工控组态软件MCGS及其应用.pdf

第 3期 2 0 0 7年 6月 工矿 自 动化 I n du s t r y a nd M i ne Au t oma t i on NO ． 3 J u n ．2 0 0 7 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 7 0 3 0 0 9 2 0 3 工控组态软件 MC GS及其应用 包建 华 ， 丁 启胜 ， 张兴 奎 徐州师范大学电气工程及 自动化学院 ， 江苏 徐州 2 2 1 1 1 6 摘要 介 绍 了全 中文 工控 组 态软件 MC GS的组成 、 结 构 与特性 ， 并 以“ 空压 机组 集散监 控 系统” 项 目开发 为例 ， 阐述 了MC GS的组 态过程及 实现的主要功能。工程 实践表明， 该 系统运行 可靠、 操作简便 、 自动化程 度高， 具有较好的推广应 用价值。 关 键词 空压机 ； 监 控 系统 ； 组 态软件 ；MC GS 中图分 类号 T D 6 3 7 文献标 识码 B MCGS Co nf i g ur a t i o n So f t wa r e o f I nd us t r y Co nt r o l a nd I t s Ap p l i c a t i o n B AO J i a n - h u a ，DI NG Qi s h e n g， Z HANG Xi n g - k u i Co l l e g e o f El e c t r i c a l En g i n e e r i n g Au t o ma t i o n o f Xu z h o u No r ma l Un i v e r s i t y ． Xu z h o u 2 2 1 1 1 6 ．Ch i n a Ab s t r a c t Th e c ompo s i t i o n，c o ns t r u c t i o n a nd c h a r a c t e r i s t i c s of M CGS Chi n e s e c o nf i gu r a t i o n s o f t wa r e o f i ndu s t r y c on t r o l w e r e i nt r o du c e d，t he pr o c e s s o f c o nf i g ur a t i on wi t h M CGS a n d ma i n f u nc t i o ns of t he s y s t e m a l s o d e s c r i b e d i n d e t a i l s t h r o u g h t h e p r o j e c t d e v e l o p me n t f o r a d i s t r i b u t e d mo n i t o r i n g s y s t e m o f a i r c om p r e s s o r g r ou p． En gi ne e r i ng e xp e r i e n c e s s h o we d t ha t t he s y s t e m ha s t he a dv a n t a g e s of h i gh d e p e nd a b i l i t y a nd a u t oma t i o n，c on ve ni e nt o pe r a t i o n， a nd h a s wi de l y a pp l i c a t i o n v a l u e ． Ke y wo r d s a i r c o m p r e s s o r，mo ni t o r i ng s y s t e m ，c o nf i g ur a t i o n s o f t wa r e，M CGS 0引言 1 MC G S概 述 工控组态软件是伴随着集散型控制 系统 D i s - t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m， 简 称 D C S 的 出 现 而引 入 工业控制系统的。