【導(dǎo)讀】整個系統(tǒng)是用PLC進(jìn)行控制，MCGS組態(tài)軟件。PLC主要控制空壓機的啟動和停止，MCGS用于讀取壓力，以便我們隨時了。解系統(tǒng)信息，進(jìn)行調(diào)整。整個系統(tǒng)自動化水平比較高，大大減少了人力物力，而且對于。壓力的變化能很快的做出反應(yīng)，調(diào)節(jié)壓力。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本、性能穩(wěn)定，而且功。能齊全，非常適合應(yīng)用和推廣。

　　

【正文】 件采用在串口通訊父設(shè)備下掛接多 個通訊子設(shè)備的處理機制?？諌簷C組集散監(jiān)控系統(tǒng)中，上位機監(jiān)控選用國內(nèi)著名品牌聯(lián)想商用機，由于外掛通訊設(shè)備較多，為提高通訊速度與可靠性，上位機通過擴展提供 4 個串行口與現(xiàn)場 PLC、智能儀表通訊。本工程設(shè)備窗口組態(tài)時的幾點說明：首先，現(xiàn)場智能設(shè)備上的口地址跳線要和相應(yīng)設(shè)備構(gòu)件屬性中模塊地址設(shè)置一致；其次，所有通訊子設(shè)備構(gòu)件（宇光 AI70三菱 FX485 等）的初始工作狀態(tài)設(shè)置為停止，以便在運行環(huán)境中根據(jù)空壓機實際投運情況用循環(huán)策略啟停相應(yīng)設(shè)備；第三，在通道連接屬性頁中，把所有未使用的通道的周期設(shè)置為 0。后兩種處理 方案都是為了提高系統(tǒng)投運設(shè)備的實時通訊速度與可靠性 。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 27 （ 5）運行策略組態(tài)本窗口主要完成工程運行流程的控制。根據(jù)實際系統(tǒng)的控制算法及要完成的特定流程和操作處理，在 MCGS“運行策略”窗口中對“循環(huán)策略 ”、“用戶策略”、“報警策略”等分別進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置。如對循環(huán)策略的組態(tài)是利用策略工具箱中的腳本程序構(gòu)件，用類 Basic 語言的命令編寫設(shè)備啟停、 報警限值在線設(shè)置、開機自檢、電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)動畫等處理程序，同時設(shè)置策略行條件屬性；報警策略用來實現(xiàn)對不同類型報警（如溫度、斷水等）的語音提示， 語音文件中的壓力、勵磁 電流、漢語發(fā)音由中科大訊飛信息科技公司“ InterPhonicCN 語音合成系統(tǒng) ” 產(chǎn)生，報警效果如真人發(fā)音；用戶策略主要用存盤數(shù)據(jù)提取、 Exce 報表輸出構(gòu)件產(chǎn)生各種報表及故障診斷信息，以供操作人員查詢、打印及分析之用。 主要功能的實現(xiàn) 主要功能的實現(xiàn) MCGS 運行環(huán)境是獨立的運行系統(tǒng) ，按照組態(tài)環(huán)境中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。 （ 1）該監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)操作人員不同，設(shè)定不同的使用權(quán)限，有效地保證了系統(tǒng)操作的安全性。 （ 2）系統(tǒng)參數(shù)實時監(jiān)測及顯示本系統(tǒng)通過 MCGS 組態(tài)軟件實現(xiàn) 了對空壓機運行所有參數(shù)的實時監(jiān)控，使得各空壓機當(dāng)前的流量、供電參數(shù)、監(jiān)控溫度、監(jiān)控壓力等直觀動態(tài)的顯示在同一畫面上，便于監(jiān)控生產(chǎn)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的實時管理和系統(tǒng)的可視化 。 （ 3） 參量超限報警及故障診斷本工程對空壓機系統(tǒng)的供電主電流、勵磁電流、一級缸排氣溫度 、二級缸排氣溫度、油溫、風(fēng)包溫度、冷卻水溫、一級缸壓力、二級缸壓力、油壓、斷水等參量都設(shè)置了超限報警，運行過程中一旦參量值超限，組態(tài)軟件可實現(xiàn)分類語音報警和動態(tài)畫面提示，并可將報警信息存入報警信息數(shù)據(jù)庫，供事后統(tǒng)計分析。針對每個設(shè)置有報警屬性的參量， 在組態(tài)時都給出了報警原因分析，因此，利用報警信息數(shù)據(jù)庫可以生成故障專家診斷信息，以供現(xiàn)場人員檢修時參考。按照規(guī)程 ， 空壓機系統(tǒng)的不同參量的報警限值因季節(jié)而異，為適應(yīng)這種狀況，用循環(huán)策略實現(xiàn)了報警限值的在線設(shè)置。 （ 4）存盤數(shù)據(jù)處理利用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)置的歷史報表、歷史曲線以圖表或曲線形式給出空壓機關(guān)鍵參數(shù)在歷史任意時刻的運行狀態(tài)及變化趨勢，以備現(xiàn)場操控人員查詢、分析之用。由存盤數(shù)據(jù)提取和 Excel 報表輸出構(gòu)件制作的班報表、日報表、月報表，可定期打印上報，克服了以前人工記錄數(shù)據(jù)的繁瑣與隨意性。 （ 5） 遠(yuǎn) 程控制空壓機的啟停及狀態(tài)監(jiān)控由下位機 PLC 編程實現(xiàn)，通過現(xiàn)場控制柜上轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，空壓機可工作于單臺手動和自動編組運行控制兩種方式。