基于MCGS组态软件的加料过程自动监控系统设计

马天兵，任明远

(安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001)

基于MCGS组态软件的加料过程自动监控系统设计

马天兵，任明远

(安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232001)

针对工业生产加料过程中自动化程度低、工人劳动强度大、生产成本高等缺点，设计了基于MCGS组态软件的加料过程自动监控系统。采用三菱FX-1N型PLC作为生产现场信号的采集及控制信号输出的控制器，上位机采用MCGS组态软件开发出动态监控界面，能够对整条生产线的运行情况进行实时监测。监控系统的设计符合自动化生产的要求，具有较高的工业应用价值。

组态软件；加料过程；监控

加料过程监控是工业自动控制领域和工业生产中极为重要的一个环节。在化工、石化、食品、制药等领域应用广泛，很多生产过程需要进行批量和有序加料，而且许多工业原料存在诸多对人体不利的因素[1]，因此实际生产中急需提升自动化水平来改善工人的操作环境和生产效率。通过加料过程自动监控系统可实现对加料过程的进料、称重、送料、下料等环节的全方位监控。MCGS监控系统是用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统[2]，具有功能完善、操作简便、可视性好和可维护性强等突出特点[3]。下位机以三菱PLC为中心对生产现场实施监控，能够获得实时生产数据并做到及时的反馈与处理。

1 系统设计要求

综合考虑实际生产流程与软硬件设施后对监控系统进行了设计。首先从料仓中下料，然后通过上运输带进入斗秤中称量，再把称量后的物料通过下输送带运走，基于MCGS组态软件的加料过程的逻辑流程如图1所示。监控系统会对整个加料过程的各个节点进行实时监测和动态显示。

2 监控系统组成

基于MCGS组态软件设计的加料过程自动监控系统组成如图2所示。

计算机作为上位机是整个系统的监控中心，通过MCGS组态软件程序实现对下位机的可视化监测与控制，通常选择COM1口进行通信。

下位机采用三菱公司的FX1N型PLC，作为系统的现场监控器[4]，实现对现场设备的监控。通过专用的通信线将计算机与PLC进行通信连接，被控目标选用实验室加料过程实验模块，模拟加料过程中各个环节并将信号反馈到PLC中，实现整个监控系统的正常运行。

3 监控系统的MCGS组态设计

本文利用MCGS组态软件来完成监控系统的开发。采用三菱的GX-Developer软件的来进行PLC梯形图编程，主要编写用于监视和控制加料过程运行的程序，监控加料过程的运行。

3.1 软件通信设计

要使PLC和上位计算机建立起正确的通信，需在MCGS中进行设备连接，从而完成PLC与MCGS的通讯设置。在MCGS设备窗口中首先添加一个通用串口父设备，设置设备属性，选择通信参数端口号为：COM1，波特率为9 600，7位数据位，1位停比位，偶校验，数据采集方式为同步采集[5]。在父设备下面创建一个三菱PLC串口子设备，并对其进行属性设置，然后进行通道连接。通道连接的过程即

是将MCGS组态软件与下位机三菱PLC的各个变量进行一一映射，从而达到上下、机一体，实时数据动态显示的目的。

3.2 实时数据库构建

本系统中定义了7个输人变量X，7个输出变量Y，24个中间变量M，这其中既有开关型变量又有数值型变量并且和PLC连接的外部输出设备所定义的变量一一对应，输人变量对应设备的各种控制变量，如启动、停止按钮、料仓开关信号、斗秤开关信号等；输出变量对应上、下输送带的启动、停止信号以及各种状态指示灯信号；中间变量则对应PLC程序设计中的中间继电器。

表1 系统变量分配表

3.3 监控界面的绘制

利用MCGS组态软件的元件库，调用合适的图形，并进行属性设置和动画连接。对应系统要求，依此画出料仓、斗秤、输送带、原料、电机以及指示灯和按钮(见图4)。

动画连接操作的目的是对监控界面内的各个模块进行定义和编辑。即将各个动画模块与实时数据库中定义的数据对象进行连接，使其具有变量属性，从而能够通过程序编写来达到使其具有运动特性的目的[6]。

