摘 要：介紹了工控組態(tài)軟件MCGS及其在煤礦空壓機(jī)組集散監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。闡述了該系統(tǒng)的工程背景、硬件組成、控制方法、組態(tài)過程及實(shí)現(xiàn)功能。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具有界面友好、自動化程度高、監(jiān)控可靠、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對其它同類項(xiàng)目開發(fā)具有較強(qiáng)的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件;MCGS;空壓機(jī);計(jì)算機(jī)監(jiān)控 1. 引言 　　隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，許多領(lǐng)域中都引入了計(jì)算機(jī)自動檢測與控制技術(shù)。在煤礦中，甚至許多有風(fēng)動機(jī)械的企業(yè)，因工作性質(zhì)的需要，都離不開空氣壓縮機(jī)?，F(xiàn)代化的煤礦，要求空壓機(jī)裝置有較高的自動化水平，采用微機(jī)控制是空壓機(jī)發(fā)展的必然趨勢，它可以減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，對空壓機(jī)的可靠安全運(yùn)行起到保證和促進(jìn)作用。按照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)要求，空壓機(jī)必須具有四保護(hù)（即超壓、超溫、斷油、斷水保護(hù)）裝置，煤礦迫切需要一整套較完善、且靈敏可靠的檢測保護(hù)裝置。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，我們和徐州礦務(wù)集團(tuán)某下屬國有重點(diǎn)煤礦簽署“空壓機(jī)組集散監(jiān)控系統(tǒng)”項(xiàng)目研究合同。該煤礦壓風(fēng)機(jī)房有5臺活塞式空氣壓縮機(jī)和1臺英格索蘭螺桿式壓縮機(jī)，需要監(jiān)控的空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)有溫度、壓力、流量及供電參數(shù)等，其中對英格索蘭空壓機(jī)還進(jìn)行了低壓變頻控制。 2. 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 　　系統(tǒng)主要由上位機(jī)、打印機(jī)、三菱PLC、傳感/變送器、宇光智能儀表、電磁閥、多芯電纜組成。遵照空壓機(jī)控制流程要求，PLC完成對每臺空壓機(jī)的單獨(dú)手動控制和整個(gè)空壓機(jī)組的自動編組運(yùn)行控制。傳感器、變送器將空壓機(jī)的壓力、溫度、流量和供電參數(shù)等模擬量轉(zhuǎn)化為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號送宇光智能儀表，宇光智能儀表主要完成多路測量信號的實(shí)時(shí)顯示與報(bào)警，同時(shí)通過RS485通訊模塊將測量信號送上位機(jī)，上位機(jī)負(fù)責(zé)空壓機(jī)組集散監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)界面顯示，包括空壓機(jī)運(yùn)行動畫界面、各監(jiān)控參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、狀態(tài)曲線、報(bào)警顯示、參數(shù)設(shè)置、故障分析與診斷等。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖見圖1所示。 [align=center] 圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖[/align] 3. 系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn) 　　組態(tài)軟件是近年來在工業(yè)自動化領(lǐng)域興起的一種新型的軟件開發(fā)技術(shù)，它具有二次開發(fā)簡便、開發(fā)周期短、通用性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。在本項(xiàng)目的監(jiān)控軟件開發(fā)中，我們選用國內(nèi)應(yīng)用較為普遍的北京昆侖通態(tài)公司的MCGS5.5版組態(tài)軟件。全中文工控組態(tài)軟件MCGS是一套基于Microsoft Windows 98/Me/NT/2000操作系統(tǒng)，可用來快速構(gòu)造和生成上位機(jī)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(bào)警處理、流程控制、動畫顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺。 　　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，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng);運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 　　3.1 系統(tǒng)組態(tài) 　　MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 　?。?）