通過設(shè)基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 28 備構(gòu)件的組態(tài)，可方便地在上位機實現(xiàn)空壓機組的遠(yuǎn)程手動與自動編組運行控制 。 監(jiān)控界面的設(shè)計 新建工程 鼠標(biāo) 雙擊 “Mcgs 組態(tài)環(huán)境 ” 圖標(biāo)，進(jìn)入 MCGS 組態(tài)環(huán)境。 在菜單“文件”中選擇“新建工程”菜單項，如果 MCGS 安裝在 D：根目錄下，則會在 D： \MCGS\WORK\下自動生成新建工程，默認(rèn)的工程名為新建工程 (X 表示新建工程的順序號，如： 0、 2 等 )。 您可以在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項，把新建工程存為，存在你想存的位置。這樣工程建立完畢。 流程畫面的建立 按“新建窗口”按鈕，或執(zhí)行菜單中的“插入”→“用戶窗口”命令，即可創(chuàng)建一個新的用戶窗口，以圖標(biāo)形式顯示，如“窗口 0” ，我們可以改成自己需要的名稱。開始時，新建的用戶窗口只是一個空窗口，用戶可以根據(jù)需要設(shè)置窗口的屬性和在窗口內(nèi)放置圖形對象。窗口如下圖： 圖 新建工程窗口 選中剛創(chuàng)建的用戶窗口，單擊“動畫組態(tài)”， 進(jìn)入動畫制作窗口。 單擊工具條中的 “工具箱 ”按鈕，則打開動畫工具箱，圖標(biāo)對應(yīng)于選擇器，用于在編輯圖形時選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標(biāo)用于打開和關(guān)閉常用圖符工具箱，常用圖符工具箱包括 27 種常用的圖符對象。 根據(jù)需要，選擇相應(yīng)的模塊，建立一個整體的系統(tǒng)，如下圖： 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 29 圖 系統(tǒng)整體示意圖 在另外建個實時數(shù)據(jù)用戶窗口，用于建立實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實時曲線、歷史曲線等模塊。 圖 系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 30 這樣一個基本的創(chuàng)建玩用戶窗口。 定義數(shù)據(jù)對象 實時數(shù)據(jù)庫是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù) 據(jù)變量是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。下面介紹 監(jiān)控 系統(tǒng)數(shù)據(jù)變量的定義步驟。鼠標(biāo)點擊工作臺的 “實時數(shù)據(jù)庫 ”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實時數(shù)據(jù)庫窗口頁。按 “新增對象 ” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，增加新的數(shù)據(jù)變量，多次按該按鈕，則增加多個數(shù)據(jù)變量，系統(tǒng)缺省定義的名稱為 “Data1”、 “Data2”、 “Data3”等選中變量，按 “對象屬性 ”按鈕或雙擊選中變量，則打開對象屬性設(shè)置窗口。指定名稱類型：在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，用戶將系統(tǒng)定義的缺省名稱改為用戶定義的名稱，并指定類型，在注釋欄中輸入變量注釋文字。本系統(tǒng)中要定義的數(shù)據(jù)變量如下圖所示，以 “壓力 1”變量為例。 圖 系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)對象窗口 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 31 圖 系統(tǒng)數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置窗口 在基本屬性中，對象名稱為空壓機 1，對象類型為數(shù)值型，其他不變。 運行策略 它 是用戶為實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程自由控制所組態(tài)生成的一系列功能塊的總稱。 MCGS 為用戶提供了進(jìn)行策略組態(tài)的專用窗口和工具箱。運行策略 的建立，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的打開、關(guān)閉以及設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)工作過程精確控制及有序調(diào)度管理的目的。 根據(jù)運行策略的不同作用和功能， MCGS 把運行策略分為啟動策略、退出策略、循環(huán)策略、用戶策略、報警策略、事件策略、熱鍵策略七種。每種策略都由一系列功能模塊組成。 MCGS 運行策略窗口中 “啟動策略 ”、 “退出策略 ”、 “循環(huán)策略 ”為系統(tǒng)固有的三個策略塊，其余的則由用戶根據(jù)需要自行定義，每個策略都有自己的專用名稱， MCGS 系統(tǒng)的各個部分通過策略的名稱來對策略進(jìn)行 調(diào)用和處理。 I/O MCGS 與 PLC 的連接 MCGS 組態(tài)軟件內(nèi)嵌各種 PLC 驅(qū)動程序，用戶只需按照設(shè)備配置向?qū)нx擇 PLC 的類型。 MCGS 將自動完成相應(yīng)驅(qū)動程序的啟動。