錢宗斌　姚燁

摘要：針對(duì)電氣控制的運(yùn)料小車系統(tǒng)的不足，文章介紹了利用MCGS組態(tài)軟件和西門子S7200 PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)料小車系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制。通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行集中的數(shù)據(jù)管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)料系統(tǒng)有效控制，系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并由上位機(jī)生成可視化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面。方便管理人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的管理，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件；PLC；MCGS；運(yùn)料小車

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）08-1806-04

近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，組態(tài)技術(shù)在工控領(lǐng)域占據(jù)著越來越重要的地位，工業(yè)過程自動(dòng)化目前普遍采用上位組態(tài)軟件采集數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，PLC進(jìn)行控制的方式實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理。通常用組態(tài)軟件將運(yùn)行中的開關(guān)狀態(tài)、數(shù)據(jù)和報(bào)警、信息顯示、運(yùn)行時(shí)間以及數(shù)量、溫度、壓力等參數(shù)值用監(jiān)控畫面來顯示，也可根據(jù)預(yù)先編制的程序驅(qū)動(dòng)各種連接裝置，以取代機(jī)械式的控制面板。該文簡(jiǎn)要介紹了基于組態(tài)軟件MCGS和西門系系列PLC控制的運(yùn)料小車運(yùn)行。

1 概述

運(yùn)料小車是焦化廠及其它工業(yè)運(yùn)料的主要設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于冶金、有色金屬、煤礦等行業(yè)。早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為“繼電器—接觸器”組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。現(xiàn)代的運(yùn)料小車基本將控制系統(tǒng)更改為基于PLC核心的計(jì)算機(jī)控制，并且為了更方便的對(duì)運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施監(jiān)控，傳統(tǒng)的指示燈報(bào)警和提示已不能滿足要求。人們需要掌握小車的實(shí)時(shí)運(yùn)行路徑、了解小車的工作狀態(tài)、記錄小車的運(yùn)行歷史并能夠隨時(shí)修改小車的運(yùn)行參數(shù)和調(diào)用歷史數(shù)據(jù)，還需要按照可視和可控的格式，實(shí)時(shí)傳輸、管理和顯示這些信息。因此，采用組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控顯得尤為重要。

2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)通過PLC將小車運(yùn)行速度、位置、起始點(diǎn)檢測(cè)、站點(diǎn)位置檢測(cè)、站點(diǎn)閥門開閉狀態(tài)等參數(shù)傳遞至上位機(jī)，并在HMI中形成監(jiān)控畫面，從而進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析與處理。小車在三個(gè)工作站和倉庫之間循環(huán)運(yùn)行。系統(tǒng)能夠及時(shí)監(jiān)控站點(diǎn)的發(fā)貨指令，監(jiān)控小車的狀態(tài)，所處位置，運(yùn)行速度，運(yùn)行路徑，能夠控制站點(diǎn)的放料和閉合過程。PLC負(fù)責(zé)對(duì)單站的控制，小車狀態(tài)的控制，MCGS負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)，并監(jiān)控實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，能夠?qū)π≤嚨倪\(yùn)行歷史數(shù)據(jù)和軌跡進(jìn)行分析，并可以通過發(fā)送指令的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

3 組態(tài)設(shè)計(jì)

下位機(jī)PLC現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)參數(shù)通過RS-232接口傳遞至上位機(jī)中，由MCGS負(fù)責(zé)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和流程控制。MCGS組態(tài)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)運(yùn)行流程進(jìn)行控制，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中提供歷史數(shù)據(jù)查詢。組態(tài)部分的設(shè)計(jì)主要有數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，界面設(shè)計(jì)，流程控制，設(shè)備通信等。

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS的核心，主要用于工廠過程的自動(dòng)采集，存儲(chǔ)和監(jiān)事，實(shí)現(xiàn)保存，檢索連續(xù)變化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并行地處理數(shù)據(jù)，并及時(shí)記錄過程報(bào)警[3]。MCGS中數(shù)據(jù)庫作為一個(gè)對(duì)象封裝起來，程序通過方法和屬性與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，在設(shè)備窗口中通過設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動(dòng)SIMATIC S7200 PLC，通過串口將采集的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對(duì)象，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立連接關(guān)系，以動(dòng)畫形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運(yùn)行策略通過策略構(gòu)件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。本系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)變量及連接的PLC地址變量對(duì)應(yīng)關(guān)系如下，篇幅限制，只列出主要變量，如表1所示。

3.2 組態(tài)界面設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行監(jiān)控和處理，對(duì)于小車狀態(tài)，站點(diǎn)的呼叫請(qǐng)求可用狀態(tài)指示燈的亮滅顯示，若站點(diǎn)的出料閥未打開，則通過報(bào)警顯示，小車的運(yùn)行速度和位置用標(biāo)簽的輸出功能顯示，數(shù)據(jù)查詢可用歷史報(bào)表和實(shí)時(shí)報(bào)表的方式顯示.在HMI中啟動(dòng)和停止系統(tǒng)，控制小車的運(yùn)行方式等。

3.3 運(yùn)行策略

3.4 實(shí)現(xiàn)MCGS與PLC的通信

本系統(tǒng)采用SIMATIC S7200 PLC與MCGS 6.8嵌入版進(jìn)行控制， MCGS操作和讀寫西門子PLC設(shè)備的各種寄存器的數(shù)據(jù)或狀態(tài)時(shí)，使用西門子PPI通訊協(xié)議，采用西門子標(biāo)準(zhǔn)的PC＼PPI通訊電纜。串口父設(shè)備屬性中設(shè)置COM波特率為9600kbps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗(yàn)采集周期為200ms。PLC地址為總線上掛的PLC地址。指示燈數(shù)據(jù)的讀取方式為只讀，啟動(dòng)按鈕數(shù)據(jù)讀取方式為讀寫。小車的速率及位置數(shù)據(jù)讀取方式為只讀

將配置好得組態(tài)程序下載至觸摸屏中，運(yùn)行即可。

4 結(jié)束語

MCGS組態(tài)軟件是32位系統(tǒng)，可方便的應(yīng)用于Windows平臺(tái)，具有良好的并行處理能力，集中式的數(shù)據(jù)管理，操作界面簡(jiǎn)單靈活。在工控領(lǐng)域有較好的系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理能力，并且可以對(duì)工控系統(tǒng)進(jìn)行分布式控制和管理，使分布在不同現(xiàn)場(chǎng)的采集設(shè)備和工作站之間實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)工作。在運(yùn)料小車系統(tǒng)中，MCGS對(duì)數(shù)據(jù)的集中處理，通過指示燈的亮滅標(biāo)明系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，可視性強(qiáng)，通過標(biāo)簽按鈕顯示系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，對(duì)于錯(cuò)誤的產(chǎn)生進(jìn)行報(bào)警提示。對(duì)小車的運(yùn)行方向，站點(diǎn)的判斷，裝卸貨的過程進(jìn)行合理的控制，提供數(shù)據(jù)查詢等功能，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，方便人們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制和管理。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 曹輝.組態(tài)軟件技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

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