主控窗口組態(tài) 主控窗口是應(yīng)用系統(tǒng)的父窗口和主框架。通過對系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)參數(shù)的定義和設(shè)置來調(diào)度與管理運(yùn)行系統(tǒng)，反映出應(yīng)用工程的總體概貌。 　　（2）用戶窗口組態(tài) 主要用于設(shè)置工程中的人機(jī)交互界面，用戶窗口中的監(jiān)控畫面由靜態(tài)和動態(tài)畫面兩部分組成。本工程組態(tài)的用戶窗口有主控界面、各空壓機(jī)分界面、報(bào)警顯示、故障診斷、參數(shù)設(shè)置、曲線圖、數(shù)據(jù)打印、遠(yuǎn)程控制等。空壓機(jī)組集散監(jiān)控系統(tǒng)的主控界面如圖2所示。 [align=center] 圖2 系統(tǒng)主控界面[/align] 　?。?）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS的核心，工程各個(gè)部分均以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為公用區(qū)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分協(xié)調(diào)動作。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，本工程定義和設(shè)置了數(shù)值型、開關(guān)型、組對象三類數(shù)據(jù)對象，共約200點(diǎn)。 　　（4）設(shè)備構(gòu)件組態(tài) 設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。計(jì)算機(jī)串行口是計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備通訊時(shí)最常用的一種通訊接口，一個(gè)串行口可以掛接多個(gè)通訊設(shè)備，為適應(yīng)計(jì)算機(jī)串行口的多種操作方式，MCGS組態(tài)軟件采用在串口通訊父設(shè)備下掛接多個(gè)通訊子設(shè)備的處理機(jī)制?？諌簷C(jī)組集散監(jiān)控系統(tǒng)中，上位機(jī)監(jiān)控選用國內(nèi)著名品牌聯(lián)想商用機(jī)，由于外掛通訊設(shè)備較多，為提高通訊速度與可靠性，上位機(jī)通過擴(kuò)展提供4個(gè)串行口與現(xiàn)場PLC、智能儀表通訊。本工程設(shè)備窗口組態(tài)時(shí)的幾點(diǎn)說明：首先，現(xiàn)場智能設(shè)備上的口地址跳線要和相應(yīng)設(shè)備構(gòu)件屬性中模塊地址設(shè)置一致;其次，所有通訊子設(shè)備構(gòu)件（宇光_AI708M、三菱FX_485等）的初始工作狀態(tài)設(shè)置為停止，以便在運(yùn)行環(huán)境中根據(jù)空壓機(jī)實(shí)際投運(yùn)情況用循環(huán)策略啟停相應(yīng)設(shè)備;第三，在通道連接屬性頁中，把所有未使用的通道的周期設(shè)置為0。后兩種處理方案都是為了提高系統(tǒng)投運(yùn)設(shè)備的實(shí)時(shí)通訊速度與可靠性。 　?。?）運(yùn)行策略組態(tài) 本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的控制算法及要完成的特定流程和操作處理，在MCGS“運(yùn)行策略”窗口中對“循環(huán)策略”、“用戶策略”、“報(bào)警策略”等分別進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置。如對循環(huán)策略的組態(tài)是利用策略工具箱中的腳本程序構(gòu)件，用類Basic語言的命令編寫設(shè)備啟停、報(bào)警限值在線設(shè)置、開機(jī)自檢、電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)動畫等處理程序，同時(shí)設(shè)置策略行條件屬性;報(bào)警策略用來實(shí)現(xiàn)對不同類型報(bào)警（如溫度、壓力、勵(lì)磁電流、斷水等）的語音提示，語音文件中的漢語發(fā)音由中科大訊飛信息科技公司“InterPhonic CN語音合成系統(tǒng)”產(chǎn)生，報(bào)警效果如真人發(fā)音;用戶策略主要用存盤數(shù)據(jù)提取、Excel報(bào)表輸出構(gòu)件產(chǎn)生各種報(bào)表及故障診斷信息，以供操作人員查詢、打印及分析之用。 　　3.2 主要功能的實(shí)現(xiàn) 　　MCGS運(yùn)行環(huán)境是獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，按照組態(tài)環(huán)境中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 　?。?）該監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)操作人員不同，設(shè)定不同的使用權(quán)限，有效地保證了系統(tǒng)操作的安全性。 　