摘　要:  文章介紹了全中文工控組態(tài)軟件MCGS，并以高壓軟起動監(jiān)控系統(tǒng)為例，闡述了該系統(tǒng)的組成、功能，實踐證明，系統(tǒng)具有界面友好、易于操作、運行可靠、便于升級擴充等特點。

　　關(guān)鍵詞: 組態(tài)軟件；MCGS；高壓軟起動；監(jiān)控系統(tǒng) 

　?。?引言

　　近年來，隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，大型動力設(shè)備的應(yīng)用急劇增加，一度造成我國大型電機生產(chǎn)廠家大容量電機供不應(yīng)求，而這些大型交流感應(yīng)電機的大量應(yīng)用，也使得軟起動器得到廣泛應(yīng)用，它不僅實現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電機，而且可根據(jù)電機的負載特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等，此外，它還具有多種對電機保護功能，因此從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備的諸多弊端。與此同時，對于軟起動控制功能、控制水平的要求也越來越高，尤其對于那些工藝過程較復(fù)雜，控制參數(shù)較多的工控系統(tǒng)來說，具備交互式操作界面、數(shù)據(jù)列表、報警記錄和打印等功能已成為整個控制系統(tǒng)中重要的內(nèi)容。而新一代工控組態(tài)軟件的出現(xiàn)，對于在構(gòu)建軟起動器監(jiān)控系統(tǒng)時，實現(xiàn)上述功能，提供了一種簡便可行的途徑。

　　組態(tài)軟件，又稱監(jiān)控組態(tài)軟件，譯自英文SCADA, 即 Supervisory Control and Data

　　Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。工控組態(tài)軟件主要是指數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們提供自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，能夠為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。

　　本文介紹了如何利用工控組態(tài)軟件MCGS為開發(fā)平臺研制高壓軟起動監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)高壓軟起動設(shè)備操作控制命令的分散下達和實時運行信息的集中監(jiān)視。

　　2 MCGS組態(tài)軟件介紹

　　MCGS（Monitor And Control Generated System）是一套基于Windows95/98/NT操作系統(tǒng)（或更高版本），可用來快速構(gòu)造和生成各種監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，它為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和操作工具。MCGS組態(tài)軟件具有多任務(wù)、多線程功能，其系統(tǒng)框架采VC++語言編程，通過OLE技術(shù)向用戶提供VB編程接口，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動構(gòu)件、動畫構(gòu)件、策略構(gòu)件，用戶可隨時方便地擴充系統(tǒng)的功能。

　　MCGS的主要特性如下：

　?。?）概念簡單，易于理解和使用

　　普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓就能正確掌握、快速完成大多數(shù)簡單的工程項目，使其能集中精力解決工程本身的問題，而不需了解太多的計算機系統(tǒng)復(fù)雜的軟硬件問題，就可組態(tài)出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　（2）真正的32位多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)支持Windows的多任務(wù)技術(shù)，有效地優(yōu)化了計算機資源，打印任務(wù)作為一個獨立工作而運行于后臺，實現(xiàn)多任務(wù)的并行處理。

　?。?）提供豐富的設(shè)備驅(qū)動程序

　　提供足夠多的功能組件和豐富的常用圖形庫，真正做到只使用組態(tài)軟件就可快速組態(tài)完成工程項目的大多數(shù)工作，而對使用者沒有太苛刻的要求。通過Active DLL把設(shè)備驅(qū)動掛接在系統(tǒng)中，配置簡單、速度快、可靠性高。

　　（4）提供強大的網(wǎng)絡(luò)功能

　　MCGS強大的網(wǎng)絡(luò)功能可把TCP/IP網(wǎng)、485/422網(wǎng)、Modem網(wǎng)結(jié)合在一起構(gòu)成大型的監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。提供4級安全保密機制。

　?。?）提供開放的OLE接口

　　MCGS是以O(shè)LE自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的開放式擴充接口，允許用戶使用VB來快速編制各種設(shè)備驅(qū)動構(gòu)件、動畫構(gòu)件和各種策略構(gòu)件，通過OLE接口，用戶可以方便地定制自己特定的系統(tǒng)。

　?。?）組態(tài)軟件與設(shè)備無關(guān)

　　在MCGS組態(tài)軟件中，設(shè)備被實現(xiàn)成獨立的構(gòu)件形式，不同的設(shè)備對應(yīng)于不同的構(gòu)件。設(shè)備構(gòu)件不僅僅包括設(shè)備驅(qū)動程序，還有不同的方法和屬性供系統(tǒng)調(diào)用，每個設(shè)備構(gòu)件都由一個獨立的線程來管理。對不同的外部硬件設(shè)備，只需提供相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，而系統(tǒng)的其它部分和設(shè)備無關(guān)，不需作任何改動。

　　（7）豐富和方便的動畫組態(tài)

　　能快速構(gòu)造出各種復(fù)雜的動畫畫面。圖元圖符對象可實現(xiàn)自由構(gòu)圖和定義動畫，包括顏色、位置、大小、可見度、閃爍、輸入輸出、按鈕動作等多種動畫效果。動畫構(gòu)件對象完成特定類型的動畫功能，如：實時曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。

