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工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的軟件功能都靠軟件人員編程實現(xiàn)。工作量大，軟件通用性差，且易產(chǎn)生錯誤。隨著工業(yè)控制要求的不斷提高和計算機技術(shù)特別是軟件技術(shù)的高速發(fā)展，專門用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件應(yīng)運而生，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
過去工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的軟件功能都靠軟件人員編程實現(xiàn)。工作量大，軟件通用性差，且易產(chǎn)生錯誤。隨著工業(yè)控制要求的不斷提高，專門用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件應(yīng)運而生，它是一套功能齊全的組態(tài)生成工具軟件，通用性強，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)用對象只需改變數(shù)據(jù)實體即可。目前國內(nèi)外有很多公司開發(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，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)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft 的各種32位Windows 平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際問題的方案，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)境和運行環(huán)境兩個部分，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，用戶可以利用它設(shè)計和開發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，即組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能，組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境互相獨立，又密切相關(guān)，如圖1 所示。
圖1 組態(tài)環(huán)境和運行環(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、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略組成，每一部分分別進行組態(tài)，完成不同的工作。
主控窗口：是工程的主窗口，負責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。
設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(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；注冊設(shè)備驅(qū)動程序；定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。
用戶窗口：主要用于設(shè)置工程中人機交互的界面，如系統(tǒng)流程圖、曲線圖、動畫等。
實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分數(shù)據(jù)交換和處理的中心，它將MCGS 工程的各個部分連成有機的整體。
運行策略：主要完成工程運行流程的控制，如編寫控制程序、選用各種功能構(gòu)件等。
3、MCGS 的應(yīng)用
MCGS 在實際中應(yīng)用非常廣泛，本文以大連海事大學(xué)的鍋爐計算機監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹MCGS 的具體應(yīng)用。
鍋爐計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的分層式的集散型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由現(xiàn)場控制層、車間監(jiān)控層、工廠管理層三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，同時通過系統(tǒng)提供的web 服務(wù)功能，授權(quán)用戶可從企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)或Internet 上瀏覽鍋爐系統(tǒng)的運行情況。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)場控制層完成對鍋爐和系統(tǒng)公共部分的數(shù)據(jù)采集及控制；車間監(jiān)控層設(shè)置兩臺操作員站、一臺工程師站。操作員站采用研華奔騰工業(yè)控制微機，主要用于鍋爐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示及進行控制操作，兩臺操作站同時工作互為熱備用。工程師站用于進行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定及系統(tǒng)維護；工廠管理層為可選的功能，可進行系統(tǒng)運行分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計、優(yōu)化等；本系統(tǒng)設(shè)有web服務(wù)器，可通過Internet 瀏覽系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
3.1 監(jiān)控畫面的設(shè)計
MCGS 平臺下監(jiān)控畫面采用了面向?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，縮短了開發(fā)周期。
大連海事大學(xué)的鍋爐計算機控制系統(tǒng)的畫面由靜態(tài)和動態(tài)兩部分組成。靜態(tài)畫面一般反映系統(tǒng)中主要設(shè)備的配置情況。動態(tài)畫面則反映設(shè)備和系統(tǒng)的實時運行情況。根據(jù)生產(chǎn)實際的需要和本工程的主要功能要求12 幅單元流程畫面，5 個監(jiān)視高低壓配電間的運行狀況的畫面。另外還設(shè)計了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、故障診斷和操作管理畫面。
3.2 監(jiān)控畫面的功能
為了更好地實現(xiàn)鍋爐的優(yōu)化運行管理，進行了下列功能開發(fā)：數(shù)據(jù)報表生成、趨勢曲線顯示、報警管理、遠程控制、系統(tǒng)運行管理及系統(tǒng)安全。
（1）數(shù)據(jù)報表生成功能
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)備的運行及運行時間的長短，達到節(jié)能增效的目的。本系統(tǒng)的報表把MCGS 和Microsoft Excel 及Microsoft Access 結(jié)合起來，利用動態(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、且可查詢的報表。報表分為三類：當(dāng)前報表、日報表、月報表。
（2）趨勢曲線顯示功能
趨勢曲線用來顯示各模擬量值的變化趨勢。操作者不僅可看到過去的趨勢，且可看到當(dāng)前的趨勢。通過趨勢圖可看出汽包水位、汽包壓力等參數(shù)的變化趨勢，從而，操作員可做出控制預(yù)測。
（3）報警管理功能
報警是在設(shè)備或生產(chǎn)過程在可接受的、預(yù)設(shè)定的范圍內(nèi)停止運行時發(fā)出信號，表明故障、磨損或出現(xiàn)預(yù)定序列以外的操作。報警類別包括模擬量的超限報警和離散量的狀態(tài)報警。
（4）系統(tǒng)運行管理功能
除了和生產(chǎn)過程有關(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，以便進行相關(guān)的設(shè)置、參數(shù)修改等，及時調(diào)整監(jiān)控站以良好的運行狀態(tài)進行各種工作。因此，監(jiān)控軟件設(shè)計了系統(tǒng)工具畫面。此畫面包含維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安全性的工具和一些在系統(tǒng)開發(fā)中可進入高層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（圖形用戶接口）界面設(shè)計，簡化了操作過程；同時由于功能較多，也容易造成誤操作，所以設(shè)計一個功能完善，使用可靠的安全保護體系是完全必要的。
本系統(tǒng)通過下述方法保障系統(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)的鍋爐計算機監(jiān)控系統(tǒng)在實際運行中工作情況良好，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)備的運行狀態(tài)和進行控制提供了生動簡潔的人機交換界面。
（2）監(jiān)控系統(tǒng)反映模擬量的趨勢圖，能直觀的重現(xiàn)被檢測量過程數(shù)據(jù)的過去和現(xiàn)在，實踐證明、這確實給生產(chǎn)管理帶來了極大的方便。
（3）報警功能齊備，處理能力強。自投運以來，發(fā)生了近500 個數(shù)字量報警和100 多個模擬量報警，覆蓋了廠區(qū)幾乎所有生產(chǎn)設(shè)備，極大地方便了報警處理和故障分析工作；如圖3 所示。
圖3 報警信息圖
（4）使用靈活的報表在實際運行中更體現(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 日報表
4、結(jié)語
實際應(yīng)用證明， 由MCGS 所提供的一些功能諸如模板，圖庫以及向?qū)Э梢允褂脩艚M態(tài)系統(tǒng)所需的時間縮短，同時使系統(tǒng)功能得到增強。用戶可以為任何一種工業(yè)應(yīng)用組建基于MCGS 的實時監(jiān)控系統(tǒng)。MCGS 在設(shè)計思想上的開放性，使得用戶可以設(shè)計使用靈活、編輯簡便、畫面質(zhì)量和表現(xiàn)形式豐富多樣的監(jiān)控系統(tǒng)。
參考文獻
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