基于ＭＣＧＳ的液體自動(dòng)混合裝置模擬監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

孫雪蕾 趙煥鑫 黨麗峰 朱和軍 李玉蘭

摘要：將工控軟件技術(shù)應(yīng)用于多組分原料自動(dòng)混合系統(tǒng)。采用MCGS嵌入版組態(tài)軟件的控制系統(tǒng)來對(duì)原來由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，利用MCGS軟件來模擬運(yùn)行液體自動(dòng)混合裝置的全部工作過程，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高多組分原料自動(dòng)混合系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、精確性。

關(guān)鍵詞：MCGS組態(tài)軟件;液體自動(dòng)混合裝置;實(shí)時(shí)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP273? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2018）05-0010-04

在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、制藥工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要將多種溶液按一定的比例進(jìn)行混合，這是其生產(chǎn)過程中十分重要的工序。由于這些行業(yè)中多為易燃、易爆、有毒、有腐蝕性的介質(zhì)，以致工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。溶液的過程控制系統(tǒng)要求達(dá)到混合精確、控制可靠，這是半自動(dòng)化控制難以實(shí)現(xiàn)的。在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中，溶液的過程控制系統(tǒng)很難保證對(duì)混合的各種成分的含量進(jìn)行精確控制。為了實(shí)現(xiàn)多種溶液高效、安全混合，并對(duì)各種成分含量精確控制及實(shí)時(shí)監(jiān)控，本課題利用MCGS 6.8嵌入版組態(tài)軟件設(shè)計(jì)一種液體自動(dòng)混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的控制要求

液體自動(dòng)混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)的基本內(nèi)容及要求為：開始排放混合液體閥Y4打開延時(shí)10 s后自動(dòng)關(guān)閉;A液體閥Y1打開，注入A液體;當(dāng)液面上升到X2時(shí)關(guān)閉A液體閥Y1，同時(shí)B液體閥Y2打開，注入B液體;當(dāng)液面上升到X3時(shí)關(guān)閉B液體閥Y2，并開始定時(shí)攪拌，攪拌20 s后停止;停止攪拌后自動(dòng)排放混合液體，當(dāng)混合液體的液面下降到50時(shí)，開始計(jì)時(shí)到5 s后關(guān)閉排氣閥Y3，即一個(gè)循環(huán)結(jié)束。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，報(bào)警燈閃爍，保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)的閥門和開啟相應(yīng)的閥門，停止混合系統(tǒng)運(yùn)行。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 新建工程與窗口

點(diǎn)擊進(jìn)入MCGS 嵌入版組態(tài)軟件新建工程（如圖1所示），在用戶窗口界面點(diǎn)擊新建窗口，分別創(chuàng)建6個(gè)新的用戶窗口以圖標(biāo)形式顯示，分別命名為“手動(dòng)窗口”“自動(dòng)窗口”“實(shí)時(shí)曲線”“歷史曲線”“實(shí)時(shí)報(bào)表”“歷史報(bào)表”（如圖2所示）。選中新建窗口單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”，將“窗口名稱”和“窗口標(biāo)題”改為所需的名稱，在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其他屬性設(shè)置不變，單擊“確認(rèn)”退出完成。

2.2 定義數(shù)據(jù)對(duì)象

數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程就是創(chuàng)建數(shù)據(jù)對(duì)象。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫界面點(diǎn)擊“新建對(duì)象”按鈕，多次點(diǎn)擊后對(duì)所有的對(duì)象進(jìn)行定義，完成整個(gè)數(shù)據(jù)庫的建立（如圖3所示）。

2.3 建立動(dòng)畫連接

上述組態(tài)過程創(chuàng)建完成后，液體自動(dòng)混合裝置監(jiān)控系統(tǒng)還需要把各個(gè)圖素與數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)變量建立聯(lián)系才能使畫面動(dòng)起來。建立動(dòng)畫連接后，組態(tài)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的變量變化，圖形對(duì)象可以按照動(dòng)畫連接的要求變化。建立好的系統(tǒng)主動(dòng)窗口如圖4所示。

2.4 設(shè)置運(yùn)行策略

在“運(yùn)行策略”中，雙擊“循環(huán)策略”進(jìn)入“策略屬性設(shè)置”，把“循環(huán)時(shí)間”設(shè)為200 ms，按確定即可。在策略組態(tài)中，單擊工具條中的“新增策略行”圖標(biāo)，再添加策略工具箱中的3個(gè)定時(shí)器（如圖5所示）。

2.5 編寫腳本程序

腳本程序是用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編寫是在用戶窗口屬性設(shè)置中完成的。進(jìn)入用戶窗口，右鍵自動(dòng)窗口進(jìn)入窗口屬性設(shè)置，打開循環(huán)腳本編輯狀態(tài)。設(shè)定循環(huán)時(shí)間為100 ms，按如下的腳本程序進(jìn)行編輯操作。

