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(shí)踐證明，系統(tǒng)具有界面友好、易于操作、運(yùn)行可靠、便于升級擴(kuò)充等特點(diǎn)。

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

Abstract：This paper introduces all of Chinese industrial control configuration
software MCGS. and taking HV soft starter monitoring and control system for example，Describes the system structure and function. The practice proved that the system is easy to operate and it runs reliably and what’s more, it is easy to expand and update.
Keywords: Configuration software, MCGS, HV soft starter，Monitoring and control system

１ 引言

      近年來，隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)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(jī)生產(chǎn)廠家大容量電機(jī)供不應(yīng)求，而這些大型交流感應(yīng)電機(jī)的大量應(yīng)用，也使得軟起動器得到廣泛應(yīng)用，它不僅實(shí)現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電機(jī)，而且可根據(jù)電機(jī)的負(fù)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(jī)保護(hù)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(bào)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(shí)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?yàn)橛脩籼峁┛焖贅?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(shí)現(xiàn)高壓軟起動設(shè)備操作控制命令的分散下達(dá)和實(shí)時運(yùn)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(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?cái)U(kuò)充系統(tǒng)的功能。

MCGS的主要特性如下：

      （1）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(xùn)就能正確掌握、快速完成大多數(shù)簡單的工程項(xiàng)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)資源，打印任務(wù)作為一個獨(dú)立工作而運(yùn)行于后臺，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的并行處理。

      （3）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(xiàng)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(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能

      MCGS強(qiáng)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(jī)制。

      （5）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(kuò)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)。

      （6）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(shí)現(xiàn)成獨(dú)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(dú)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(shí)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(shí)時曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報(bào)警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。

      （8）運(yùn)行策略

      用運(yùn)行策略來完成和實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)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(shí)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(qiáng)大的策略構(gòu)件使運(yùn)行策略的組態(tài)更加快捷方便。

      （9）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(yùn)行時，數(shù)據(jù)對象、報(bào)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(yùn)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)。

      （10）出于保護(hù)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(jìn)行操作，允許或禁止對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。MCGS在確保安全的情況下可以對多個系統(tǒng)模塊進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(yùn)行環(huán)境是一個獨(dú)立的運(yùn)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(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 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

      （1） 要求監(jiān)控系統(tǒng)保證各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時準(zhǔn)確可靠,減少人為因素影響,提供可靠現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持。

      （2） 良好的可維護(hù)性,能夠方便地維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

      （3） 提供友好的人機(jī)交互界面,方便現(xiàn)場人員操作。

      （4） 提供對實(shí)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(jìn)行信息融合。

      3.2 監(jiān)控系統(tǒng)具體要求

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

      （2） 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(shí)時、動態(tài)效果。

      （3） 監(jiān)控操作: 對電壓、電流等實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行自動實(shí)時監(jiān)測；對電機(jī)進(jìn)行起動、停車等操作。

      （4） 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(yùn)行參數(shù)，還可查詢實(shí)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(shí)時報(bào)表和歷史報(bào)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。

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

      （2）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(shí)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(jī)地連成一體。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,在MCGS的實(shí)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(bào)警屬性等進(jìn)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(shí)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(jìn)來的數(shù)據(jù)或輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有實(shí)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(yùn)行策略組態(tài)：完成工程運(yùn)行流程的控制。根據(jù)運(yùn)行策略的不同作用和功能,MCGS把運(yùn)行策略分為啟動策略、退出策略、循環(huán)策略、用戶策略、報(bào)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(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)查詢功能,根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和操作處理,在MCGS的運(yùn)行策略窗口中,對以上運(yùn)行策略分別進(jìn)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(shí)現(xiàn)所需的功能。

      4.2 高壓軟起動監(jiān)控功能的實(shí)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(shí)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(bào)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(yùn)行后,點(diǎn)擊公司信息圖片后,即可進(jìn)入高壓軟起動監(jiān)控主界面，如圖2 所示，

      該界面主要實(shí)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(bào)警信息；同時用戶可通過觸摸按鈕對電機(jī)進(jìn)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(bào)警描述狀態(tài)欄，用于顯示軟起動器當(dāng)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(shí)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(jī)進(jìn)行軟起動、直接起動、停車、緊急停車等操作，若按下報(bào)警查看、參數(shù)設(shè)置按鈕，即進(jìn)入到其對應(yīng)的畫面中，進(jìn)行查看或操作。

      主控窗口實(shí)現(xiàn)了全生產(chǎn)過程的實(shí)時管理，同時，也為管理部門提供實(shí)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(bào)警記錄查看功能

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

      點(diǎn)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(bào)警記錄的時間范圍，調(diào)出當(dāng)時的系統(tǒng)故障記錄，并可將該記錄進(jìn)行打印處理。

4.2.2 參數(shù)設(shè)置功能

      當(dāng)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(jìn)入該界面進(jìn)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(jī)額定電壓、電機(jī)額定電流、晶閘管啟用、一組晶閘管故障報(bào)警處理等參數(shù)進(jìn)行整定。其中，對于起動方式設(shè)置，可以通過點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)行可靠，便于更改、擴(kuò)充、升級等優(yōu)點(diǎn)，同時，系統(tǒng)造價也遠(yuǎn)低于進(jìn)口同類設(shè)備，具有較高的性價比。采用組態(tài)軟件進(jìn)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(shí)現(xiàn)了對高壓軟起動器各參數(shù)的在線實(shí)時監(jiān)測與控制，而且在實(shí)際使用過程中也取得了良好效果，加強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化管理,提高了軟起動設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,保證了現(xiàn)場的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：
[1] 任致程，任國雄, 電動機(jī)軟起動器實(shí)用手冊 北京: 中國電力出版社, 2005
[2] 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 《MCGS嵌入版全中文工控組態(tài)軟件用戶手冊》
[3] 馬國華，監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M] 北京:清華大學(xué)出版社,2002.
[4] 潘新民，微型計(jì)算機(jī)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