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MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)及其應(yīng)用
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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)
   
    [1] 劉曉強(qiáng).Fix組態(tài)軟件在微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的二次開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 煤炭科學(xué)技術(shù),2000,28(2):15-17
    [2] 張玉艷. RSview32組態(tài)軟件及其應(yīng)用. 沈陽(yáng)電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2002,4(4):43-46
    [3] 萬(wàn)年春. Rsview32 在蘇州新區(qū)新寧水廠自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用. 中國(guó)給水排水,2000,16(9):39


 

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