摘 要：介紹了工控組態軟件MCGS及其在煤礦空壓機組集散監控系統中的應用。闡述了該系統的工程背景、硬件組成、控制方法、組態過程及實現功能。實踐證明，該系統具有界面友好、自動化程度高、監控可靠、擴展性強等優點，對其它同類項目開發具有較強的借鑒意義。 關鍵詞：組態軟件;MCGS;空壓機;計算機監控 1. 引言 　　隨著微型計算機技術和自動控制技術的不斷進步與發展，許多領域中都引入了計算機自動檢測與控制技術。在煤礦中，甚至許多有風動機械的企業，因工作性質的需要，都離不開空氣壓縮機。現代化的煤礦，要求空壓機裝置有較高的自動化水平，采用微機控制是空壓機發展的必然趨勢，它可以減輕操作人員的勞動強度，對空壓機的可靠安全運行起到保證和促進作用。按照《煤礦安全規程》的有關要求，空壓機必須具有四保護（即超壓、超溫、斷油、斷水保護）裝置，煤礦迫切需要一整套較完善、且靈敏可靠的檢測保護裝置。在充分調研的基礎上，我們和徐州礦務集團某下屬國有重點煤礦簽署“空壓機組集散監控系統”項目研究合同。該煤礦壓風機房有5臺活塞式空氣壓縮機和1臺英格索蘭螺桿式壓縮機，需要監控的空壓機運行參數有溫度、壓力、流量及供電參數等，其中對英格索蘭空壓機還進行了低壓變頻控制。 2. 系統硬件構成 　　系統主要由上位機、打印機、三菱PLC、傳感/變送器、宇光智能儀表、電磁閥、多芯電纜組成。遵照空壓機控制流程要求，PLC完成對每臺空壓機的單獨手動控制和整個空壓機組的自動編組運行控制。傳感器、變送器將空壓機的壓力、溫度、流量和供電參數等模擬量轉化為4-20mA標準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時顯示與報警，同時通過RS485通訊模塊將測量信號送上位機，上位機負責空壓機組集散監控系統的組態界面顯示，包括空壓機運行動畫界面、各監控參數的實時數據、歷史數據、狀態曲線、報警顯示、參數設置、故障分析與診斷等。系統硬件結構框圖見圖1所示。 [align=center] 圖1 系統硬件結構圖[/align] 3. 系統的組態設計及功能實現 　　組態軟件是近年來在工業自動化領域興起的一種新型的軟件開發技術，它具有二次開發簡便、開發周期短、通用性強、可靠性高等優點。在本項目的監控軟件開發中，我們選用國內應用較為普遍的北京昆侖通態公司的MCGS5.5版組態軟件。全中文工控組態軟件MCGS是一套基于Microsoft Windows 98/Me/NT/2000操作系統，可用來快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統，它為用戶提供了從設備驅動、數據采集到數據處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和開發平臺。 　　MCGS軟件系統包括組態環境和運行環境兩個部分。組態環境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統;運行環境則按照組態環境中構造的組態工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。 　　3.1 系統組態 　　MCGS組態軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 　　（1）主控窗口組態 主控窗口是應用系統的父窗口和主框架。通過對系統菜單和系統參數的定義和設置來調度與管理運行系統，反映出應用工程的總體概貌。 　　（2）用戶窗口組態 主要用于設置工程中的人機交互界面，用戶窗口中的監控畫面由靜態和動態畫面兩部分組成。本工程組態的用戶窗口有主控界面、各空壓機分界面、報警顯示、故障診斷、參數設置、曲線圖、數據打印、遠程控制等。空壓機組集散監控系統的主控界面如圖2所示。 [align=center] 圖2 系統主控界面[/align] 　　（3）實時數據庫組態 實時數據庫是MCGS的核心，工程各個部分均以實時數據庫為公用區交換數據，實現各個部分協調動作。按照系統設計的實際需要，本工程定義和設置了數值型、開關型、組對象三類數據對象，共約200點。 　　（4）設備構件組態 設備窗口是連接和驅動外部設備的工作環境。計算機串行口是計算機和其它設備通訊時最常用的一種通訊接口，一個串行口可以掛接多個通訊設備，為適應計算機串行口的多種操作方式，MCGS組態軟件采用在串口通訊父設備下掛接多個通訊子設備的處理機制。