IF 旋轉(zhuǎn)循環(huán)=1 THEN 旋轉(zhuǎn)可見度=1 - 旋轉(zhuǎn)可見度

IF Y1 = 1 THEN? 液位3? = 液位3 + 0.5 ENDIF

IF Y2 = 1 THEN? 液位3? = 液位3 + 0.5 ENDIF

IF 液位3 > 80 THEN? 液位3? = 80 ENDIF

IF 水泵1 = 1 THEN? ?液位1 = 液位1 + 0.5; Y4 =0; Y2 = 0 ENDIF

IF 水泵2 = 1 THEN? ?液位2 = 液位2 + 0.5 ;Y4 = 0;Y1 = 0 ENDIF

IF 液位1 < 0? AND? ?液位2 < 0? THEN液位1 = 0;液位2 = 0 ENDIF

IF 液位3 < 0 THEN? ?液位3 = 0? ENDIF

IF Y4 = 1 THEN? 液位3 = 液位3 - 0.5 液位4 = 液位4 + 0.5 ENDIF

IF 水泵1 = 0? AND 水泵2 = 0 THEN 液位1 = 液位1 - 0.5 液位2 = 液位2 - 0.5; Y4 = 1 ENDIF

IF 液位1 > 80? AND? 液位2 > 80 THEN 液位1 = 80;液位2 = 80 ENDIF

IF? 計(jì)時(shí)條件2 = 1 THEN? ?Y4 = 1; X1 = 1? ?ENDIF

IF 計(jì)時(shí)條件2 = 0 THEN? ? Y4 = 0 ;X1 = 0? ?ENDIF

IF SB1=1 THEN? ? IF 液位3? ?=? 0 THEN? X1 = 1; Y4 = 1計(jì)時(shí)條件2=1 ENDIF

IF 當(dāng)前值2 >=10 THEN 復(fù)位條件2 = 1;計(jì)時(shí)條件2=0;水泵1=1;Y1=1……

2.6 實(shí)時(shí)曲線與歷史曲線

實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件是應(yīng)用曲線的顯示方式來顯示一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)值的動(dòng)畫圖形，像筆繪記錄儀一樣實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)對(duì)象值的變化情況（如圖6所示）。

歷史曲線構(gòu)件能實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的曲線瀏覽功能，主要用于事后查看數(shù)據(jù)和狀態(tài)的變化趨勢(shì)和總結(jié)。運(yùn)行時(shí)，歷史曲線構(gòu)件能夠根據(jù)需要畫出相應(yīng)歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)效果圖（如圖7所示）。

2.7 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表格與歷史數(shù)據(jù)表格

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表可實(shí)時(shí)地將當(dāng)前時(shí)間的數(shù)據(jù)變量按一定報(bào)告格式（用戶組態(tài)）顯示和打印。對(duì)瞬時(shí)量的反映，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表通過MCGS嵌入版組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)表格構(gòu)件來組態(tài)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表（如圖8所示）。

歷史數(shù)據(jù)報(bào)表從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)記錄，以一定格式顯示歷史數(shù)據(jù)（如圖9所示）。

3 模擬運(yùn)行

對(duì)工程各部分工作情況進(jìn)行測(cè)試，完成整個(gè)工程的組態(tài)工作。打開下載配置窗口，選擇“模擬運(yùn)行”，點(diǎn)擊“工程下載”，將工程下載到模擬運(yùn)行環(huán)境中。如果工程正常下載，將提示：“工程下載成功！”之后點(diǎn)擊啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模擬運(yùn)行。

4 結(jié)語

利用MCGS組態(tài)軟件對(duì)液體自動(dòng)混合裝置進(jìn)行模擬運(yùn)行，顯示了MCGS在該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用效果，體現(xiàn)了以MCGS組態(tài)軟件替代原來由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，證明MCGS軟件可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、精確性，且便于操控。

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Design of Simulation Monitoring Software for Liquid

Automatic Mixing Device based on MCGS

SUN Xuelei， ZHAO Huanxin， DANG Lifeng， ZHU Hejun， LI Yulan

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Zhenjiang Branch of Jiangsu Union Technical Institute， Zhenjiang Jiangsu 212003， China）

Abstract： Industrial control software technology is applied to automatic mixing system of multi-component raw materials. The control system of MCGS embedded configuration software is used to monitor the original control system composed of single-chip microcomputer and relay， etc. MCGS software is used to simulate the entire working process of the automatic liquid mixing device to realize real-time monitoring and improve the stability， reliability and accuracy of the multi-component raw material automatic mixing system.

Key words： MCGS configuration software; automatic liquid mixing device; real-time monitoring