3.4 控制程序的编写

点击进入运行策略，进行策略的相关编辑，设定循环策略时间为200ms，循环策略编辑界面如图5所示，由一个脚本程序和5个定时器组成。

根据加料过程监控系统的任务要求，编写的控制主程序如下

IF SB1-JIA=1 THEN M3-JIA=0 EMPTY=0

ENDIF

IF M3-JIA=0 THEN D启动1=1

垂直移动=垂直移动+1

水平移动=水平移动+1

斗秤量=斗秤量+5

ENDIF

IF D时间到1=1 THEN S3-JIA=1

水平移动=1000

垂直移动=1000

斗秤量=100

ENDIF

IF S3-JIA=1 THEN M3-JIA=1 M4-JIA=0 M1-JIA=1

ENDIF

IF M1-JIA=1 THEN D启动2=1

垂直移动2=垂直移动2+1

水平移动2=水平移动2+1

斗秤量=斗秤量-40

ENDIF

IF D时间到2=1 THEN S1-JIA=1

垂直移动2=1000

水平移动2=1000

斗秤量=0

ENDIF

IF S1-JIA=1 THEN S3-JIA=0 M1-JIA=0

ENDIF

IF M1-JIA=0 THEN D启动3=1

ENDIF

IF D时间到3=1 THEN S4-JIA=1 EMPTY=1

ENDIF

IF S4-JIA=1 THEN M2-JIA=1

ENDIF

IF M2-JIA=1 THEN D启动4=1

ENDIF

IF D时间到4=1 THEN S2-JIA=1 EMPTY=0 S1-JIA=0

ENDIF

IF S2-JIA=1 THEN M2-JIA=0

ENDIF

IF SB2-JIA=1 THEN

STOP-F=1

ENDIF

IF STOP-F=1 THEN ZHV2=1 ENDIF

IF 时间到1=1 THEN

水平移动1=水平移动1+1

M4-JIA=1

S2-JIA=0

SB2-JIA=0

ENDIF

4 结束语

采用MCGS组态软件开发上位机的加料过程自动监控系统，能够契合现代工业生产中对生产流程自动化水平要求较高的特点。与应用其他高级语言相比，简单方便，省去了编写大量脚本程序的麻烦，具有开发周期短、易于维护等特点。制作出来的界面也生动逼真，在一定程度上能够展示出生产现场的动态效果，做到控制中心和生产现场的分离，达到很高的自动化水平，适用于生产自动化的各个领域。

[1] 王帅， 缪冬敏， 沈建新. 基于PLC和直线电机的木材加工自动送料机[J]. 机电工程， 2014， 31(11)： 1 431-1 435.

[2] 刘力. 组态软件在PLC实验系统中的应用[J]. 实验室研究与探索， 2014， 33(4)： 127-129.

[3] 王坚. 基于MCGS组态软件的电梯监控系统设计[J]. 冶金电气， 2012， 2(2)： 81-83.

[4] 王坚. 基于三菱PLC的步进电动机监控系统的设计与开发[J]. 电气应用， 2009， 3(4)： 54-56.

[5] 侯国荣，许云理，冯延森，等. 基于MCGS组态软件的自动化立体仓库控制系统的开发[J]. 机械设计与制造， 2012， 1(1)： 77-78.

[6] 袁秀英， 石梅香. 计算机监控系统的设计与调试-组态控制技术[M].北京： 电子工业出版社， 2009：8-200.

(责任编辑：李 丽)

Design of Automatic Monitoring System of Loading Process based on MCGS Software

MA Tian-bing, REN Ming-yuan

(School of mechanical engineering，Anhui university of science and technology，Huainan Anhui 232001, China)

Aiming at the shortcomings of low degree of automation, great labor intensity of workers and high production cost in industrial production process of feeding, a automatic monitoring and control system of feeding process based on the MCGS configuration software was designed. Mitsubishi FX-1N type PLC was selected as site signal acquisition and controller for signal output. Dynamic monitoring interface based on the MCGS configuration software was developed on upper level computer, to realize real-time monitoring the operation conditions of the whole production line. The monitoring and control system meets the requirement of automatic production, which has high industrial application value.

configuration software; feeding process; monitoring

2015-03-17

马天兵(1981-)，男，安徽庐江人，副教授，博士，研究方向：机电一体化。

TP277

A

1672-1098(2015)03-0036-04