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工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件功能都靠軟件人員編程實(shí)現(xiàn)。工作量大，軟件通用性差，且易產(chǎn)生錯(cuò)誤。隨著工業(yè)控制要求的不斷提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是軟件技術(shù)的高速發(fā)展，專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件應(yīng)運(yùn)而生，本文介紹了MCGS 工業(yè)組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)和組成、具體應(yīng)用及其應(yīng)用效果。
1、引言
過(guò)去工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件功能都靠軟件人員編程實(shí)現(xiàn)。工作量大，軟件通用性差，且易產(chǎn)生錯(cuò)誤。隨著工業(yè)控制要求的不斷提高，專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件應(yīng)運(yùn)而生，它是一套功能齊全的組態(tài)生成工具軟件，通用性強(qiáng)，而且系統(tǒng)的執(zhí)行程序代碼部分一般固定不變，為適應(yīng)不同的應(yīng)用對(duì)象只需改變數(shù)據(jù)實(shí)體即可。目前國(guó)內(nèi)外有很多公司開(kāi)發(fā)出不少優(yōu)秀產(chǎn)品，如Intellution 公司的Fix，Ci 公司的Citect，清華紫光的組態(tài)王等。 MCGS 是眾多監(jiān)控軟件中的一種，它具有許多優(yōu)點(diǎn)，可用于任何監(jiān)控系統(tǒng)。
2、MCGS 介紹
MCGS 是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft 的各種32位Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶(hù)提供解決實(shí)際問(wèn)題的方案，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
2.1 MCGS 的整體結(jié)構(gòu)
MCGS 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，用戶(hù)可以利用它設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶(hù)組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，即組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶(hù)指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶(hù)組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能，組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境互相獨(dú)立，又密切相關(guān)，如圖1 所示。
圖1 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境的關(guān)系
2.2 MCGS 的組成
MCGS 軟件系統(tǒng)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶(hù)窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略組成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)，完成不同的工作。
主控窗口：是工程的主窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。
設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集和控制輸出設(shè)備；注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。
用戶(hù)窗口：主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，如系統(tǒng)流程圖、曲線(xiàn)圖、動(dòng)畫(huà)等。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)交換和處理的中心，它將MCGS 工程的各個(gè)部分連成有機(jī)的整體。
運(yùn)行策略：主要完成工程運(yùn)行流程的控制，如編寫(xiě)控制程序、選用各種功能構(gòu)件等。
3、MCGS 的應(yīng)用
MCGS 在實(shí)際中應(yīng)用非常廣泛，本文以大連海事大學(xué)的鍋爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹MCGS 的具體應(yīng)用。
鍋爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的分層式的集散型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制層、車(chē)間監(jiān)控層、工廠管理層三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)提供的web 服務(wù)功能，授權(quán)用戶(hù)可從企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)或Internet 上瀏覽鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行情況。具體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
現(xiàn)場(chǎng)控制層完成對(duì)鍋爐和系統(tǒng)公共部分的數(shù)據(jù)采集及控制；車(chē)間監(jiān)控層設(shè)置兩臺(tái)操作員站、一臺(tái)工程師站。操作員站采用研華奔騰工業(yè)控制微機(jī)，主要用于鍋爐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示及進(jìn)行控制操作，兩臺(tái)操作站同時(shí)工作互為熱備用。工程師站用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定及系統(tǒng)維護(hù)；工廠管理層為可選的功能，可進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、優(yōu)化等；本系統(tǒng)設(shè)有web服務(wù)器，可通過(guò)Internet 瀏覽系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
3.1 監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)