?。?）系統(tǒng)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測及顯示 本系統(tǒng)通過MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對空壓機(jī)運(yùn)行所有參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得各空壓機(jī)當(dāng)前的流量、供電參數(shù)、監(jiān)控溫度、監(jiān)控壓力等直觀動態(tài)的顯示在同一畫面上，便于監(jiān)控生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)管理和系統(tǒng)的可視化。 　?。?）參量超限報(bào)警及故障診斷 本工程對空壓機(jī)系統(tǒng)的供電主電流、勵(lì)磁電流、一級缸排氣溫度、二級缸排氣溫度、油溫、風(fēng)包溫度、冷卻水溫、一級缸壓力、二級缸壓力、油壓、斷水等參量都設(shè)置了超限報(bào)警，運(yùn)行過程中一旦參量值超限，組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)分類語音報(bào)警和動態(tài)畫面提示，并可將報(bào)警信息存入報(bào)警信息數(shù)據(jù)庫，供事后統(tǒng)計(jì)分析。針對每個(gè)設(shè)置有報(bào)警屬性的參量，在組態(tài)時(shí)都給出了報(bào)警原因分析，因此，利用報(bào)警信息數(shù)據(jù)庫可以生成故障專家診斷信息，以供現(xiàn)場人員檢修時(shí)參考。按照規(guī)程，空壓機(jī)系統(tǒng)的不同參量的報(bào)警限值因季節(jié)而異，為適應(yīng)這種狀況，用循環(huán)策略實(shí)現(xiàn)了報(bào)警限值的在線設(shè)置。 　?。?）存盤數(shù)據(jù)處理 利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)置的歷史報(bào)表、歷史曲線以圖表或曲線形式給出空壓機(jī)關(guān)鍵參數(shù)在歷史任意時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)及變化趨勢，以備現(xiàn)場操控人員查詢、分析之用。圖3給出5#空壓機(jī)運(yùn)行中某時(shí)段溫度、壓力的歷史曲線。由存盤數(shù)據(jù)提取和Excel報(bào)表輸出構(gòu)件制作的班報(bào)表、日報(bào)表、月報(bào)表，可定期打印上報(bào)，克服了以前人工記錄數(shù)據(jù)的繁瑣與隨意性。 [align=center] 圖3 歷史曲線圖[/align] 　?。?）遠(yuǎn)程控制 空壓機(jī)的啟停及狀態(tài)監(jiān)控由下位機(jī)PLC編程實(shí)現(xiàn)，通過現(xiàn)場控制柜上轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，空壓機(jī)可工作于單臺手動和自動編組運(yùn)行控制兩種方式。通過設(shè)備構(gòu)件的組態(tài)，可方便地在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)組的遠(yuǎn)程手動與自動編組運(yùn)行控制。 4. 結(jié)語 　　MCGS組態(tài)軟件以其優(yōu)異的特性在空壓機(jī)組集散監(jiān)控系統(tǒng)中獲得了成功的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽、歷史數(shù)據(jù)趨勢顯示、監(jiān)控參數(shù)報(bào)警提示、空壓機(jī)遠(yuǎn)程啟停控制等功能，達(dá)到了技術(shù)合同書全部條款要求。相對原有空壓機(jī)系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)具有自動化程度高、參數(shù)監(jiān)測靈敏、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代化礦山企業(yè)的空壓機(jī)微機(jī)化控制改造中具有較強(qiáng)的借鑒意義，值得推廣和應(yīng)用。 　　本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)是：從煤礦空壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)際監(jiān)控需求出發(fā)，詳述了空壓機(jī)組上位機(jī)監(jiān)控軟件的開發(fā)過程及實(shí)現(xiàn)功能，工程運(yùn)行實(shí)踐表明，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠、操作簡便、自動化程度高。 參考文獻(xiàn) 　　[1]MCGS用戶指南.北京：北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司，2005 　　[2]馬兵智，等.組態(tài)軟件MCGS在鍋爐液位控制中的應(yīng)用[J].控制工程，2004，11（1）：84-86 　　[3]肖金球，等.工控組態(tài)軟件MCGS在調(diào)和油生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（2）：94-96