　?。?）運行策略

　　用運行策略來完成和實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程的自由控制，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件來操作實時數(shù)據(jù)庫、控制用戶窗口的顯示、關(guān)閉和設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，從而做到對對象工作過程的精確控制。圖形化的構(gòu)造方法和功能強大的策略構(gòu)件使運行策略的組態(tài)更加快捷方便。

　?。?）充分利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)

　　MCGS組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫；運行時，數(shù)據(jù)對象、報警信息的存儲也是一個數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率，同時，也使其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。

　?。?0）出于保護企業(yè)數(shù)據(jù)的考慮，MCGS很好地解決了授權(quán)及安全性問題。依據(jù)系統(tǒng)的授權(quán)，用戶被允許或禁止對系統(tǒng)進行操作，允許或禁止對數(shù)據(jù)進行訪問。MCGS在確保安全的情況下可以對多個系統(tǒng)模塊進行安全授權(quán)。MCGS工控組態(tài)軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩大部分，用戶所有的組態(tài)配置過程都是在組態(tài)環(huán)境中進行的，用戶組態(tài)后可生成一個“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫”的文件。MCGS的運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它能按照“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫”中的組態(tài)方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標和功能。

　　3 高壓軟起動監(jiān)控系統(tǒng)要求

　　3.1 監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求

　?。?） 要求監(jiān)控系統(tǒng)保證各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時準確可靠,減少人為因素影響,提供可靠現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持。

　?。?） 良好的可維護性,能夠方便地維護系統(tǒng)的正常運行。

　?。?） 提供友好的人機交互界面,方便現(xiàn)場人員操作。

　?。?） 提供對實時數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)管理功能。

　　（5） 提供靈活的接口,為用戶提供良好的二次開發(fā)功能并能與其他管理信息系統(tǒng)進行信息融合。

　　3.2 監(jiān)控系統(tǒng)具體要求

　?。?） 信號采集和數(shù)據(jù)處理: 對來自現(xiàn)場的非標準信號數(shù)據(jù)通過組態(tài)軟件轉(zhuǎn)換成標準信號。

　?。?） 狀態(tài)顯示: 將軟起動器各種工作狀態(tài)和各類繼電器工作狀態(tài)通過組態(tài)軟件動態(tài)的顯示于監(jiān)控畫面上，具有實時、動態(tài)效果。

　?。?） 監(jiān)控操作: 對電壓、電流等實時數(shù)據(jù)進行自動實時監(jiān)測；對電機進行起動、停車等操作。

　?。?） 操作畫面: 在操作畫面中可查詢和設(shè)置軟起動器的全部運行參數(shù)，還可查詢實時、歷史故障信息和設(shè)備狀態(tài)并可按要求設(shè)定和打印出實時報表和歷史報表。

　　4 高壓軟起動監(jiān)控系統(tǒng)軟件組態(tài)

　　4.1 系統(tǒng)的組態(tài)

　　組態(tài)軟件組成框圖如圖1所示。

　?。?）用戶窗口組態(tài)：設(shè)置工程的人機交互界面,如系統(tǒng)的主控界面、動畫、報表、趨勢曲線等。

　?。?）主控窗口組態(tài)：本窗口為工程主窗口。用戶窗口組態(tài)完成后,在主控窗口中,通過對系統(tǒng)菜單和參數(shù)的定義和設(shè)置來調(diào)度、管理用戶窗口的打開或關(guān)閉。

　　（3）實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)：工程組態(tài)各數(shù)據(jù)交換處理的核心部分，將MCGS的各部分有機地連成一體。根據(jù)設(shè)計的要求,在MCGS的實時數(shù)據(jù)庫窗口中對創(chuàng)建數(shù)據(jù)對象的基本屬性、存盤屬性、報警屬性等進行定義和設(shè)置。

　　（4）設(shè)備構(gòu)件組態(tài)：這是連接和驅(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)采集與控制輸出設(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。在基本屬性中設(shè)置PLC的地址和通信方式等；在通道連接窗口中,輸入通道和實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象連接起來；添加虛擬通道，用于連接可在線調(diào)整的系統(tǒng)參數(shù)；在數(shù)據(jù)處理窗口,設(shè)置數(shù)據(jù)處理方法,如濾波、工程轉(zhuǎn)換（即把采集進來的數(shù)據(jù)或輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有實際意義的工程數(shù)據(jù)），即通過在設(shè)備窗口中對數(shù)據(jù)的預(yù)處理便可得到所需要的數(shù)據(jù)類型。

　　（5）運行策略組態(tài)：完成工程運行流程的控制。根據(jù)運行策略的不同作用和功能,MCGS把運行策略分為啟動策略、退出策略、循環(huán)策略、用戶策略、報警策略、事件策略、熱鍵策略共7種。每種策略都由一系列功能模塊組成。由于該系統(tǒng)側(cè)重于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的時實監(jiān)控和統(tǒng)計查詢功能,根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和操作處理,在MCGS的運行策略窗口中,對以上運行策略分別進行組態(tài)設(shè)置，如在用戶策略中,利用策略工具箱添加腳本構(gòu)件、存盤數(shù)據(jù)提取構(gòu)件等,以實現(xiàn)所需的功能。

