李敬新

摘 要：文章介紹一種基于工業(yè)組態(tài)MCGS的運動控制系統(tǒng)并應用于工業(yè)供水儲水設備監(jiān)控過程，為了有效地解決供水設備運行狀態(tài)監(jiān)控的問題，利用MCGS固件組態(tài)和網(wǎng)絡傳輸?shù)姆椒ㄑ芯吭O計本控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了報警動畫與處理、數(shù)據(jù)報表輸出、曲線顯示以及安全機制等諸多功能。本控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，安全可靠，具有較高的經(jīng)濟價值和實用價值。

關鍵詞：MCGS;工業(yè)組態(tài);運動控制

0 引言

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，越來越多不同類型的運動控制系統(tǒng)應用于工業(yè)現(xiàn)場，例如，目前國內(nèi)外多采用軟PLC聯(lián)合開發(fā)專用控制器來監(jiān)控工業(yè)供水儲水設備運行和狀態(tài)，軟PLC即利用PC機的開放結構特點，綜合PLC模擬量控制和開關量控制的數(shù)學運算功能。近年來，工業(yè)組態(tài)技術的發(fā)展，利用軟件技術可將一些基于傳統(tǒng)的硬件監(jiān)控方法轉換為具有功能可靠的軟件系統(tǒng)控制方法[1]。

1 研究的意義

MCGS是工業(yè)控制領域常用的典型工業(yè)組態(tài)，用于數(shù)據(jù)采集和過程控制，以靈活多樣的方式提供良好的用戶開發(fā)界面平臺，通過數(shù)據(jù)采集與管理實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)監(jiān)控層的各項功能。研究設計一種基于MCGS的運動控制系統(tǒng)并應用于水位智能控制，通過最優(yōu)控制實現(xiàn)模擬設備的連接、報警動畫處理、報表曲線顯示等功能。本研究主要是將MCGS組態(tài)應用于運動控制系統(tǒng)的主控制器界面開發(fā)，以電動機作為動力源設計與實踐。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)的優(yōu)勢在于無須大量編寫程序即可完成運動控制系統(tǒng)主控制器的畫面設計，既直觀簡潔又能實現(xiàn)系統(tǒng)各功能。

2 控制系統(tǒng)結構

整個運動控制系統(tǒng)結構分為硬件設計和軟件設計兩部分。硬件部分包括觸摸屏、運動控制器上位機、下位機以及受控裝置等，其中受控裝置即水泵電動機、水箱和閥門組成的供水儲水裝置[2]。供水動力通過控制器控制水泵電動機實現(xiàn)，設備運行和工作狀態(tài)通過組態(tài)畫面監(jiān)控，上位機通過MCGS畫面組態(tài)并下載至觸摸屏，通過觸摸屏對系統(tǒng)畫面操作從而實現(xiàn)對裝置的核心控制，運動控制系統(tǒng)結構如圖1所示。

控制系統(tǒng)軟件部分主要是MCGS畫面組態(tài)，根據(jù)實際工程的運行環(huán)境和要求，首先建立水位控制系統(tǒng)的MCGS工程，完成動畫制作、編寫控制流程、連接模擬設備等軟件設計。水位控制需要采集的數(shù)字量是水罐水位的變化、水位上下限值，需要采集的開關量是水泵、調節(jié)閥和出水閥。采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M態(tài)工程，進行數(shù)據(jù)報警輸出和曲線報表顯示等組態(tài)操作，實現(xiàn)設備實時數(shù)據(jù)監(jiān)控。軟件設計過程中采用直觀方式進行畫面組態(tài)，標準化程序編寫，系統(tǒng)各部分相互關聯(lián)，工作方式穩(wěn)定[3]。

3 ? 運動控制系統(tǒng)功能

本控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)報警處理功能、報表輸出功能、曲線顯示功能以及安全機制等[4]。在工業(yè)供水儲水工程監(jiān)控應用過程中，利用MCGS軟件功能，結合工程實際的工藝要求和控制需求，采集記錄設備實時數(shù)據(jù)并完成存儲。根據(jù)工程的“運行策略”設置條件，處理水位上下限報警信息，分析實時和歷時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)報表和曲線功能顯示。本系統(tǒng)設計過程中開發(fā)了一套工程專用的安全機制，整個控制系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控功能，系統(tǒng)功能框圖如圖2所示。

3.1 系統(tǒng)報表打印功能

控制系統(tǒng)報表功能是根據(jù)實際需要打印輸出的數(shù)據(jù)信息。歷時報表是以一定的格式打印輸出的歷時存盤數(shù)據(jù)，在工程組態(tài)策略中通過“存盤數(shù)據(jù)瀏覽”構件實現(xiàn)，還可以利用“歷史表格構件”對表格進行編輯，在“數(shù)據(jù)庫連接”窗口設置表格屬性，進行“數(shù)據(jù)源組態(tài)”設置，完成配置連接，在“歷時報表輸出”構件中打印歷時數(shù)據(jù)。實時報表是根據(jù)當前的時間變量按固定的格式打印的數(shù)據(jù)信息，反映了數(shù)據(jù)變化的瞬時變量，在MCGS組態(tài)中通過“實時表格構件”完成實時數(shù)據(jù)報表的功能。數(shù)據(jù)報表輸出功能對系統(tǒng)運行的監(jiān)測有著至關重要的作用。

