基于MCGS組態(tài)軟件計算機集散控制系統的設計

　　0、引言

　　隨著(zhù)科技的發(fā)展，傳統的DDC(Direct Digital Contro1)系統已經(jīng)無(wú)法適應現代系統的控制要求。集散型控制(Distributed Control System)是解決現代大型系統控制的有效方法，它的實(shí)質(zhì)是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監視、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術(shù)，具有通用性強、系統組態(tài)靈活、控制功能完善、數據處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡(jiǎn)單規范化、調試方便、運行安全可靠等特點(diǎn)。

　　1、集散控制系統的設計

　　如圖l所示，是以一臺計算機為監控總站，下轄多臺可編程序控制器PLC，每臺PLC又可以同時(shí)控制多架升降機，這樣就組成了一個(gè)大型的集散控制系統。該系統中設計了一個(gè)MINI型集散控制系統，采用兩臺PLC進(jìn)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(gè)大型的集散控制系統。

　　圖1 集散控制系統

　　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，將直流電機及其驅動(dòng)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(dòng)滑輪作為主動(dòng)輪，在升降機支架的上端再安裝一個(gè)滑輪作為從動(dòng)輪，用一根棉線(xiàn)拴在兩個(gè)滑輪之間，帶動(dòng)轎箱上下運動(dòng)。

　　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，升降機運行規則如下(以三層為例)：

　　當轎箱停于一層或二層時(shí)，按三層呼叫按鈕，則轎箱上升至三層限位開(kāi)關(guān)停止。

　　當轎箱停于三層或二層時(shí)，按一層呼叫按鈕，則轎箱下降至一層限位開(kāi)關(guān)停止。

　　當轎箱停于一層時(shí)，按二層呼叫按鈕，則轎箱上升至二層限位開(kāi)關(guān)停止。

　　當轎箱停于三層時(shí)，按二層呼叫按鈕，則轎箱下降至二層限位開(kāi)關(guān)停止。

　　當轎箱停于一層，而二層和三層按鈕均有人呼叫時(shí)，轎箱上升至二樓限位開(kāi)關(guān)時(shí)，暫停2 s后，繼續上升至三樓限位開(kāi)關(guān)停止。

　　當轎箱停于三層，而二層和一層按鈕均有人呼叫時(shí)，轎箱下降至二樓限位開(kāi)關(guān)時(shí)，暫停2 s后，繼續下降至一樓限位開(kāi)關(guān)停止。

　　轎箱在上升的過(guò)程中，任意反方向的呼叫無(wú)效。反之依然。

　　現以轎箱在一樓，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(shí)的中間繼電器(停電保持用)

　　二樓呼叫開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)X001被觸發(fā)，M600復位;

　　三樓呼叫開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(shí)有呼叫)，輸出MO有效(驅動(dòng)電機正轉)，并且帶自保。直到轎箱到了二樓，二樓限位開(kāi)關(guān)X001觸發(fā)，才使MO失效;

　　(2) 轎箱到了二樓，二樓限位開(kāi)關(guān)X001觸發(fā)時(shí)間繼電器TO開(kāi)始計時(shí)2 s;

　　(3) 2 S后，時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)TO閉合，M1有效(驅動(dòng)電機正轉)，并自保。直至轎箱到了三樓，三樓限位開(kāi)關(guān)X002觸發(fā)，才使M1失效。

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

　　4、PLC與升降機的連接

　　樓層限位開(kāi)關(guān)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。實(shí)物連線(xiàn)如圖4所示。

　　圖4 PLC與升降機模型的連線(xiàn)圖

　　在連接限位開(kāi)關(guān)(GK122)時(shí)，利用PLC自帶的24 V電源來(lái)供電，考慮到點(diǎn)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(gè)1 k Q的電阻。直流電機的正反轉可以由“H”型電路來(lái)實(shí)現，當YO、Y4有輸出時(shí)，電機正轉;Y10、Y14有輸出時(shí)電機反轉。

　　5、MCGS監控界面設計

　　MCGS (Monitor and Control Generated System，通用監控系統)是一套用于快速構造和生成計算機監控系統的組態(tài)軟件， 它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運行，通過(guò)對現場(chǎng)數據的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶(hù)提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案。

　　MCGS系統由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構件的形式來(lái)構造，不同的構件有著(zhù)不同的功能，且各自獨立。三種基本類(lèi)型的構件(設備構件、動(dòng)畫(huà)構件、策略構件)完成TMCGS系統三大部分(設各驅動(dòng)、動(dòng)畫(huà)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(xiàn)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(guò)來(lái)的RS232C信號轉化成RS485信號，通過(guò)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(shí)現的功能和FX2N-485-BD相同。按這種方式構成的系統，最多可設l6個(gè)子站，當只用適配器時(shí)，可延長(cháng)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(xiàn)可以是一對或兩對導線(xiàn)。根據用途來(lái)決定連線(xiàn)的方法，本設計采用的是兩對導線(xiàn)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，也可以在軟件中直接用編程(MOV指令)來(lái)實(shí)現，按RS485規定具體設置是：

　　波特率設為9 600 bit/s，數據位設為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。同時(shí)在MCGS的設備窗口中也要進(jìn)行同樣的設置，才能建立通信連接。

　　進(jìn)一步還要建立PLC的輸入、輸出量與MCGS的數據庫中對應變量的通道連接，這樣才能實(shí)現升降機實(shí)物模型與監控界面中的升降機同步運動(dòng)，因為數據是同步采集的。

　　7、調試

　　經(jīng)過(guò)調整直流電機的供電電壓和MCGS中定時(shí)器的定時(shí)循環(huán)時(shí)間，MCGS監控畫(huà)面中的升降機已經(jīng)可以和PLC控制的升降機實(shí)物同步運行并實(shí)施監控。

　　8、結論

　　該設計雖然只是個(gè)MINI型集散控制系統，但它可以很容易的擴展成一個(gè)大型的集散控制系統，具有很強的通用性。隨著(zhù)控制規模的擴大，控制要求的提高，集散控制漸漸成為自動(dòng)控制領(lǐng)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控功能的MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，更是具有廣闊的應用前景。