錢宗斌　姚燁

摘要：針對電氣控制的運料小車系統(tǒng)的不足，文章介紹了利用MCGS組態(tài)軟件和西門子S7200 PLC實現(xiàn)對運料小車系統(tǒng)的監(jiān)測和控制。通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，進行集中的數(shù)據(jù)管理，從而實現(xiàn)對運料系統(tǒng)有效控制，系統(tǒng)狀態(tài)實時監(jiān)控，并由上位機生成可視化的動態(tài)監(jiān)控界面。方便管理人員對現(xiàn)場的管理，提高工作效率。

關鍵詞：組態(tài)軟件；PLC；MCGS；運料小車

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）08-1806-04

近年來，隨著自動化技術的不斷發(fā)展，組態(tài)技術在工控領域占據(jù)著越來越重要的地位，工業(yè)過程自動化目前普遍采用上位組態(tài)軟件采集數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，PLC進行控制的方式實現(xiàn)分散控制和集中管理。通常用組態(tài)軟件將運行中的開關狀態(tài)、數(shù)據(jù)和報警、信息顯示、運行時間以及數(shù)量、溫度、壓力等參數(shù)值用監(jiān)控畫面來顯示，也可根據(jù)預先編制的程序驅(qū)動各種連接裝置，以取代機械式的控制面板。該文簡要介紹了基于組態(tài)軟件MCGS和西門系系列PLC控制的運料小車運行。

1 概述

運料小車是焦化廠及其它工業(yè)運料的主要設備之一，廣泛應用于冶金、有色金屬、煤礦等行業(yè)。早期運料小車電氣控制系統(tǒng)多為“繼電器—接觸器”組成的復雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負責操作?，F(xiàn)代的運料小車基本將控制系統(tǒng)更改為基于PLC核心的計算機控制，并且為了更方便的對運輸現(xiàn)場實施監(jiān)控，傳統(tǒng)的指示燈報警和提示已不能滿足要求。人們需要掌握小車的實時運行路徑、了解小車的工作狀態(tài)、記錄小車的運行歷史并能夠隨時修改小車的運行參數(shù)和調(diào)用歷史數(shù)據(jù)，還需要按照可視和可控的格式，實時傳輸、管理和顯示這些信息。因此，采用組態(tài)軟件進行實時的數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控顯得尤為重要。

2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)通過PLC將小車運行速度、位置、起始點檢測、站點位置檢測、站點閥門開閉狀態(tài)等參數(shù)傳遞至上位機，并在HMI中形成監(jiān)控畫面，從而進行實時的分析與處理。小車在三個工作站和倉庫之間循環(huán)運行。系統(tǒng)能夠及時監(jiān)控站點的發(fā)貨指令，監(jiān)控小車的狀態(tài)，所處位置，運行速度，運行路徑，能夠控制站點的放料和閉合過程。PLC負責對單站的控制，小車狀態(tài)的控制，MCGS負責收集數(shù)據(jù)，并監(jiān)控實時動態(tài)，能夠?qū)π≤嚨倪\行歷史數(shù)據(jù)和軌跡進行分析，并可以通過發(fā)送指令的方式對系統(tǒng)進行控制，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時進行報警。

3 組態(tài)設計

下位機PLC現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)參數(shù)通過RS-232接口傳遞至上位機中，由MCGS負責進行狀態(tài)監(jiān)控和流程控制。MCGS組態(tài)對系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控，對運行流程進行控制，在系統(tǒng)運行過程中提供歷史數(shù)據(jù)查詢。組態(tài)部分的設計主要有數(shù)據(jù)庫設計，界面設計，流程控制，設備通信等。

3.1 數(shù)據(jù)庫設計

實時數(shù)據(jù)庫是MCGS的核心，主要用于工廠過程的自動采集，存儲和監(jiān)事，實現(xiàn)保存，檢索連續(xù)變化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并行地處理數(shù)據(jù)，并及時記錄過程報警[3]。MCGS中數(shù)據(jù)庫作為一個對象封裝起來，程序通過方法和屬性與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行交換，在設備窗口中通過設備構件驅(qū)動SIMATIC S7200 PLC，通過串口將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運行策略通過策略構件，對數(shù)據(jù)進行操作和處理。本系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)變量及連接的PLC地址變量對應關系如下，篇幅限制，只列出主要變量，如表1所示。

3.2 組態(tài)界面設計

現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)需要進行監(jiān)控和處理，對于小車狀態(tài)，站點的呼叫請求可用狀態(tài)指示燈的亮滅顯示，若站點的出料閥未打開，則通過報警顯示，小車的運行速度和位置用標簽的輸出功能顯示，數(shù)據(jù)查詢可用歷史報表和實時報表的方式顯示.在HMI中啟動和停止系統(tǒng)，控制小車的運行方式等。

3.3 運行策略

3.4 實現(xiàn)MCGS與PLC的通信

本系統(tǒng)采用SIMATIC S7200 PLC與MCGS 6.8嵌入版進行控制， MCGS操作和讀寫西門子PLC設備的各種寄存器的數(shù)據(jù)或狀態(tài)時，使用西門子PPI通訊協(xié)議，采用西門子標準的PC＼PPI通訊電纜。串口父設備屬性中設置COM波特率為9600kbps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗采集周期為200ms。PLC地址為總線上掛的PLC地址。指示燈數(shù)據(jù)的讀取方式為只讀，啟動按鈕數(shù)據(jù)讀取方式為讀寫。小車的速率及位置數(shù)據(jù)讀取方式為只讀

將配置好得組態(tài)程序下載至觸摸屏中，運行即可。

4 結(jié)束語

MCGS組態(tài)軟件是32位系統(tǒng)，可方便的應用于Windows平臺，具有良好的并行處理能力，集中式的數(shù)據(jù)管理，操作界面簡單靈活。在工控領域有較好的系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理能力，并且可以對工控系統(tǒng)進行分布式控制和管理，使分布在不同現(xiàn)場的采集設備和工作站之間實現(xiàn)協(xié)調(diào)工作。在運料小車系統(tǒng)中，MCGS對數(shù)據(jù)的集中處理，通過指示燈的亮滅標明系統(tǒng)的運行狀況，可視性強，通過標簽按鈕顯示系統(tǒng)的關鍵運行參數(shù)，對于錯誤的產(chǎn)生進行報警提示。對小車的運行方向，站點的判斷，裝卸貨的過程進行合理的控制，提供數(shù)據(jù)查詢等功能，提高了系統(tǒng)的運行效率，方便人們對現(xiàn)場進行控制和管理。

參考文獻：

[1] 向曉漢. PLC控制技術與應用[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2] 徐新.人機界面與網(wǎng)絡應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[3] 曹輝.組態(tài)軟件技術及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[4] 韓小新. 三菱FX系列PLC基礎及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.