3.2 曲線繪制功能

控制系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)做定量分析達不到全面監(jiān)測的目的，需要不定時的查看歷時數(shù)據(jù)，采用繪制曲線的方式，根據(jù)曲線的變化趨勢分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律，曲線顯示功能在本控制系統(tǒng)中有非常重要的作用。

MCGS組態(tài)工程中通過“用戶窗口”設置實時曲線顯示功能，在“運行環(huán)境”中即可查看實時曲線，數(shù)據(jù)越多曲線越詳細，需要數(shù)據(jù)對比時可通過雙擊曲線的方法放大曲線仔細查看。如果查看歷史數(shù)據(jù)總結規(guī)律則需要通過歷史曲線構件實現(xiàn)，在“構件屬性”中分別設置液位1、液位2曲線的顏色為紅色和綠色，便可清晰的查看液位狀態(tài)。根據(jù)數(shù)據(jù)變化規(guī)律對系統(tǒng)進行正確的維護和運行，能夠較好的減少系統(tǒng)故障，延長設備的使用壽命。

3.3 報警動畫處理功能

報警動畫處理是根據(jù)設備運行時的實時數(shù)據(jù)與MCGS工程策略設置的上下水位限值進行比較，超過上下限時系統(tǒng)產(chǎn)生報警，報警信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)娇刂贫?，控制設備停止運行。工程運行策略中設置循環(huán)策略時間350 s，即進水閥供水開始到出水閥出水結束儲水循環(huán)時間，在腳本文件中通過設置Set Alm Value （液位上限，液位下限）參數(shù)實現(xiàn)。

設備運行時系統(tǒng)自動保存產(chǎn)生的報警信息，通過“報警信息瀏覽構件屬性設置”，查看報警信息。根據(jù)工程的需要可隨時修改限值，監(jiān)測是否有報警數(shù)據(jù)存在，報警通過提示燈動畫顯示，根據(jù)提示進行正確的處理。

3.4 系統(tǒng)安全管理功能

本控制系統(tǒng)利用MCGS開發(fā)了一套完整的安全機制，在組態(tài)過程中通過“用戶管理”構件設置操作權限，允許管理員進行操作，同時研究設計了工程密碼功能來保護系統(tǒng)安全和使用權限?？刂葡到y(tǒng)采用用戶組和用戶的方法進行操作權限的設置，以用戶組為單位分配，建立了多層次的安全機制。

控制系統(tǒng)應用過程中，通過對供水儲水設備的監(jiān)控，實現(xiàn)水位上下限報警處理、數(shù)據(jù)報表輸出、實時和歷史曲線顯示以及安全機制設定，其中安全機制設置為操作員組、技術員組、負責人組，各組權限獨立。整個系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定，在應用中管理和維護方便，應用效果明顯，具有較高的實用性。

4 ? 結語

借助工業(yè)組態(tài)MCGS研究設計了本套運動控制系統(tǒng)并應用于供水儲水設備運行狀態(tài)和水位控制，該系統(tǒng)具有智能信息處理、信息反饋和智能控制功能，能夠有效地實現(xiàn)系統(tǒng)報警動畫處理、數(shù)據(jù)報表打印輸出、曲線繪制以及安全管理等諸多功能。通過MCGS組態(tài)提供的新方法應用于實際工程問題中，有效地解決了工業(yè)供水儲水設備運行和狀態(tài)監(jiān)控問題，在設備運行過程中數(shù)據(jù)庫存儲和檢索是連續(xù)變化的過程數(shù)據(jù)，通過實時數(shù)據(jù)庫監(jiān)測設備運行狀態(tài)、匯總和統(tǒng)計，為設備的使用、維護以及數(shù)據(jù)信息管理提供了必要的依據(jù)。

通過研究與應用表明該運動控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，安全可靠，使用方便。該系統(tǒng)還可以廣泛應用于自動化控制、工廠生產(chǎn)、制造與加工等多個工程領域，具有較高的實用價值。

[參考文獻]

[1]王建軍，楊翠萍，李秀玲.基于工業(yè)組態(tài)軟件的發(fā)電機組計算機監(jiān)控系統(tǒng)[J].電源技術，2014（3）：546-547.

[2]陳孟元，郎朗.工業(yè)控制網(wǎng)絡與組態(tài)技術在可編程控制器教學中的交互應用研究[J].實驗技術與管理，2013（6）：129-131，135.

[3]李雪梅，朱召陽，陳燕明，等.基于PLC的閥口袋自動上袋控制系統(tǒng)設計[J].制造業(yè)自動化，2020（9）：95-99.

[4]張令超，王恒強，秦補枝，等.MCGS組態(tài)軟件在雙容水箱液位監(jiān)控系統(tǒng)設計中的應用[J].南方農(nóng)機，2020（12）：163.

（編輯 王永超）