基于MCGS組態(tài)軟件計算機集散控制系統(tǒng)的設計

　　0、引言

　　隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的DDC(Direct Digital Contro1)系統(tǒng)已經(jīng)無法適應現(xiàn)代系統(tǒng)的控制要求。集散型控制(Distributed Control System)是解決現(xiàn)代大型系統(tǒng)控制的有效方法，它的實質(zhì)是利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術，具有通用性強、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規(guī)范化、調(diào)試方便、運行安全可靠等特點。

　　1、集散控制系統(tǒng)的設計

　　如圖l所示，是以一臺計算機為監(jiān)控總站，下轄多臺可編程序控制器PLC，每臺PLC又可以同時控制多架升降機，這樣就組成了一個大型的集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中設計了一個MINI型集散控制系統(tǒng)，采用兩臺PLC進行控制，每臺PLC分別控制一架升降機。在此基礎上很容易擴展成一個大型的集散控制系統(tǒng)。

　　圖1 集散控制系統(tǒng)

　　2、升降機模型設計

　　升降機結構示意圖如圖2所示。升降機的支架由鋁板加工成“幾”字形結構，將直流電機及其驅(qū)動電路安裝在支架底座的鋁板上，把檢測轎箱位置的傳感器安裝在垂直鋁板的左側壁，便于檢測到轎箱的位置信號。升降機結構模型，采用直流電機帶動滑輪作為主動輪，在升降機支架的上端再安裝一個滑輪作為從動輪，用一根棉線拴在兩個滑輪之間，帶動轎箱上下運動。

　　圖2 升降機結構示意圖

　　3、PLC對升降機的控制

　　該設計利用可編程控制器FX2N[1，21，考慮到只設計了外呼叫信號，升降機運行規(guī)則如下(以三層為例)：

　　當轎箱停于一層或二層時，按三層呼叫按鈕，則轎箱上升至三層限位開關停止。

　　當轎箱停于三層或二層時，按一層呼叫按鈕，則轎箱下降至一層限位開關停止。

　　當轎箱停于一層時，按二層呼叫按鈕，則轎箱上升至二層限位開關停止。

　　當轎箱停于三層時，按二層呼叫按鈕，則轎箱下降至二層限位開關停止。

　　當轎箱停于一層，而二層和三層按鈕均有人呼叫時，轎箱上升至二樓限位開關時，暫停2 s后，繼續(xù)上升至三樓限位開關停止。

　　當轎箱停于三層，而二層和一層按鈕均有人呼叫時，轎箱下降至二樓限位開關時，暫停2 s后，繼續(xù)下降至一樓限位開關停止。

　　轎箱在上升的過程中，任意反方向的呼叫無效。反之依然。

　　現(xiàn)以轎箱在一樓，二樓三樓都呼叫為例，分析部分程序如圖3中的a)、b)所示：

　　圖3 程序分析圖

　　1) 設置上升時的中間繼電器(停電保持用)

　　二樓呼叫開關X004有效后，停電保持繼電器M600置位;

　　轎箱到了二樓后，二樓限位開關X001被觸發(fā)，M600復位;

　　三樓呼叫開關X006有效后，停電保持繼電器M601置位;

　　轎箱到了三樓后，三樓限位開關X002被觸發(fā)，M601復位。

　　2) 轎箱在一樓，二樓三樓都呼叫

　　(1) 停電保持繼電器M600和M601都有效后(二樓、三樓同時有呼叫)，輸出MO有效(驅(qū)動電機正轉(zhuǎn))，并且?guī)ё员?。直到轎箱到了二樓，二樓限位開關X001觸發(fā)，才使MO失效;

　　(2) 轎箱到了二樓，二樓限位開關X001觸發(fā)時間繼電器TO開始計時2 s;

　　(3) 2 S后，時間繼電器開關TO閉合，M1有效(驅(qū)動電機正轉(zhuǎn))，并自保。直至轎箱到了三樓，三樓限位開關X002觸發(fā)，才使M1失效。

