基于MX Component的工廠數據監控系統的設計

付瑞斌

（天津三環樂喜新材料有限公司，天津300457）

工廠數據監控系統需要在計算機與可編程控制器之間建立通信與數據交互。可編程序控制器（PLC）可靠性高、編程簡單、控制能力出色已經成為工業、服務業等領域等必不可少的主流控制器。其中三菱電機公司（MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION）生產的各系列PLC在自動化領域有廣泛的應用。

部分行業，隨著產能的不斷增長，設備的不斷投入，工廠的自動化設備控制系統也在不斷地升級更新。以三菱PLC為例，上世紀90年代以后設計和投入生產的中小型設備以FX2N為主要控制系統，并且相當長的一段時間內該控制器作為主流產品在各種設備中使用。2012年12月三菱電機不再提供該系列產品，并且以基本性能大幅提升的FX3U作為替代系列推出。以及最新推出的針對F系列進行全方面革新的具有豐富內置功能和系統總線的iQ-F系列FX5UPLC和中大型控制系統一直以來使用的Q系列PLC都是工業自動化領域廣泛應用的產品。多個系列的PLC控制系統、多種通信協議在同一工廠并存是現在很多工廠的現狀，使得計算機與PLC通信的建立增加難度。

本文以所在企業自動化工廠控制系統實際現狀為基礎，開發和設計一種能夠兼容多種控制系統的數據通信和管理方案，為傳統工廠的智能制造升級提供有效的解決方法。

1 通信架構的建立和參數設定

設計以目前市場上使用率較高的幾種三菱電機自動化控制產品為例進行開發。第一類設備為中大型控制系統Q系列和GT27系列人機界面組合，其中Q系列CPU內嵌以太網通信模塊和人機界面，可以進行以太網通信；第二類為中小型控制系統iQ-F系列FX5U和人機界面GT23系列組合，由于兩者推出時間較晚，均設計了內嵌以太網通信功能，可以通過集線器實現設備間的互聯和外部通信；第三類和第四類為小型控制系統，PLC和人機界面通過RS-422實現通信，人機界面內部的以太網通信接口可以實現該組合與外部的通信。網絡組成如圖1所示，辦公室主機通過以太網與車間設備組成控制網絡。

圖1 通信網絡

系統通信架構通過三菱電機發布的第三方通信包MX Component實現，通過使用該通信包工具，可以在無需具備通信協議及模塊知識的狀況下實現從計算機至可編程控制器的通信，通過使用通用的函數，可以使復雜的串行通信及以太網通信的程序開發變得簡單，提高工作效率[1-2]。

在MX Component環境下，啟動Communication Setup Utility通信設定軟件，針對圖1所示構成的實際網絡設備進行表1的通信參數設置。

表1 通信設定

2 監控軟件的開發

控制室電腦監控系統程序采用Visual C#.NET語言開發，C#是微軟公司發布的一種面向對象的程序設計語言，有簡單、現代、通用等優點，可大大縮短開發周期[3-4]。為了開發方便快捷，MX Component安裝包中已經包含了一些常用的ACT控件和.NET控件，如打開關閉通信鏈路、讀取寫入批量軟元件、讀取寫入緩存存儲器等函數。在Visual Studio開發環境下，只需要加載DotUtlType.dll和DotSupportMsg.dll文件，即可實現對標簽數據的訪問。標簽數據通過MX Component的標簽管理實用程序Label Utility對不同設備監控的數據進行創建標簽和登錄標簽，并通過控件加以使用。采用Visual C#.NET語言開發的監控運行情況如圖2所示，該窗體程序可實現各類設備中所構成的具體設備的在線監控。

圖2 工廠監控系統運行界面

“打開”控件的后臺運行程序首先調用通信線路打開函數object.Open（），并根據設備選擇號打開相應的通信鏈路，如果通信沒有建立，則調用object.GetErrorMessage（）函數，指出出錯代碼并顯示出內容，以便故障查找和排除。通信建立后，調用軟元件批量讀取函數object.ReadDeviceBlock（）讀出所選設備的指定軟元件。本工程讀取點數設置為8，其中運行狀態、運行過程、故障顯示是根據讀取到的數據查表顯示相應的狀態，運行時間、完成數量、艙內溫度、產品溫度、艙內濕度則均顯示由PLC直接采集到的數據，在如圖所示的文本框顯示時需要將整型數據轉換成字符串。“關閉”控件后臺調用object.Close（）函數關閉通信線路。通過工廠在線測試表明，該系統操作簡單明了，采集的數據及時有效，可幫助生產管理人員了解設備運行狀態和合理調度使用設備。

3 結束語

本文從工廠的實際情況出發，根據工廠設備的構成特點和數據管理需求，設計開發了兼容多種型號的數據采集監控系統。在實驗過程中，選取了具有典型代表的不同型號的4類型三菱電機公司生產的自動控制設備組成監控網絡，并根據生產工藝甄選出部分關鍵數據進行采集顯示。實驗結果表明，本系統可有效地在線監控到設備的運行狀態和數據，提升了生產管理效率。為傳統工廠網絡化管理提供了較好的解決思路，結合數據庫技術的引入和云計算的開發還可以實現真正的智能化生產，有很高的實用價值。

參考文獻：

[1]MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.MX Component Version 4 Operating Manual.Japan：MITSUBISHI ELEC TRIC CORPORATION，2014[Z].

[2]MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.MX Component Version 4 Programming Manual.Japan：MITSUBISHI ELEC TRIC CORPORATION，2014[Z].

[3]李從宏.C#程序設計及應用教程[M].北京：機械工業出版社，2017.

[4]張敬普.精通C#5.0與.NET 4.5高級編程[M].北京：清華大學出版社，2014.