靳權(quán)+王少鵬+陳后衛(wèi)
摘 要:組態(tài)技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)中用于監(jiān)控的一項(xiàng)新技術(shù)。該設(shè)計(jì)中利用組態(tài)軟件MCGS和PLC技術(shù)對(duì)機(jī)車(chē)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,基于MCGS組態(tài)軟件可以監(jiān)控PLC軟元件狀態(tài),以變量值的形式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上,供上位機(jī)使用、處理,并且可對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,報(bào)警信息進(jìn)行查詢等,可靠性高。可視化的操作界面,大大地提高了系統(tǒng)的可操作性和實(shí)時(shí)性,較好地實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞:組態(tài) MCGS PLC 機(jī)車(chē) 實(shí)時(shí)監(jiān)控
中圖分類(lèi)號(hào):U22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2017)04(b)-0047-02
鋼軌探傷車(chē)為該公司自主設(shè)計(jì)制造,自帶動(dòng)力,配備美國(guó)卡特彼勒動(dòng)力單元,用于對(duì)高速鐵路干線或者城市軌道線路鋼軌的探傷檢測(cè),最高運(yùn)行速度65 km/h。在機(jī)車(chē)電氣控制與監(jiān)控系統(tǒng)中,將PLC與MCGS組態(tài)軟件相結(jié)合,利用下位機(jī)(PLC控制器)完成對(duì)機(jī)車(chē)狀態(tài)信號(hào)的采集與控制。
1 設(shè)計(jì)要求
在車(chē)輛兩端駕駛室設(shè)人機(jī)界面,能夠監(jiān)視車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)顯示:速度、油位顯示、車(chē)輛停放緩解狀態(tài)顯示、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示、空壓機(jī)工作狀態(tài)顯示、火災(zāi)及軸溫報(bào)警等,并具有一定的交互功能,如,速度換算系數(shù)補(bǔ)償、玻璃加熱時(shí)間調(diào)整及報(bào)警信息瀏覽等。
2 系統(tǒng)硬件組成
系統(tǒng)中硬件主要由以下3個(gè)部分組成。
(1)PLC控制器。主控制器三菱FX3U-64MR/DS,內(nèi)置32入/32出(繼電器);電源DC24V(數(shù)量1臺(tái));特殊模塊有:模擬量輸入模塊:FX2N-4AD(數(shù)量1塊);模擬量輸出模塊:FX2N-4DA(數(shù)量 1塊),位于車(chē)內(nèi)I端司機(jī)室電氣控制柜內(nèi)。
(2)監(jiān)控屏。型號(hào)為北京昆侖通態(tài)mcgsTpcTPC1162HI-10.4觸摸屏,10.4"TFT液晶顯示,真彩(LED背光),分辨率(800×600),電源DC24V(數(shù)量2臺(tái))。I端、II端司機(jī)室操縱臺(tái)各設(shè)一臺(tái)。
(3)硬件連接。PLC與I端觸摸屏之間采用RS232串口通訊,外部輸入設(shè)備有行程開(kāi)關(guān)、按鈕、電磁閥等,兩端觸摸屏之間采用抗干擾性強(qiáng)的RJ45網(wǎng)線通訊。
3 PLC控制單元設(shè)計(jì)
(1)系統(tǒng)I/O定義。
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分析,定義設(shè)備(PLC控制器FX3U-64MR/DS) I/O口,分配好PLC輸入(X)輸出地址(Y)。
(2)PLC程序設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能主要有以下幾點(diǎn)。
①機(jī)車(chē)速度信號(hào)(X0):脈沖信號(hào),速度傳感器每轉(zhuǎn)200P,車(chē)輪直徑840 mm。車(chē)輛速度在監(jiān)控屏上顯示,單位:km/h。因車(chē)輪長(zhǎng)期磨耗,直徑有改變,監(jiān)控屏具有車(chē)速補(bǔ)償功能,修改后的參數(shù)能自動(dòng)存入PLC,作為車(chē)速換算系數(shù)補(bǔ)償。
②玻璃加熱控制:X1(X2)初次為1,接通Y0(Y1),延時(shí)10 min后斷開(kāi),在Y0(Y1)接通過(guò)程中,若再次使X1(X2)為1,則即刻斷開(kāi)Y0(Y1),如此循環(huán)。監(jiān)控屏顯示I、II端玻璃加熱狀態(tài),且加熱時(shí)間可調(diào)整。
③機(jī)車(chē)運(yùn)行警惕按鈕(X12):上升沿觸發(fā),當(dāng)車(chē)速>5 km時(shí),如果司機(jī)在1 min間隔內(nèi)沒(méi)有按下此按鈕,將輸出聲光報(bào)警,同時(shí),在監(jiān)控屏上顯示:“20 s內(nèi)按下警惕按鈕,否則將實(shí)施緊急制動(dòng)”,屏上顯示剩余時(shí)間。如果延時(shí)到后,沒(méi)有觸發(fā)X12,則Y2復(fù)位,實(shí)施緊急制動(dòng)。
4 組態(tài)監(jiān)控單元設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)工程的建立
該系統(tǒng)利用MCGS嵌入版7.6組態(tài)軟件進(jìn)行觸摸屏畫(huà)面的設(shè)計(jì)。MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng),設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備,將采集的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù);由用戶窗口組成的圖形對(duì)象,與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立連接關(guān)系,以動(dòng)畫(huà)形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。