MCGS 平臺(tái)下監(jiān)控畫(huà)面采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)、模板技術(shù)、ActiveX 控件技術(shù)、子窗口技術(shù)和多任務(wù)技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的做圖方式，縮短了開(kāi)發(fā)周期。
大連海事大學(xué)的鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的畫(huà)面由靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩部分組成。靜態(tài)畫(huà)面一般反映系統(tǒng)中主要設(shè)備的配置情況。動(dòng)態(tài)畫(huà)面則反映設(shè)備和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要和本工程的主要功能要求12 幅單元流程畫(huà)面，5 個(gè)監(jiān)視高低壓配電間的運(yùn)行狀況的畫(huà)面。另外還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、故障診斷和操作管理畫(huà)面。
3.2 監(jiān)控畫(huà)面的功能
為了更好地實(shí)現(xiàn)鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行管理，進(jìn)行了下列功能開(kāi)發(fā)：數(shù)據(jù)報(bào)表生成、趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示、報(bào)警管理、遠(yuǎn)程控制、系統(tǒng)運(yùn)行管理及系統(tǒng)安全。
（1）數(shù)據(jù)報(bào)表生成功能
掌握與鍋爐有關(guān)的一些重要數(shù)據(jù)每天每月的情況，能更有效的安排設(shè)備的運(yùn)行及運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短，達(dá)到節(jié)能增效的目的。本系統(tǒng)的報(bào)表把MCGS 和Microsoft Excel 及Microsoft Access 結(jié)合起來(lái)，利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換、ODBC 技術(shù)和RSView32 內(nèi)裝的Microsoft Visual Basic 形成了格式靈活、且可查詢(xún)的報(bào)表。報(bào)表分為三類(lèi)：當(dāng)前報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表。
（2）趨勢(shì)曲線(xiàn)顯示功能
趨勢(shì)曲線(xiàn)用來(lái)顯示各模擬量值的變化趨勢(shì)。操作者不僅可看到過(guò)去的趨勢(shì)，且可看到當(dāng)前的趨勢(shì)。通過(guò)趨勢(shì)圖可看出汽包水位、汽包壓力等參數(shù)的變化趨勢(shì)，從而，操作員可做出控制預(yù)測(cè)。
（3）報(bào)警管理功能
報(bào)警是在設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程在可接受的、預(yù)設(shè)定的范圍內(nèi)停止運(yùn)行時(shí)發(fā)出信號(hào)，表明故障、磨損或出現(xiàn)預(yù)定序列以外的操作。報(bào)警類(lèi)別包括模擬量的超限報(bào)警和離散量的狀態(tài)報(bào)警。
（4）系統(tǒng)運(yùn)行管理功能
除了和生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的信息顯示和操作，監(jiān)控系統(tǒng)本身（監(jiān)控站軟件）的信息也需要掌握，以便進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置、參數(shù)修改等，及時(shí)調(diào)整監(jiān)控站以良好的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行各種工作。因此，監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工具畫(huà)面。此畫(huà)面包含維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的工具和一些在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中可進(jìn)入高層MCGS 功能的工具。
（5）系統(tǒng)安全管理功能
由于監(jiān)控軟件采用GUI（圖形用戶(hù)接口）界面設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程；同時(shí)由于功能較多，也容易造成誤操作，所以設(shè)計(jì)一個(gè)功能完善，使用可靠的安全保護(hù)體系是完全必要的。
本系統(tǒng)通過(guò)下述方法保障系統(tǒng)安全：設(shè)置控制權(quán)限、MCGS 監(jiān)控軟件平臺(tái)屬性設(shè)置及使用桌面鎖。
3.3 應(yīng)用效果
大連海事大學(xué)的鍋爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中工作情況良好，數(shù)據(jù)反映準(zhǔn)確，系統(tǒng)功能齊備，操作方便快捷。體現(xiàn)在以下幾方面：
（1）工藝流程畫(huà)面顯示了鍋爐工作流程，為操作員監(jiān)視流程中生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行控制提供了生動(dòng)簡(jiǎn)潔的人機(jī)交換界面。
（2）監(jiān)控系統(tǒng)反映模擬量的趨勢(shì)圖，能直觀的重現(xiàn)被檢測(cè)量過(guò)程數(shù)據(jù)的過(guò)去和現(xiàn)在，實(shí)踐證明、這確實(shí)給生產(chǎn)管理帶來(lái)了極大的方便。
（3）報(bào)警功能齊備，處理能力強(qiáng)。自投運(yùn)以來(lái)，發(fā)生了近500 個(gè)數(shù)字量報(bào)警和100 多個(gè)模擬量報(bào)警，覆蓋了廠區(qū)幾乎所有生產(chǎn)設(shè)備，極大地方便了報(bào)警處理和故障分析工作；如圖3 所示。
圖3 報(bào)警信息圖
（4）使用靈活的報(bào)表在實(shí)際運(yùn)行中更體現(xiàn)了其優(yōu)越性，為廠方提供了調(diào)整生產(chǎn)的重要依據(jù)。如圖4所示。、
圖4 日?qǐng)?bào)表
4、結(jié)語(yǔ)
實(shí)際應(yīng)用證明， 由MCGS 所提供的一些功能諸如模板，圖庫(kù)以及向?qū)Э梢允褂脩?hù)組態(tài)系統(tǒng)所需的時(shí)間縮短，同時(shí)使系統(tǒng)功能得到增強(qiáng)。用戶(hù)可以為任何一種工業(yè)應(yīng)用組建基于MCGS 的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。MCGS 在設(shè)計(jì)思想上的開(kāi)放性，使得用戶(hù)可以設(shè)計(jì)使用靈活、編輯簡(jiǎn)便、畫(huà)面質(zhì)量和表現(xiàn)形式豐富多樣的監(jiān)控系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
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