VOQ2—60雙室油淬加壓氣冷真空爐上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

任明杰　馬慧

【摘 要】VOQ2-60雙室油淬加壓氣冷真空爐，在我所科研生產(chǎn)中承擔(dān)著重要的生產(chǎn)任務(wù)，近期該設(shè)備工控機(jī)出現(xiàn)無法開機(jī)故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其硬盤損壞，并且數(shù)據(jù)無法恢復(fù)，導(dǎo)致上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件丟失。經(jīng)聯(lián)系設(shè)備生產(chǎn)廠家，廠家告知該設(shè)備生產(chǎn)年限太久，已停產(chǎn)，當(dāng)時的工程師已不在公司工作，沒有備份軟件，只能到現(xiàn)場根據(jù)設(shè)備特性重新做該設(shè)備的上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件，再進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，維修費(fèi)用高，并且短時間內(nèi)不能到現(xiàn)場，維修周期長。為了盡快恢復(fù)該設(shè)備的工作，我們決定自己設(shè)計(jì)該設(shè)備的上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件。

【關(guān)鍵字】智能儀表；組態(tài)軟件；通訊

中圖分類號： TH702 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.011

1 控制系統(tǒng)軟件重新設(shè)計(jì)難點(diǎn)

在原有硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)存在著諸多難點(diǎn)，難點(diǎn)如下：

（1）相關(guān)智能儀表已停產(chǎn)，缺乏資料；

（2）需要尋找合適的組態(tài)軟件，并掌握使用方法；

（3）原有上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件的功能未知。

2 控制系統(tǒng)軟件重新設(shè)計(jì)思路

該設(shè)備的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路如下：

（1）分析設(shè)備使用說明書和電氣原理圖；

（2）現(xiàn)場查看設(shè)備電氣控制系統(tǒng)硬件組成；

（3）了解設(shè)備的工藝控制流程；

（4）查找相關(guān)智能儀表說明書；

（5）分析上位機(jī)控制系統(tǒng)的功能；

（6）設(shè)計(jì)上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程

該設(shè)備的控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過程如下：

（1）根據(jù)設(shè)備的使用說明書和電氣原理圖，分析該設(shè)備的工作原理，各電氣控制器件和智能儀表的作用與功能；

（2）到現(xiàn)場查看電氣控制系統(tǒng)的實(shí)際接線，相關(guān)控制器件與智能儀表的產(chǎn)品型號；

（3）向設(shè)備操作者了解該設(shè)備的的工藝控制流程和正常工作時需要進(jìn)行的一系列操作步鄹；

（4）搜集相關(guān)智能儀表的操作手冊，了解智能儀表與工控機(jī)相關(guān)的通訊接口協(xié)議；

（5）根據(jù)該設(shè)備的工藝控制流程和操作步驟，分析上位機(jī)控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能，為了便于用戶的使用，增加一些之前沒有的功能；

（6）采用MCGS工控組態(tài)軟件，完成用戶界面的設(shè)計(jì)和上位機(jī)控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 通訊參數(shù)

MCGS通過串行口讀寫智能儀表FP21的全部參數(shù)和測量值。要使MCGS能正確的操作智能儀表FP21，必須設(shè)置構(gòu)件的屬性，首先FP21構(gòu)件的設(shè)備地址必須和FP21的地址一致，其次FP21構(gòu)件屬于子設(shè)備構(gòu)件，必須掛在串行父設(shè)備下才能有效工作，串行父設(shè)備的波特率和FP21的波特率要一致。

串口通信父設(shè)備的基本屬性設(shè)置如下：

4.2 操作命令

需要用到的部分操作命令如下：

（1）讀、寫功能作用執(zhí)行狀態(tài)

