基于组态软件及PLC的运料小车控制

钱宗斌　姚烨

摘要：针对电气控制的运料小车系统的不足，文章介绍了利用MCGS组态软件和西门子S7200 PLC实现对运料小车系统的监测和控制。通过现场数据采集，进行集中的数据管理，从而实现对运料系统有效控制，系统状态实时监控，并由上位机生成可视化的动态监控界面。方便管理人员对现场的管理，提高工作效率。

关键词：组态软件；PLC；MCGS；运料小车

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1806-04

近年来，随着自动化技术的不断发展，组态技术在工控领域占据着越来越重要的地位，工业过程自动化目前普遍采用上位组态软件采集数据监控系统，PLC进行控制的方式实现分散控制和集中管理。通常用组态软件将运行中的开关状态、数据和报警、信息显示、运行时间以及数量、温度、压力等参数值用监控画面来显示，也可根据预先编制的程序驱动各种连接装置，以取代机械式的控制面板。该文简要介绍了基于组态软件MCGS和西门系系列PLC控制的运料小车运行。

1 概述

运料小车是焦化厂及其它工业运料的主要设备之一，广泛应用于冶金、有色金属、煤矿等行业。早期运料小车电气控制系统多为“继电器—接触器”组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。现代的运料小车基本将控制系统更改为基于PLC核心的计算机控制，并且为了更方便的对运输现场实施监控，传统的指示灯报警和提示已不能满足要求。人们需要掌握小车的实时运行路径、了解小车的工作状态、记录小车的运行历史并能够随时修改小车的运行参数和调用历史数据，还需要按照可视和可控的格式，实时传输、管理和显示这些信息。因此，采用组态软件进行实时的数据管理和监控显得尤为重要。

2 系统功能

本系统通过PLC将小车运行速度、位置、起始点检测、站点位置检测、站点阀门开闭状态等参数传递至上位机，并在HMI中形成监控画面，从而进行实时的分析与处理。小车在三个工作站和仓库之间循环运行。系统能够及时监控站点的发货指令，监控小车的状态，所处位置，运行速度，运行路径，能够控制站点的放料和闭合过程。PLC负责对单站的控制，小车状态的控制，MCGS负责收集数据，并监控实时动态，能够对小车的运行历史数据和轨迹进行分析，并可以通过发送指令的方式对系统进行控制，当系统出现故障时进行报警。

3 组态设计

下位机PLC现场采集的数据参数通过RS-232接口传递至上位机中，由MCGS负责进行状态监控和流程控制。MCGS组态对系统状态进行监控，对运行流程进行控制，在系统运行过程中提供历史数据查询。组态部分的设计主要有数据库设计，界面设计，流程控制，设备通信等。

3.1 数据库设计

实时数据库是MCGS的核心，主要用于工厂过程的自动采集，存储和监事，实现保存，检索连续变化的生产数据，并行地处理数据，并及时记录过程报警[3]。MCGS中数据库作为一个对象封装起来，程序通过方法和属性与数据库中的数据进行交换，在设备窗口中通过设备构件驱动SIMATIC S7200 PLC，通过串口将采集的数据送入实时数据库；由用户窗口组成的图形对象，与实时数据库中的数据对象建立连接关系，以动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件，对数据进行操作和处理。本系统需要的数据变量及连接的PLC地址变量对应关系如下，篇幅限制，只列出主要变量，如表1所示。

3.2 组态界面设计

现场采集的数据需要进行监控和处理，对于小车状态，站点的呼叫请求可用状态指示灯的亮灭显示，若站点的出料阀未打开，则通过报警显示，小车的运行速度和位置用标签的输出功能显示，数据查询可用历史报表和实时报表的方式显示.在HMI中启动和停止系统，控制小车的运行方式等。

3.3 运行策略

3.4 实现MCGS与PLC的通信

本系统采用SIMATIC S7200 PLC与MCGS 6.8嵌入版进行控制， MCGS操作和读写西门子PLC设备的各种寄存器的数据或状态时，使用西门子PPI通讯协议，采用西门子标准的PC＼PPI通讯电缆。串口父设备属性中设置COM波特率为9600kbps，8位数据位，1位停止位，偶校验采集周期为200ms。PLC地址为总线上挂的PLC地址。指示灯数据的读取方式为只读，启动按钮数据读取方式为读写。小车的速率及位置数据读取方式为只读

将配置好得组态程序下载至触摸屏中，运行即可。

4 结束语

MCGS组态软件是32位系统，可方便的应用于Windows平台，具有良好的并行处理能力，集中式的数据管理，操作界面简单灵活。在工控领域有较好的系统监控和数据处理能力，并且可以对工控系统进行分布式控制和管理，使分布在不同现场的采集设备和工作站之间实现协调工作。在运料小车系统中，MCGS对数据的集中处理，通过指示灯的亮灭标明系统的运行状况，可视性强，通过标签按钮显示系统的关键运行参数，对于错误的产生进行报警提示。对小车的运行方向，站点的判断，装卸货的过程进行合理的控制，提供数据查询等功能，提高了系统的运行效率，方便人们对现场进行控制和管理。

参考文献：

[1] 向晓汉. PLC控制技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2] 徐新.人机界面与网络应用技术[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3] 曹辉.组态软件技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2011.

[4] 韩小新. 三菱FX系列PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.