李慧　元倩倩

摘 要：介紹了基于工控組態(tài)軟件MCGS的舞臺(tái)吊桿監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)監(jiān)控軟件對(duì)舞臺(tái)吊桿實(shí)現(xiàn)單根點(diǎn)動(dòng)控制并可進(jìn)行自動(dòng)定位，也可實(shí)現(xiàn)四根集群控制，并對(duì)當(dāng)前操作的吊桿位置實(shí)時(shí)顯示，還可對(duì)吊桿的當(dāng)前高度和報(bào)警信息進(jìn)行查詢。經(jīng)過(guò)模擬仿真調(diào)試，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：組態(tài)技術(shù) 監(jiān)控 舞臺(tái)吊桿 高度查詢 報(bào)警

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）03（c）-0112-02

隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)化水平也不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，由于計(jì)算機(jī)軟件具有操作性強(qiáng)、容易學(xué)習(xí)和方便使用的特點(diǎn)，所以將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中有易開(kāi)發(fā)、低成本、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。組態(tài)軟件就是在此背景下發(fā)展起來(lái)的，它不僅能讓用戶可以根據(jù)控制目的與具體的控制對(duì)象進(jìn)行任意組態(tài)，而且能很好的解決傳統(tǒng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)控制模式存在的不足[1]。根據(jù)劇院對(duì)舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)的控制要求，結(jié)合劇院的實(shí)際情況，本舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)選用北京昆侖通態(tài)公司的MCGS（Monitor and Control Generated System）組態(tài)軟件來(lái)構(gòu)建監(jiān)控操作系統(tǒng)[2]；來(lái)對(duì)舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)中的吊桿進(jìn)行控制，對(duì)實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)與狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，最終能通過(guò)動(dòng)畫(huà)的效果顯示出來(lái)，并且它支持國(guó)內(nèi)外大多數(shù)數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備。

1 組態(tài)軟件及特點(diǎn)

1.1 組態(tài)軟件

MCGS組態(tài)軟件是一套基于Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)[2]。MCGS組態(tài)軟件利用Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)[3]，支持國(guó)內(nèi)外大多數(shù)數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，它能夠完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和歷史數(shù)據(jù)的處理、動(dòng)畫(huà)顯示、流程控制、趨勢(shì)曲線、報(bào)表輸出、報(bào)警以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能，在各種工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛[4]。

MCGS組態(tài)軟件分為組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境，組態(tài)環(huán)境是用戶自己設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)的舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)就是在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行的。運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)環(huán)境既獨(dú)立又相關(guān)，它按照組態(tài)環(huán)境中設(shè)計(jì)的組態(tài)工程，根據(jù)用戶設(shè)定的方式運(yùn)行并進(jìn)行各種處理，從而實(shí)現(xiàn)用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能[5]，本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一系列的監(jiān)控界面，其中包括系統(tǒng)主界面、吊桿點(diǎn)控界面、吊桿自動(dòng)定位界面、吊桿參考位設(shè)定界面、吊桿信息數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警界面等。

1.2 組態(tài)軟件的特點(diǎn)

組態(tài)軟件概括起來(lái)主要有如下特點(diǎn)：

（1）簡(jiǎn)單靈活、豐富生動(dòng)的可視化界面；

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶組態(tài)提供了方便，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行管理，系統(tǒng)可靠性高；

（3）具有良好的維護(hù)性和可擴(kuò)充性；

（4）支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”；

（5）完善的安全機(jī)制，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和多樣化的報(bào)警功能；

（6）實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。

2 舞臺(tái)吊桿監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

2.1 用戶窗口組態(tài)

用戶窗口是用戶來(lái)定義的，它是構(gòu)成圖形界面的窗口。本舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)在用戶窗口中創(chuàng)建主頁(yè)窗口、桿控窗口、吊桿選號(hào)窗口、報(bào)警顯示、吊桿數(shù)據(jù)窗口、單桿定位窗口、吊桿參考位置設(shè)定窗口。

2.2 主控窗口組態(tài)

主控窗口主要任務(wù)是進(jìn)行菜單設(shè)計(jì)，還可以設(shè)置本舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和特征參數(shù)。

打開(kāi)主控窗口然后單擊右鍵選擇屬性，進(jìn)行屬性設(shè)置，之后就可進(jìn)行菜單組態(tài)，本系統(tǒng)主要有：

（1）系統(tǒng)管理菜單：用于選擇用戶登錄和退出組態(tài)系統(tǒng)。

（2）主頁(yè)菜單：是直接進(jìn)入組態(tài)控制系統(tǒng)的主頁(yè)面。

（3）吊桿操作菜單：主要有四個(gè)選項(xiàng)，桿控操作主要是點(diǎn)動(dòng)方式，即按住動(dòng)作鍵吊桿動(dòng)作松開(kāi)吊桿停止動(dòng)作。單桿定位是對(duì)單根吊桿進(jìn)行自動(dòng)定位。吊桿參考位設(shè)定是初裝吊桿時(shí)通過(guò)此菜單對(duì)吊桿進(jìn)行位置初始值的設(shè)定。吊桿高度查詢是對(duì)吊桿的當(dāng)前高度進(jìn)行查詢。