空壓機組集散監控系統中，上位機監控選用國內著名品牌聯想商用機，由于外掛通訊設備較多，為提高通訊速度與可靠性，上位機通過擴展提供4個串行口與現場PLC、智能儀表通訊。本工程設備窗口組態時的幾點說明：首先，現場智能設備上的口地址跳線要和相應設備構件屬性中模塊地址設置一致;其次，所有通訊子設備構件（宇光_AI708M、三菱FX_485等）的初始工作狀態設置為停止，以便在運行環境中根據空壓機實際投運情況用循環策略啟停相應設備;第三，在通道連接屬性頁中，把所有未使用的通道的周期設置為0。后兩種處理方案都是為了提高系統投運設備的實時通訊速度與可靠性。 　　（5）運行策略組態 本窗口主要完成工程運行流程的控制。根據實際系統的控制算法及要完成的特定流程和操作處理，在MCGS“運行策略”窗口中對“循環策略”、“用戶策略”、“報警策略”等分別進行組態和設置。如對循環策略的組態是利用策略工具箱中的腳本程序構件，用類Basic語言的命令編寫設備啟停、報警限值在線設置、開機自檢、電機轉子旋轉動畫等處理程序，同時設置策略行條件屬性;報警策略用來實現對不同類型報警（如溫度、壓力、勵磁電流、斷水等）的語音提示，語音文件中的漢語發音由中科大訊飛信息科技公司“InterPhonic CN語音合成系統”產生，報警效果如真人發音;用戶策略主要用存盤數據提取、Excel報表輸出構件產生各種報表及故障診斷信息，以供操作人員查詢、打印及分析之用。 　　3.2 主要功能的實現 　　MCGS運行環境是獨立的運行系統，按照組態環境中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。 　　（1）該監控系統根據操作人員不同，設定不同的使用權限，有效地保證了系統操作的安全性。 　　（2）系統參數實時監測及顯示 本系統通過MCGS組態軟件實現了對空壓機運行所有參數的實時監控，使得各空壓機當前的流量、供電參數、監控溫度、監控壓力等直觀動態的顯示在同一畫面上，便于監控生產，實現了生產過程的實時管理和系統的可視化。 　　（3）參量超限報警及故障診斷 本工程對空壓機系統的供電主電流、勵磁電流、一級缸排氣溫度、二級缸排氣溫度、油溫、風包溫度、冷卻水溫、一級缸壓力、二級缸壓力、油壓、斷水等參量都設置了超限報警，運行過程中一旦參量值超限，組態軟件可實現分類語音報警和動態畫面提示，并可將報警信息存入報警信息數據庫，供事后統計分析。針對每個設置有報警屬性的參量，在組態時都給出了報警原因分析，因此，利用報警信息數據庫可以生成故障專家診斷信息，以供現場人員檢修時參考。按照規程，空壓機系統的不同參量的報警限值因季節而異，為適應這種狀況，用循環策略實現了報警限值的在線設置。 　　（4）存盤數據處理 利用MCGS組態軟件設置的歷史報表、歷史曲線以圖表或曲線形式給出空壓機關鍵參數在歷史任意時刻的運行狀態及變化趨勢，以備現場操控人員查詢、分析之用。圖3給出5#空壓機運行中某時段溫度、壓力的歷史曲線。由存盤數據提取和Excel報表輸出構件制作的班報表、日報表、月報表，可定期打印上報，克服了以前人工記錄數據的繁瑣與隨意性。 [align=center] 圖3 歷史曲線圖[/align] 　　（5）遠程控制 空壓機的啟停及狀態監控由下位機PLC編程實現，通過現場控制柜上轉換開關的切換，空壓機可工作于單臺手動和自動編組運行控制兩種方式。通過設備構件的組態，可方便地在上位機實現空壓機組的遠程手動與自動編組運行控制。 4. 結語 　　MCGS組態軟件以其優異的特性在空壓機組集散監控系統中獲得了成功的應用，實現了實時數據瀏覽、歷史數據趨勢顯示、監控參數報警提示、空壓機遠程啟停控制等功能，達到了技術合同書全部條款要求。相對原有空壓機系統，該監控系統具有自動化程度高、參數監測靈敏、運行可靠性高等優點，在現代化礦山企業的空壓機微機化控制改造中具有較強的借鑒意義，值得推廣和應用。 　　本文作者的創新點是：從煤礦空壓機系統實際監控需求出發，詳述了空壓機組上位機監控軟件的開發過程及實現功能，工程運行實踐表明，該系統運行可靠、操作簡便、自動化程度高。 參考文獻 　　[1]MCGS用戶指南.北京：北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司，2005 　　[2]馬兵智，等.組態軟件MCGS在鍋爐液位控制中的應用[J].控制工程，2004，11（1）：84-86 　　[3]肖金球，等.工控組態軟件MCGS在調和油生產系統中的應用[J].微計算機信息，2006，22（2）：94-96