基于ＭＣＧＳ的液體自動混合裝置模擬監控軟件設計

孫雪蕾 趙煥鑫 黨麗峰 朱和軍 李玉蘭

摘要：將工控軟件技術應用于多組分原料自動混合系統。采用MCGS嵌入版組態軟件的控制系統來對原來由單片機、繼電器等構成的控制系統進行監控，利用MCGS軟件來模擬運行液體自動混合裝置的全部工作過程，實現實時監控，提高多組分原料自動混合系統的穩定性、可靠性、精確性。

關鍵詞：MCGS組態軟件;液體自動混合裝置;實時監控

中圖分類號：TP273? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2018）05-0010-04

在化學工業、食品工業、制藥工業生產過程中，經常需要將多種溶液按一定的比例進行混合，這是其生產過程中十分重要的工序。由于這些行業中多為易燃、易爆、有毒、有腐蝕性的介質，以致工作環境十分惡劣，不適合人工現場操作。溶液的過程控制系統要求達到混合精確、控制可靠，這是半自動化控制難以實現的。在傳統的繼電器控制系統中，溶液的過程控制系統很難保證對混合的各種成分的含量進行精確控制。為了實現多種溶液高效、安全混合，并對各種成分含量精確控制及實時監控，本課題利用MCGS 6.8嵌入版組態軟件設計一種液體自動混合裝置監控系統。

1 系統的控制要求

液體自動混合裝置監控系統的基本內容及要求為：開始排放混合液體閥Y4打開延時10 s后自動關閉;A液體閥Y1打開，注入A液體;當液面上升到X2時關閉A液體閥Y1，同時B液體閥Y2打開，注入B液體;當液面上升到X3時關閉B液體閥Y2，并開始定時攪拌，攪拌20 s后停止;停止攪拌后自動排放混合液體，當混合液體的液面下降到50時，開始計時到5 s后關閉排氣閥Y3，即一個循環結束。當系統發生故障時，報警燈閃爍，保護動作自動關閉相應的閥門和開啟相應的閥門，停止混合系統運行。

2 監控系統的設計

2.1 新建工程與窗口

點擊進入MCGS 嵌入版組態軟件新建工程（如圖1所示），在用戶窗口界面點擊新建窗口，分別創建6個新的用戶窗口以圖標形式顯示，分別命名為“手動窗口”“自動窗口”“實時曲線”“歷史曲線”“實時報表”“歷史報表”（如圖2所示）。選中新建窗口單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”，將“窗口名稱”和“窗口標題”改為所需的名稱，在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其他屬性設置不變，單擊“確認”退出完成。

2.2 定義數據對象

數據對象是構成實時數據庫的基本單元，建立實時數據庫的過程就是創建數據對象。在實時數據庫界面點擊“新建對象”按鈕，多次點擊后對所有的對象進行定義，完成整個數據庫的建立（如圖3所示）。

2.3 建立動畫連接

上述組態過程創建完成后，液體自動混合裝置監控系統還需要把各個圖素與數據庫中的相應變量建立聯系才能使畫面動起來。建立動畫連接后，組態系統根據實時數據庫中的變量變化，圖形對象可以按照動畫連接的要求變化。建立好的系統主動窗口如圖4所示。

2.4 設置運行策略

在“運行策略”中，雙擊“循環策略”進入“策略屬性設置”，把“循環時間”設為200 ms，按確定即可。在策略組態中，單擊工具條中的“新增策略行”圖標，再添加策略工具箱中的3個定時器（如圖5所示）。

2.5 編寫腳本程序

腳本程序是用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編寫是在用戶窗口屬性設置中完成的。進入用戶窗口，右鍵自動窗口進入窗口屬性設置，打開循環腳本編輯狀態。設定循環時間為100 ms，按如下的腳本程序進行編輯操作。