（4）燈具操作菜單：主要是對(duì)所有燈具的動(dòng)作進(jìn)行控制，包括水平、俯仰和調(diào)焦。還可查看各個(gè)燈具的位置狀態(tài)。

（5）報(bào)警查詢菜單：可查看歷史報(bào)警記錄并打印。

2.3 構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)并建立I/O連接

應(yīng)用組態(tài)軟件進(jìn)行舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)最重要的就是依據(jù)控制要求和被控對(duì)象定義變量及設(shè)置變量。

進(jìn)行I/O連接前，首先進(jìn)行設(shè)備窗口組態(tài)，在設(shè)備窗口中添加工程設(shè)備，在可選設(shè)備中找到 ProfiBus-S7父設(shè)備和ProfiBus-S7子設(shè)備然后增加到選定設(shè)備中，點(diǎn)擊確定，就將父設(shè)備和子設(shè)備添加到了設(shè)備窗口中。然后再進(jìn)行設(shè)備屬性設(shè)置，包括基本屬性和通道連接，在基本屬性中，點(diǎn)擊在線幫助就可彈出設(shè)備構(gòu)件的使用說(shuō)明，用戶使用時(shí)可參考；在通道連接中，如果是開(kāi)關(guān)量輸入輸出通道，0表示關(guān)，1表示開(kāi)，如果是輸出通道，鼠標(biāo)左鍵按下時(shí)對(duì)應(yīng)通道的輸出狀態(tài)為1，松開(kāi)鼠標(biāo)左鍵輸出狀態(tài)為0；鼠標(biāo)右鍵單擊對(duì)應(yīng)通道輸出狀態(tài)由 1變?yōu)?或者由0變?yōu)?。

2.4 運(yùn)行策略和腳本程序設(shè)計(jì)

MCGS運(yùn)行策略窗口中“啟動(dòng)策略”、“退出策略”、“循環(huán)策略”為系統(tǒng)固有的三個(gè)策略塊，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的監(jiān)控組態(tài)軟件中，主要用到了循環(huán)策略，循環(huán)策略按照設(shè)定時(shí)間600mS循環(huán)運(yùn)行，利用腳本來(lái)編寫(xiě)單根吊桿定位、限位、動(dòng)作以及吊桿群控、吊桿數(shù)據(jù)庫(kù)，參考位設(shè)定等各種特定的流程控制程序以及操作處理程序。限于篇幅原因，本文只摘錄部分參考位設(shè)定的腳本程序。圖1是吊桿參考位設(shè)置控制程序流程圖。

IF 編號(hào)n=1 THEN

IF N1=0 THEN

當(dāng)前高度n=高度1

N1=1

ENDIF

IF 參考確認(rèn)=1 THEN

高度1=參考高度

參考確認(rèn)=0

ENDIF

ENDIF

2.5 運(yùn)行與調(diào)試

在組態(tài)環(huán)境中，按鍵盤(pán)F4進(jìn)行組態(tài)檢查，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，按鍵盤(pán)F5進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了7個(gè)控制界面，以吊桿點(diǎn)動(dòng)控制界面為例，如圖2所示。

在控制界面上，上升或下降可控制吊桿上下移動(dòng)，同時(shí)控制界面上可實(shí)時(shí)顯示選擇吊桿的當(dāng)前位置，當(dāng)?shù)鯒U到達(dá)上限位或下限位，吊桿會(huì)自動(dòng)被限位停止動(dòng)作，來(lái)保護(hù)舞臺(tái)吊桿。操作人員通過(guò)組態(tài)監(jiān)控界面可觀察吊桿高度，以防吊桿沖頂或沉底損壞舞臺(tái)設(shè)備，還可通過(guò)窗口下方的四個(gè)按鈕對(duì)吊桿進(jìn)行自動(dòng)定位、報(bào)警顯示、高度查詢和返回主頁(yè)等功能。

在舞臺(tái)吊桿控制過(guò)程中，處于系統(tǒng)的安全可靠性及便于維護(hù)性，本組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了報(bào)警處置中斷，即設(shè)計(jì)了報(bào)警查詢組態(tài)窗口。當(dāng)?shù)鯒U的當(dāng)前位置達(dá)到上限或下限位，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警處置中斷，吊桿停止動(dòng)作，操作人員可查詢所有歷史報(bào)警信息，包括報(bào)警時(shí)間、對(duì)象、報(bào)警類型、報(bào)警事件、當(dāng)前值、界限值等信息。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試并試運(yùn)行，符合設(shè)計(jì)要求，吊桿能快速、準(zhǔn)確的響應(yīng)，并在組態(tài)監(jiān)控界面上實(shí)時(shí)顯示吊桿的位置和狀態(tài)，并且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效果令人滿意。

參考文獻(xiàn)

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