間的CPU處理器，后端的信號輸出。烘箱溫度傳感器采集的信息傳送到PLC的A/D模塊，PLC按照設定程序，發(fā)送指令，進行溫度報警控制。糾偏器和U型光纖傳感器，負責薄膜前進的位置定位，糾偏涂布和正反的切換。使用廣電編碼器監(jiān)測電機時速，保證薄膜無斷裂發(fā)生。整個過程通過觸摸屏調控，包括涂布、系統、加熱調刀、操作推動等等參數，同時在控制工作臺上裝有涂布、牽引、停止、加熱等等按鈕，實現不同運行下的不同工作狀態(tài)的調控。

生產中先設定溫度90℃，濾波常數70%，微分增益為0.輸出上下限0-2s。自動設定開啟，自動設置參數，PID初始化，自動調諧動作確認，加熱器工作。在MCGS的檢測下，系統進入自動化運轉中。在對PLC工作狀態(tài)的監(jiān)控中，設計了簡單的組態(tài)程序，多個計算機圖形監(jiān)控界面，能夠與生產同步，且設計時間短，投入生產快，涂布機運行穩(wěn)定。整個系統對于速度和位置的參數的控制要求較高，對于變頻器、伺服驅動器等放卷收卷的過程的控制，都要去前后端保持一致。在一樣的速度下，避免張力不同而造成的薄膜帶斷裂發(fā)生。這是MCGS組態(tài)監(jiān)控軟件的優(yōu)勢，相比較以往的系統軟件，PLC和MCGS可以根據各傳感器反饋的數據，查看各部件運行狀況的監(jiān)控畫面。在MCGS中寫入積分項，消除穩(wěn)態(tài)誤差，并使用步進驅動器糾偏，提升了鋰電池涂布的效率。MCGS組態(tài)軟件還能夠對故障能夠做出自行報警，工作人員可以及時進行急停處理，并根據提示解決故障，安全系數明顯提升，整體運行效果較好，值得行業(yè)內推廣。

參考文獻：

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