随着现代微电子技术 、 计算机控 制技术 、 工业以太网技术及现场总线技术 的发展 ， 工 控组态软件 日见成熟 。由于工控组态软件在实现工 业 控制 的过 程 中免去 了大 量繁 琐 的编制底 层 指令 和 代码工作 ， 解决了长期 以来控制工程人员缺乏计算 机专业 知 识 与计算 机专 业人 员 缺乏控 制工 程现 场操 作技术 和经验的矛盾 ， 极大地提高 了完成 自动化工 程的工作效率 。目前世界上的组态软件有近百种之 多， 国内的组态软件起步也较早 ， 目前实际工程控制 中运行可靠的有北京昆仑通态公司的 MC GS 、 北京 亚控科技公司的组态王、 台湾研华的 Ge n i e 等。 收稿 日期 2 0 0 7 0 1 1 3 作者简 介 包建华 1 9 7 2一 ， 男 ， 讲 师 ， 2 0 0 4年 在江 苏大学 控制 ， 理论与控制工程专业获工学硕士学 位， 现在徐 州师范大 学电气工 程 及 自动化学院从事计算机控制 、 控制理论等方面的教学与科研工作。 全 中 文 工 控 组 态 软 件 MC GS Mo n i t o r a n d C o n t r o l Ge n e r a t e d S y s t e m 是 一 套 基 于Wi n - d o ws 9 8 ／ Me ／ NT／ 2 0 0 0操作系统 或 更高版本 、 可 用来快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系 统 ， 它为用户提供了从设备驱动 、 数据采集到数据处 理 、 报 警处 理 、 流程 控制 、 动 画显 示 、 报 表 输 出等解 决 实 际工程 问题 的 完 整 方 案 和 开 发 平 台 。MC GS组 态软件具有实时多任务 、 多线程功能 ， 其系统框架采 用 Vi s u a l C 语 言编程 ， 通 过 OP C、 DD E、 OD B C、 Ac t i v e X等机制 ， 用户可方便地扩充系统的功能。 MC G S软 件 系 统 包 括 组 态 环 境 和 运 行 环 境 2个部分 。组态环境相 当于一套完 整的工具 软件 ， 用户 所有 的组 态 配 置 过 程 都 是 在 组 态 环 境 中进 行 的， 用户组态后可生 成一个“ 组 态结果数据库” 的文 件 ； 运 行环 境是 一个 相 对独立 的运行 系 统 ， 它 能按 照 “ 组态结果数据库” 中的组态方式进行各种处理 ， 完 成用户组态设计的 目标和功能。 MC GS组态软件所开发的工 程 由主控窗 口、 设 维普资讯 2 0 0 7年 第 3期 包建 华等 工控 组 态软 件 MC GS及 其应 用 9 3 备窗 口、 用户窗 E l 、 实时数据库和运行策略 5个部分 构成 ， 每一部分分 别进行组态 操作 ， 完成不 同 的工 作， 具有不同的特性 。主控窗 E l 是应用工程 的主窗 口或主框架 ， 在主控窗 口中可放置 1 个设备窗 口和 多个用户窗口， 负责调度和管 理这些窗 口的打开或 关闭； 实时数据库是 MC GS软件系统的核心 ， 是应 用工程的数据处理中心 ， 工 程各个 部分均 以实 时数 据库为公用区交换数据 ， 实现各个部分协调动作 ； 设 备窗 口通过设备构件驱动外部设备 ， 将采集 的数据 送入实时数据库 ； 由用户 窗 口组成 的图形对象 与实 时数据库 中的数据对象建立连接关系 ， 以动画形式 实现数据的可视化； 运行策 略通过策略构 件操作 和 处理数据 。这 5个部分间的结构关系如图 1所示。 I 用户窗口 l l 主控窗口 l l 运行策略 I l 以图形、动画、曲线 I 管理用户窗口 、管理 } 以不同的形式和方法l l 等形式可视化数据 l I运行策略、维护数据库 l l 操作实时数据库 l 实时数据库 数据对象的集合构成实时数据库 设备 窗口 从外部硬件设备读取数据进入数据库或控制设备输出数据 图 1 MC G S组态软件系统结构关 系示 意图 2 MC GS的工 程应 用 工控组 态软件 MC GS以其 操作 简便 、 可 视性 好、 可维护性强 、 高性能 、 高可靠性 等突出优点 ， 已成 功应用于包括上海东方明珠 电视塔消防控制系统、 北京西客站灯光电源控制系统 、 中央电视 台消 防供 水 系统等 著名 工程 在 内的 多种工 程 应用 领域 。