建立與 PLC 之間的通信。 MCGS 對外部設(shè)備的管理是通過對邏輯設(shè)備名的管理來實現(xiàn)的，在數(shù)據(jù)詞典中 建立若干 I/O 變量，使之與 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器之間建立通道，通過這些 I/O 變量便可以讀或?qū)?PLC 的數(shù)據(jù)基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 32 寄存器。 圖 設(shè)備管理窗口 還需設(shè)置 PLC 中的通訊參數(shù)和 PLC 地址。由于新買的 PLC 的地址全部為 2，所以要設(shè)置 PLC 的地址時，一次只 能和一個 PLC 連接，地址一般設(shè)成 131 中的任何一個數(shù)，其他無效。具體方法如下： （ 1）：連接 PLC 設(shè)備。 （ 2）：運行編程軟件 （ 3）：打開主菜單的 VIEW，選擇“ munication” （ 4）：在彈出的對話框的左下方有當(dāng)前通信參數(shù)的設(shè)置狀態(tài)，一般有， remote Address=2,localaddress=0,Module=PC/PPICable(COM1),Protocol=PPI,Transmissin rate=,Mode=11bit 若有不對的地方，雙擊對話框右上方的“ PC/PPI Cable(PPI) ”，在彈出的對話框中設(shè)置以上參數(shù)。 PPI 電纜上 DIP 跳線也設(shè)置成上面的狀態(tài)。 （ 5）：雙擊“ DoublcClick to Refresh” ,則開始檢測總線上是否掛有 200 系列的 PLC，若有則可以開始更改此臺 PLC 的地址了。若沒有則檢查，可以查看本設(shè)備在線幫助的常見問題解答。 （ 6）打開主菜單的 PLC，選擇“ Type”在彈出的對話框中 ,選擇對應(yīng)型號的 PLC，然后按“ OK”退出， （ 7）：打開主菜單的 VIEW，選擇“ System Block”在彈出的對話框中 ,設(shè)置 PLC 對應(yīng)端基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 33 口的 地址，根據(jù)需要設(shè)置成 131 中的任何一個。按“ OK”退出。 （ 8）： 可以開始將其下載到 PLC 中去了！即點擊圖標(biāo)“ Down Load” 。 （ 9）： 在彈出的對話框中選擇“ System block”，按“ OK”開始下載。 這樣， MCGS 組態(tài)軟件的部分基本完成，我們可以通知控制界面了解到系統(tǒng)的最新消息，各臺空壓機的壓力和儲藏罐的壓力，然后可以根據(jù)需要做出相應(yīng)的調(diào)整。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 34 第 5 章 結(jié)束語 本次設(shè)計主要用到 PLC 和 MCGS 的知識，應(yīng)用 PLC 來控制空氣壓縮機的啟動和停止，變頻器控制空氣壓縮機的功率，以便控制空氣壓縮機氣壓輸出的大小，這樣來控制系統(tǒng)的氣壓，以便得到用戶需求的壓力。 MCGS 主要是用了讀取各個空氣壓縮機的壓力和儲藏罐的壓力，并且觀測系統(tǒng)的運行狀況，以便用戶隨時了解系統(tǒng)信息。整個系統(tǒng)自動化水平比較高采用 PLC 控制和 MCGS 監(jiān)控大大減少了人力物力，而且對于壓力的變化能很快的做出反應(yīng)，調(diào)節(jié)壓力。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本、性能穩(wěn)定，而且功能齊全，非常適合應(yīng)用和推廣。 通過設(shè)計，我學(xué)到不少東西，基本上使我以前所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識結(jié)合起來，讓我對大學(xué)四年以來的學(xué)業(yè)有了一個完整的 綜合，但還需做進(jìn)一步的研究。另外，我的知識領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提高，同時增強了分析和解決工程實際的綜合能力。 由于 本人 才疏學(xué)淺，能力有限，雖然進(jìn)行了仔細(xì)的分析與研究，但錯誤、疏漏肯定是難以避免，有不盡人意的地方。請大家批評指正。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計 35 參考文獻(xiàn) [1] MCGS 用戶指南 . 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 [M]， 2020 [2] MCGS 參考手冊 . 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 [M]， 2020 [3]邵裕森 ,戴先中 . 過程控制 [M]. 機械工業(yè)出版社 [M]， 2020 [4] 余先濤 . 基于 PLC監(jiān)控的空壓機變頻恒壓控制 [M]， 2020 [5] 包建華 ,丁啟勝 . 基于 MCGS組態(tài)軟件的空氣壓縮機組監(jiān)控軟件開發(fā) [J], 2020 [6] 黃中原 ,劉健 . 基于組態(tài)王的空壓機遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究 [M].浙江 大學(xué) ， 2020 [7] 單亞娟 ,鄭建勇 ,張如瑤 . 基于組態(tài)軟件的水廠自動化系統(tǒng)設(shè)計 [J]. 控制工程 ,2020 [8] 虞幫義 . 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