　　4.2 高壓軟起動監(jiān)控功能的實現(xiàn)及效果

　　軟件組態(tài)部分完成監(jiān)控系統(tǒng)與操作人員間的交互界面,是實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調(diào)度和管理的核心。監(jiān)控界面分為兩部分，一部分是用于日常監(jiān)視、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常監(jiān)視信息，如各種報表、曲線及趨勢圖、歷史記錄等的子界面。

　　4.2.1 主控窗口

　　組態(tài)軟件運行后,點擊公司信息圖片后,即可進入高壓軟起動監(jiān)控主界面，如圖2 所示，

　　該界面主要實時顯示各種數(shù)字輸入輸出量狀態(tài)，電壓、電流等采集值以及報警信息；同時用戶可通過觸摸按鈕對電機進行起動、停車等操作。

　　在主界面的上方有一排指示燈,用于指示高壓軟起動器的工作狀態(tài)，主要包括緊急停車開關(guān)輸入量狀態(tài)、停車開關(guān)輸入量狀態(tài)、軟起開關(guān)輸入量狀態(tài)、旁路合閘開關(guān)輸入量狀態(tài)、直起開關(guān)輸入量狀態(tài)、旁路合閘繼電器狀態(tài)、旁路跳閘繼電器狀態(tài)、故障輸出繼電器狀態(tài)、軟起就緒繼電器狀態(tài)、開始起動繼電器狀態(tài)、起動完成繼電器狀態(tài)。左下方有一個報警描述狀態(tài)欄，用于顯示軟起動器當前所有故障信息，右側(cè)的數(shù)據(jù)顯示欄則用于顯示電壓、電流等實時數(shù)據(jù)。在主畫面的最下方有六個按鈕，用戶可通過按鈕對電機進行軟起動、直接起動、停車、緊急停車等操作，若按下報警查看、參數(shù)設(shè)置按鈕，即進入到其對應(yīng)的畫面中，進行查看或操作。

　　主控窗口實現(xiàn)了全生產(chǎn)過程的實時管理，同時，也為管理部門提供實時動態(tài)信息,能有效地幫助值班人員及時了解設(shè)備工作狀態(tài)。

　　4.2.2 報警記錄查看功能

　　按下報警查看按鈕后，可進入歷史報警記錄界面，如圖3 所示。該界面顯示存儲的歷史報警記錄，包括每條報警記錄開始時間、結(jié)束時間和報警具體描述。

　　點擊“設(shè)置”按鈕，將彈出設(shè)置時間范圍對話框，用戶可以通過選擇待顯示的歷史報警記錄的時間范圍，調(diào)出當時的系統(tǒng)故障記錄，并可將該記錄進行打印處理。

　　4.2.2 參數(shù)設(shè)置功能

　　當按下參數(shù)設(shè)置按鈕后，會彈出用戶登錄對話框，只有輸入正確的密碼才能進入該界面進行設(shè)置，可設(shè)八組密碼, 三種等級（LEVEL1 , 2 , 3） , 使用者等級1 有最高操作權(quán)限, 使用者等級3 為最低操作權(quán)限，這樣可有效防止非專業(yè)人員誤操作。該畫面主要用于設(shè)置軟起動裝置的所有參數(shù)：可以對起動方式、起始觸發(fā)角、起動電流限制倍數(shù)、起動時間、起動超時、電機額定電壓、電機額定電流、晶閘管啟用、一組晶閘管故障報警處理等參數(shù)進行整定。其中，對于起動方式設(shè)置，可以通過點擊下拉框從中選擇一種起動方式，如圖4 所示；對于其他參數(shù)設(shè)置，點擊某參數(shù)，將彈出數(shù)字輸入對話框，輸入相應(yīng)的設(shè)置數(shù)據(jù)即可。操作人員可以按“參數(shù)說明”按鈕，來查看相應(yīng)參數(shù)的具體用途。

　　5 結(jié)束語

　　以MCGS工控組態(tài)軟件為核心的軟起動監(jiān)控系統(tǒng)，具有界面友好，易于操作，運行可靠，便于更改、擴充、升級等優(yōu)點，同時，系統(tǒng)造價也遠低于進口同類設(shè)備，具有較高的性價比。采用組態(tài)軟件進行工業(yè)控制是現(xiàn)代化工業(yè)的一個發(fā)展方向。

　　本系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對高壓軟起動器各參數(shù)的在線實時監(jiān)測與控制，而且在實際使用過程中也取得了良好效果，加強了職能部門對高壓軟起動器的監(jiān)測,規(guī)范了職工行為。對高壓軟起動器實現(xiàn)了系統(tǒng)化管理,提高了軟起動設(shè)備運轉(zhuǎn)的可靠性,保證了現(xiàn)場的安全運行。

　　參考文獻：

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　　[4] 潘新民，微型計算機控制技術(shù)[M] 北京：人民郵電出版社，1998，215-239。

　　作者簡介：

　　湯美玉（1978-）  女  助理工程師   現(xiàn)任職：上海三菱電梯有限公司黑龍江分公司