本文 以笔者参与开发的徐州矿务集团某下属国有重点煤 矿“ 空压机组集散监控系统” 为例 ， 介绍 MC G S的具 体应用 。 在煤矿 中， 空压机作为四大机械 提升、 排水 、 通 风 、 压 风机 械 之 一 ， 为 风 动 机 具 提 供 动 力 源 压 缩空气 ， 俗称压风， 压缩空气在煤矿生产中有着极其 重 要 的用途 。按 照 煤 矿 安 全 规 程 的有 关 要求 ， 空 压机 必须 具有 4种保 护 即超 压 、 超温 、 断 油 、 断水 保 护 装置 ， 煤 矿迫 切需 要一 整套 较 完 善 、 且 灵 敏 可靠 的检测保护装置 。徐州矿务集 团某下属国有重点煤 矿压风机房有 5台活塞式空气压缩机和 1台英格索 兰螺杆式压缩机 ， 需要监控的空压机运行参数有温 度 、 压力 、 流量 、 断水 以及供 电参数等。基 于 MC G S 组态软件的空压机组集散监控 系统 的研制 ， 对 提升 该矿空压机装置 的自动化水平 、 减轻现场操作人 员 的劳动强度 、 保障空压机 自身的安全可靠运行 ， 都起 到了明显的促进作用 。 空压机组集散监控系统采用先进 的分层式集散 型网络结构 ， 系统 由现场控制层和车间监控层 2层 网络构成 。现场控制层主要由三菱 P L C、 宇光智能 仪表 、 传感／ 变送器 、 通信线缆构成 ， 用 以完成对空压 机和系统公共部分 的数据采集及控制 ； 车 间监控层 由 1台上位机构成 ， 上位机主要 负责空压机系统 的 数据显示、 数据处理、 报警提示 、 参数设置及远程控 制操作 。 2 ． 1 组 态设 计 MC GS组态设计包括软件组态和硬件组态2个 部分。主控窗 口、 用户窗 口、 实时数据库和运行策略 的组态属软件组态范畴 ， 设备窗 口的组态属硬件组 态范畴。主控窗 口是用户应用工程 的主框架 ， 通过 对菜单 的设计与主控窗 E l 属性 的设置 ， 可 以管理用 户窗 口的打开和关闭、 指定启动窗 口、 调度用户策略 的运 行 、 系统管 理 等 。用户 窗 口主要 用 于设 置 工 程 中的人机交互界面 ， 监控 画面的设计采用 了面 向对 象技术 ， 由静态和动态画面 2个部分组成。以空压 机 分界 面 为例 ， 通 过 画 面 可直 观地 反 映空 压 机 的运 行状态 ， 空压机启动时 ， 模拟管道 内气体的流动块开 始流动 ， 模拟电机转子的径向小球开始旋转 ， 并且能 以流动块颜色的不同区分空压机的正 常运转与凋风 运转 ； 而 停 机 时 ， 整个 画 面静 止 不动 。空 压机 系统 供 电参量 、 温度、 压力 、 流量等模拟量 的显示采用动态 文本 ， 画面数值根据实 时数据库对应数据对象的变 化实时刷新 ， 故障报警时会立即以红色闪烁。 进行组态设计 时， 控制策略是必 不可少 的。根 据实 际 系 统 要 完 成 的 特 定 流 程 与 操 作 处 理 ， 在 MC GS “ 运 行策略” 窗 口中对“ 循环策 略” 、 “ 报警 策 略” 、 “ 用户策略” 分别进行 了组 态和设置 ， 这些策 略 主要实现系统 的曲线 图、 数据报表 、 报警提示 、 参数 设置 、 故障诊断功能。该系统运行策略组态 中应用 了大量的脚本程序， 例如 ， 空压机开机前都需进行励 磁电流检查 ， 3 空压机开机 自检操作的脚本程序如 下所 述 。 I F M3 0 1 AND M3 9 0 AND 空压 机 3励 磁 电 流 8 0 AND 空 压 机 3励 磁 电 流 1 5 0 THE N自检标志 3 1 I F M3 9 1 THE N 自检 标 志 3 0 设 备窗 口是连接和驱 动外部设备的工作环境， MC GS组态软件采 用在 串 口通信 父设 备下 挂接若 干通信子设 备的处理机 制。本工 程应用 到的通信 子 设 备 构 件 有 三 菱 F x一4 8 5 、 宇 光 一A1 7 0 8 M、 维普资讯 第 3期 2 0 0 7年 6月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Au t o ma t i on NO ． 3 J un ．