讀命令為！SetDevice（設(shè)備名，6，Read（E1，RST，GUA，ADV， HLD，RUN，F(xiàn)IX，

MAN，AT，CFM）），RST，GUA，ADV，HLD，RUN，F(xiàn)IX，MAN，AT，CFM都是字符型MCGS變量，返回值為ON或OF。

寫命令為！SetDevice（設(shè)備名，6，Write（E1，執(zhí)行狀態(tài)）），執(zhí)行狀態(tài)是一個字符型MCGS變量，可能的值有：RST，GUA，ADV， HLD，RUN，F(xiàn)IX，MAN，AT，CFM。

（2）讀、寫程序執(zhí)行曲線入口和入口步

讀命令為！SetDevice（設(shè)備名，6，Read（E2，起始曲線號，起始步號）），起始曲線號，起始步號都是數(shù)值型MCGS變量。

寫命令為！SetDevice（設(shè)備名，6，Write（E2，起始曲線號，起始步號）），起始曲線號，起始步號都是數(shù)值型MCGS變量。

（3）狀態(tài)監(jiān)控

SetDevice（設(shè)備名，6，Read（M1，OP，偏差DEV，程序剩余時間）），OP，偏差DEV，程序剩余時間都是數(shù)值型MCGS變量。

（4）讀測量值

SetDevice（設(shè)備名，6，Read（D1，測量值PV，設(shè)定值SV，曲線號，步號）），測量值PV，設(shè)定值SV，曲線號，步號都是數(shù)值型MCGS變量。

（5）曲線的步參數(shù)

SetDevice（設(shè)備名，6，Write（S1，曲線號，步號，步的目標(biāo)值SV，步的目標(biāo)執(zhí)行時間TIME）），曲線號，步號，步的目標(biāo)值SV，步的目標(biāo)執(zhí)行時間TIME都是數(shù)值型MCGS變量。S2-S6的命令格式和S1的命令格式一樣，只需將S1改成相應(yīng)的S2-S6。

4.3 用戶窗口

用戶窗口有四個，分別為：運(yùn)行界面、工藝參數(shù)設(shè)置界面、歷史曲線和寫入工藝確認(rèn)窗口。

運(yùn)行界面主要是實(shí)現(xiàn)工藝曲線程序的運(yùn)行、復(fù)位和跳步，實(shí)現(xiàn)溫控曲線的監(jiān)控，當(dāng)前爐溫顯示、當(dāng)前工藝段顯示、當(dāng)前工藝段剩余控制時間顯示。運(yùn)行界面如下圖所示：

圖1 運(yùn)行界面

工藝參數(shù)設(shè)置界面主要是實(shí)現(xiàn)工藝曲線各段落的溫度、加熱或保溫時間和PID參數(shù)的設(shè)置。工藝參數(shù)設(shè)置界面如下圖所示：

歷史曲線主要實(shí)現(xiàn)歷史工藝曲線的查詢，歷史曲線界面如下圖所示：

寫入工藝確認(rèn)窗口主要是為了防止用戶沒有寫入工藝參數(shù)就啟動運(yùn)行，導(dǎo)致使用上一次的工藝參數(shù)進(jìn)行控制。寫入工藝確認(rèn)窗口如下圖所示：

5 使用效果

該上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件經(jīng)操作者使用幾個月后，反應(yīng)使用效果良好，原來的用戶窗口只有一個，現(xiàn)在的用戶窗口有四個，窗口簡潔明了，操作方便，實(shí)時溫控曲線可以和設(shè)計(jì)的工藝曲線進(jìn)行實(shí)時對比，歷史曲線查詢可以查看以前的溫控曲線，當(dāng)前工作段監(jiān)控可以直觀的看到當(dāng)前工藝曲線工作到第幾段，剩余時間監(jiān)控可以直觀的看到當(dāng)前工藝段的工作剩余時間、工藝曲線確認(rèn)窗口可以防止用戶沒有寫入工藝參數(shù)就啟動運(yùn)行，導(dǎo)致使用上一次的工藝參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)時溫控曲線、歷史曲線查詢、當(dāng)前工作段監(jiān)控、剩余時間監(jiān)控、工藝曲線確認(rèn)窗口等功能是以前軟件沒有的。