　　可以在三菱的編程軟件FXGPWIN中畫出梯形圖，再轉(zhuǎn)換成指令，利用編程線SC09把程序固化到PLC中。

　　4、PLC與升降機的連接

　　樓層限位開關x0、X1、X2及樓層外呼叫按鈕x3、X4、X6，作為輸入信號，輸出為控制直流電機正反轉(zhuǎn)。實物連線如圖4所示。

　　圖4 PLC與升降機模型的連線圖

　　在連接限位開關(GK122)時，利用PLC自帶的24 V電源來供電，考慮到點亮發(fā)光二極管需要2O mA左右的電流，故在電路中串了一個1 k Q的電阻。直流電機的正反轉(zhuǎn)可以由“H”型電路來實現(xiàn)，當YO、Y4有輸出時，電機正轉(zhuǎn);Y10、Y14有輸出時電機反轉(zhuǎn)。

　　5、MCGS監(jiān)控界面設計

　　MCGS (Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件， 它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。

　　MCGS系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構件的形式來構造，不同的構件有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構件(設備構件、動畫構件、策略構件)完成TMCGS系統(tǒng)三大部分(設各驅(qū)動、動畫顯示和流程控制)的所有工作。

　　6、PLC與MCGS的通信連接

　　PLC與Pc的連線如圖5所示， 采用RS485通信。圖中一臺Pc機下轄兩臺PLC，使用FX一485PC—IF適配器，把PC機過來的RS232C信號轉(zhuǎn)化成RS485信號，通過機能擴充板FX2N 485 BD連接到PLC，再連接到升降機。另一并聯(lián)支路中的FXON一485ADP和FX2N-CNV-BD所實現(xiàn)的功能和FX2N-485-BD相同。按這種方式構成的系統(tǒng)，最多可設l6個子站，當只用適配器時，可延長距離500 m，如使用機能擴充板則為50 m。

　　圖5 PLC與PC的連接

　　RS485的連線可以是一對或兩對導線。根據(jù)用途來決定連線的方法，本設計采用的是兩對導線連接方式。

　　為了建立PLC與MCGS的通信連接，可以在PLC編程軟件FKGPWIN的菜單“PLC/串行口設置” 中設置通信地址和通信參數(shù)，也可以在軟件中直接用編程(MOV指令)來實現(xiàn)，按RS485規(guī)定具體設置是：

　　波特率設為9 600 bit/s，數(shù)據(jù)位設為7位，l位起始位，2位停止位，偶校驗，采用協(xié)議1。用編程軟件設置如圖6：

　　圖6 編程軟件設置

　　其中在D8121中設置通信地址，兩架升降機的地址分別設為0和l，在D8120中設置通信參數(shù)。同時在MCGS的設備窗口中也要進行同樣的設置，才能建立通信連接。

　　進一步還要建立PLC的輸入、輸出量與MCGS的數(shù)據(jù)庫中對應變量的通道連接，這樣才能實現(xiàn)升降機實物模型與監(jiān)控界面中的升降機同步運動，因為數(shù)據(jù)是同步采集的。

　　7、調(diào)試

　　經(jīng)過調(diào)整直流電機的供電電壓和MCGS中定時器的定時循環(huán)時間，MCGS監(jiān)控畫面中的升降機已經(jīng)可以和PLC控制的升降機實物同步運行并實施監(jiān)控。

　　8、結論

　　該設計雖然只是個MINI型集散控制系統(tǒng)，但它可以很容易的擴展成一個大型的集散控制系統(tǒng)，具有很強的通用性。隨著控制規(guī)模的擴大，控制要求的提高，集散控制漸漸成為自動控制領域中很重要的一種控制方式。尤其是與PLC結合在一起，再運用具有強大同步監(jiān)控功能的MCGS組態(tài)軟件進行實時監(jiān)控，更是具有廣闊的應用前景。