2 0 07 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 7 0 3 0 0 9 4 0 3 供电远程监控系统在煤矿井下的应用 庞伟 栋 淮北矿业集团祁南煤矿 ， 安徽 淮北2 3 4 1 1 5 摘要 文章指 出煤矿要 实现高产 高效、 安全地生产 ， 井下供 电系统的 自动化和信 息化势在必行 ， 并以淮北 矿 业集 团祁 南煤矿 供 电 系统 的 改造 为例 ， 介绍 了井下供 电远 程监 控 系统 的组 成及 改造 的 关键 环节 。 关键 词 煤矿 ；供 电系统 ； 远 程监控 ；无人 职 守 中 图分类号 T D 6 1 1 ． 4 文献 标识 码 B 收稿日 期 2 o o 7 一 o 3 1 2 0 引言 棚 霉 霎 罕 程 毕 业 于 淮 南 联 合 大 我 国 煤 矿 的 井 下 供 电 系 统 基 本 上 还 是 人 工 值 学 机 电 系 ，现 在 淮 北 矿 业 集 团 祁 南 煤 矿 工 作 。 。 ’ 一 ‘ 、 H ‘ 宇光 一A1 8 0 8 。 2 ． 2 系统 的主要 功 能 MC GS组态软件通过设 备驱动程序从现场硬 件设备获取实时数据 ， 对数据 进行必要 的加工后 ， 一 方 面 以图形 的方 式 直 观 地 显 示 在 上 位机 屏 幕 上 ， 另一方面按照组态要求和操作人员 的指令将控制数 据送给现场硬件设备 ， 对执行机构实施控制或调整 控制参数。 1 系统实时监控功能 该系统 采 用 实 时 监 控 技 术 ， 通 过 组 态 软件 MC GS实现对空压机所有运行参数 的实时监控 ， 使 得所有参数 的当前运 行状态可 以在 同一 画面 中显 示 ， 这样操作人员就可 以方便、 快速地了解空压机系 统各部分的运行情况。 2 参量超限报警功能 该 系 统对 空 压 机 系统 的 供 电 电 流 、 励 磁 电 流 、 一 级缸 压 力 、 二 级 缸 压 力 、 油 压 、 一 级 缸 排 气 温 度 、 二 级缸 排 气 温度 、 油 温 、 风 包温 度 、 断水 等 参 量都 设 置了超限报警， 运行过程 中一旦参量值超限， 监控软 件可实现分类语音报警和动态 画面提示 ， 并可将报 警信息存入报警信息数据库 ， 供事后统计分析。按 照规程 ， 空压机系统不 同参量的报警 限值 因季节而 异， 因此本系统具有报警限值在线设置功能。 3 历 史 曲线 、 数 据报 表生 成 功能 历史曲线用来显示空压机关键参数值的变化趋 势。操作人员可以查询 、 分析任意时段空压机温度、 压力 、 比功率的变化趋势 ， 从而做出控制预测。由存 盘数据提取 和 E x c e l 报表输 出构件制作 的班报表 、 日报表 、 月报表 ， 可定期打印上报， 克服 了以前 人工 记录数据的繁琐与随意性 。 4 远 程控 制 功能 通过对三菱 P L C设备构件的组态， 可方便地在 上位机上用 鼠标实现空压机组 的远程手动与 自动编 组运 行控 制 。 5 安 全管 理 功能 本监控 系统根据操作人员的不同， 设定不 同的 使用权限， 有效地保证了系统操作的安全性 。 3 结语 计 算 机 技术 和 网络 技术 的 飞 速发 展 ， 为 工 业 自 动化开辟 了广 阔的发展空 间。国产 工控 组态 软件 MC GS以其 优 异 的特 性 为 不 同工 业 应 用 领 域 的 工 程技术人员组建优质高效可靠 的监控 系统提供 了 一 整套解决方案 。基于 MC GS的空压机组集散监 控系统的研制， 为现代化矿山企业 的空压机微机化 控制改造提供 了借鉴与参考。 参考文献 [ 1 ] 徐春艳 ， 华 钢 ， 刘 晓东 ， 等． 基 于 MC G S组 态软 件 的 煤矿监控 系统 的研究 [ J ] ． 工 矿 自动 化 ， 2 0 0 5 5 2 8 ～ 3 O． [ 2 ] 葛波 ， 沈文 杰 ， 赵旎． 工 控组 态软件 的对 比及 应 用 I- J ] ． 计算机测量与控制 ， 2 0 0 2 ， 1 0 8 5 5 O ～5 5 2 ． [ 3 ] 应 听． 基 于组态软件 的棉 纺厂 温湿 度监控 系统 开 发 [ J ] ． 工业 控制计算机 ， 2 0 0 5 ， 1 8 8 7 6 ～7 7 ． 维普资讯