IF 旋轉循環=1 THEN 旋轉可見度=1 - 旋轉可見度

IF Y1 = 1 THEN? 液位3? = 液位3 + 0.5 ENDIF

IF Y2 = 1 THEN? 液位3? = 液位3 + 0.5 ENDIF

IF 液位3 > 80 THEN? 液位3? = 80 ENDIF

IF 水泵1 = 1 THEN? ?液位1 = 液位1 + 0.5; Y4 =0; Y2 = 0 ENDIF

IF 水泵2 = 1 THEN? ?液位2 = 液位2 + 0.5 ;Y4 = 0;Y1 = 0 ENDIF

IF 液位1 < 0? AND? ?液位2 < 0? THEN液位1 = 0;液位2 = 0 ENDIF

IF 液位3 < 0 THEN? ?液位3 = 0? ENDIF

IF Y4 = 1 THEN? 液位3 = 液位3 - 0.5 液位4 = 液位4 + 0.5 ENDIF

IF 水泵1 = 0? AND 水泵2 = 0 THEN 液位1 = 液位1 - 0.5 液位2 = 液位2 - 0.5; Y4 = 1 ENDIF

IF 液位1 > 80? AND? 液位2 > 80 THEN 液位1 = 80;液位2 = 80 ENDIF

IF? 計時條件2 = 1 THEN? ?Y4 = 1; X1 = 1? ?ENDIF

IF 計時條件2 = 0 THEN? ? Y4 = 0 ;X1 = 0? ?ENDIF

IF SB1=1 THEN? ? IF 液位3? ?=? 0 THEN? X1 = 1; Y4 = 1計時條件2=1 ENDIF

IF 當前值2 >=10 THEN 復位條件2 = 1;計時條件2=0;水泵1=1;Y1=1……

2.6 實時曲線與歷史曲線

實時曲線構件是應用曲線的顯示方式來顯示一個或多個數據對象數值的動畫圖形，像筆繪記錄儀一樣實時記錄數據對象值的變化情況（如圖6所示）。

歷史曲線構件能實現歷史數據的曲線瀏覽功能，主要用于事后查看數據和狀態的變化趨勢和總結。運行時，歷史曲線構件能夠根據需要畫出相應歷史數據的趨勢效果圖（如圖7所示）。

2.7 實時數據表格與歷史數據表格

實時數據報表可實時地將當前時間的數據變量按一定報告格式（用戶組態）顯示和打印。對瞬時量的反映，實時數據報表通過MCGS嵌入版組態軟件的實時表格構件來組態顯示實時數據報表（如圖8所示）。

歷史數據報表從歷史數據庫中提取數據記錄，以一定格式顯示歷史數據（如圖9所示）。

3 模擬運行

對工程各部分工作情況進行測試，完成整個工程的組態工作。打開下載配置窗口，選擇“模擬運行”，點擊“工程下載”，將工程下載到模擬運行環境中。如果工程正常下載，將提示：“工程下載成功！”之后點擊啟動運行，對整個系統進行模擬運行。

4 結語

利用MCGS組態軟件對液體自動混合裝置進行模擬運行，顯示了MCGS在該系統的實際運用效果，體現了以MCGS組態軟件替代原來由單片機、繼電器等構成的控制系統的優勢，證明MCGS軟件可以提高系統運行的穩定性、可靠性、精確性，且便于操控。

參考文獻

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Design of Simulation Monitoring Software for Liquid

Automatic Mixing Device based on MCGS

SUN Xuelei， ZHAO Huanxin， DANG Lifeng， ZHU Hejun， LI Yulan

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Zhenjiang Branch of Jiangsu Union Technical Institute， Zhenjiang Jiangsu 212003， China）

Abstract： Industrial control software technology is applied to automatic mixing system of multi-component raw materials. The control system of MCGS embedded configuration software is used to monitor the original control system composed of single-chip microcomputer and relay， etc. MCGS software is used to simulate the entire working process of the automatic liquid mixing device to realize real-time monitoring and improve the stability， reliability and accuracy of the multi-component raw material automatic mixing system.

Key words： MCGS configuration software; automatic liquid mixing device; real-time monitoring