4.2 用戶界面設(shè)計(jì)
用戶界面即監(jiān)控界面是提供給用戶最直觀的顯示,需要實(shí)時(shí)顯示機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)等信息,MCGS組態(tài)軟件內(nèi)置強(qiáng)大的圖形對(duì)象庫(kù),如,閥、儲(chǔ)藏罐、儀表、電氣符號(hào)、指示燈等,能夠滿足日常的畫(huà)面設(shè)計(jì)。
4.3 定義數(shù)據(jù)對(duì)象
進(jìn)入工作臺(tái)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口,選擇“新增對(duì)象”按鈕,系統(tǒng)自動(dòng)生成缺省定義的“Data1”數(shù)據(jù),根據(jù)用戶窗口中圖形屬性需要,對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性進(jìn)行設(shè)置,需要注意的是,數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置時(shí),需要結(jié)合PLC軟元件相關(guān)定義,這樣在調(diào)試階段,PLC與MCGS通訊時(shí),可以實(shí)現(xiàn)PLC參數(shù)值與數(shù)據(jù)對(duì)象變量的自動(dòng)識(shí)別。
4.4 動(dòng)畫(huà)連接
畫(huà)面設(shè)置時(shí),以圖形對(duì)象設(shè)計(jì)完成的人機(jī)界面是靜止不動(dòng)的,需要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì),才能將機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)等信息實(shí)時(shí)地顯示出來(lái),才能達(dá)到機(jī)車(chē)監(jiān)控目的。這時(shí)就需要將用戶窗口中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立連接,設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)屬性。
5 通訊設(shè)置
MCGS通訊設(shè)置即設(shè)備之間的組態(tài),在該系統(tǒng)中,下位機(jī)選用的是三菱FX3U系列控制器,需要在串口父設(shè)備下調(diào)用“三菱FX3U系列編程口”作為子設(shè)備,調(diào)用之后分別對(duì)其進(jìn)行屬性設(shè)置。需要注意的是,該系統(tǒng)中,兩端司機(jī)室各設(shè)一臺(tái)監(jiān)控屏,而MCGS與下位機(jī)PLC之間采用的RS232串口通訊,RS232通訊為1對(duì)1通訊,只能實(shí)現(xiàn)一臺(tái)監(jiān)控屏與PLC之間的通訊。這就需要在設(shè)備組態(tài)時(shí),調(diào)用“通用TCP/IP父設(shè)備”,對(duì)兩臺(tái)監(jiān)控屏進(jìn)行不同的設(shè)置,將I端監(jiān)控屏作為轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備(從站),將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)莫迪康ModbusTCP協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)給II端監(jiān)控屏(主站),以保證監(jiān)控屏之間數(shù)據(jù)的交互。
兩端司機(jī)室監(jiān)控屏采用RJ45以太網(wǎng)通訊,首先在對(duì)與PLC相連的監(jiān)控屏即從站進(jìn)行組態(tài),進(jìn)行完通用串口父設(shè)備設(shè)置后,再調(diào)用“通用TCP/IP父設(shè)備”,在“通用TCP/IP父設(shè)備”下添加“ModbusTCP/IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備”,將需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)變量導(dǎo)入;在對(duì)主站進(jìn)行設(shè)備組態(tài)時(shí),直接調(diào)用“通用TCP/IP父設(shè)備”,在其下方添加“莫迪康ModbusTCP”子設(shè)備。同時(shí)正確設(shè)置主從站的IP地址,即可實(shí)現(xiàn)通訊。
6 結(jié)語(yǔ)
PLC結(jié)合MCGS組態(tài)軟件在鋼軌探傷車(chē)上的應(yīng)用,不僅能夠直觀地將機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)在以動(dòng)畫(huà)的形式展現(xiàn)出來(lái),同時(shí)操作人員不需要改變梯形圖就可以對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,使操作更加方便簡(jiǎn)潔,更便于系統(tǒng)維護(hù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 袁秀英,石梅香.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試——組態(tài)控制技術(shù)[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社,2010:62-110.
[2] 周偉.6.8版MCGS組態(tài)軟件與三菱FX系列PLC設(shè)備聯(lián)接調(diào)試的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013(21):1.