PLC結(jié)合MCGS組態(tài)軟件在鋼軌探傷車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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)控的一項新技術(shù)。該設(shè)計中利用組態(tài)軟件MCGS和PLC技術(shù)對機車狀態(tài)進行實時監(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)接嬎銠C上，供上位機使用、處理，并且可對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，報警信息進行查詢等，可靠性高?？梢暬牟僮鹘缑?，大大地提高了系統(tǒng)的可操作性和實時性，較好地實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：組態(tài) MCGS PLC 機車 實時監(jiān)控

中圖分類號：U22 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0047-02

鋼軌探傷車為該公司自主設(shè)計制造，自帶動力，配備美國卡特彼勒動力單元，用于對高速鐵路干線或者城市軌道線路鋼軌的探傷檢測，最高運行速度65 km/h。在機車電氣控制與監(jiān)控系統(tǒng)中，將PLC與MCGS組態(tài)軟件相結(jié)合，利用下位機（PLC控制器）完成對機車狀態(tài)信號的采集與控制。

1 設(shè)計要求

在車輛兩端駕駛室設(shè)人機界面，能夠監(jiān)視車輛運行狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)顯示：速度、油位顯示、車輛停放緩解狀態(tài)顯示、發(fā)動機運行狀態(tài)顯示、空壓機工作狀態(tài)顯示、火災(zāi)及軸溫報警等，并具有一定的交互功能，如，速度換算系數(shù)補償、玻璃加熱時間調(diào)整及報警信息瀏覽等。

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）；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），位于車內(nèi)I端司機室電氣控制柜內(nèi)。

（2）監(jiān)控屏。型號為北京昆侖通態(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）。I端、II端司機室操縱臺各設(shè)一臺。

（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)備有行程開關(guān)、按鈕、電磁閥等，兩端觸摸屏之間采用抗干擾性強的RJ45網(wǎng)線通訊。

3 PLC控制單元設(shè)計

（1）系統(tǒng)I/O定義。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求分析，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。

系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能主要有以下幾點。

①機車速度信號（X0）：脈沖信號，速度傳感器每轉(zhuǎn)200P，車輪直徑840 mm。車輛速度在監(jiān)控屏上顯示，單位：km/h。因車輪長期磨耗，直徑有改變，監(jiān)控屏具有車速補償功能，修改后的參數(shù)能自動存入PLC，作為車速換算系數(shù)補償。

②玻璃加熱控制：X1（X2）初次為1，接通Y0（Y1），延時10 min后斷開，在Y0（Y1）接通過程中，若再次使X1（X2）為1，則即刻斷開Y0（Y1），如此循環(huán)。監(jiān)控屏顯示I、II端玻璃加熱狀態(tài)，且加熱時間可調(diào)整。

③機車運行警惕按鈕（X12）：上升沿觸發(fā)，當(dāng)車速>5 km時，如果司機在1 min間隔內(nèi)沒有按下此按鈕，將輸出聲光報警，同時，在監(jiān)控屏上顯示：“20 s內(nèi)按下警惕按鈕，否則將實施緊急制動”，屏上顯示剩余時間。如果延時到后，沒有觸發(fā)X12，則Y2復(fù)位，實施緊急制動。

4 組態(tài)監(jiān)控單元設(shè)計

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)軟件進行觸摸屏畫面的設(shè)計。MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動外部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關(guān)系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。

4.2 用戶界面設(shè)計

用戶界面即監(jiān)控界面是提供給用戶最直觀的顯示，需要實時顯示機車運行狀態(tài)和參數(shù)等信息，MCGS組態(tài)軟件內(nèi)置強大的圖形對象庫，如，閥、儲藏罐、儀表、電氣符號、指示燈等，能夠滿足日常的畫面設(shè)計。

4.3 定義數(shù)據(jù)對象

進入工作臺中的實時數(shù)據(jù)庫窗口，選擇“新增對象”按鈕，系統(tǒng)自動生成缺省定義的“Data1”數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶窗口中圖形屬性需要，對數(shù)據(jù)對象屬性進行設(shè)置，需要注意的是，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置時，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，可以實現(xiàn)PLC參數(shù)值與數(shù)據(jù)對象變量的自動識別。

4.4 動畫連接

畫面設(shè)置時，以圖形對象設(shè)計完成的人機界面是靜止不動的，需要對其進行動畫設(shè)計，才能將機車運行狀態(tài)等信息實時地顯示出來，才能達到機車監(jiān)控目的。這時就需要將用戶窗口中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接，設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。

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)用之后分別對其進行屬性設(shè)置。需要注意的是，該系統(tǒng)中，兩端司機室各設(shè)一臺監(jiān)控屏，而MCGS與下位機PLC之間采用的RS232串口通訊，RS232通訊為1對1通訊，只能實現(xiàn)一臺監(jiān)控屏與PLC之間的通訊。這就需要在設(shè)備組態(tài)時，調(diào)用“通用TCP/IP父設(shè)備”，對兩臺監(jiān)控屏進行不同的設(shè)置，將I端監(jiān)控屏作為轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備（從站），將實時數(shù)據(jù)通過莫迪康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。

兩端司機室監(jiān)控屏采用RJ45以太網(wǎng)通訊，首先在對與PLC相連的監(jiān)控屏即從站進行組態(tài)，進行完通用串口父設(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；在對主站進行設(shè)備組態(tài)時，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。同時正確設(shè)置主從站的IP地址，即可實現(xiàn)通訊。

6 結(jié)語

PLC結(jié)合MCGS組態(tài)軟件在鋼軌探傷車上的應(yīng)用，不僅能夠直觀地將機車運行狀態(tài)和參數(shù)在以動畫的形式展現(xiàn)出來，同時操作人員不需要改變梯形圖就可以對部分參數(shù)進行設(shè)置，使操作更加方便簡潔，更便于系統(tǒng)維護。

參考文獻

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