基于MCGS組態技術的主動上報數據采集

文 超，傅亭婷

（1.廣東力源工程技術有限公司，廣東 東莞 523077；2.東莞市眾誠節能技術服務中心，廣東 東莞 523077）

0 引 言

在工業物聯網（IIoT）高速發展的今天，設備的數據采集離不開數據采集協議。PLC（Programmable Logic Controller，PLC）控制系統中數據需被服務器采集，需PLC控制器的通信協議，比如西門子的MPI（Multi Point Interface，MPI）和莫迪康的Modbus等，這些標準的通信協議通常采用RS 485通訊總線實現一主一從或一主多從的組網方式。在RS 485通訊總線方式中，大多采用主機先發送請求命令給從機，從機再應答返回數據的方式。但現實中某些廠家生產的儀表采用的通信協議卻是從機定時主動上報數據的通訊方式，為了不影響其他設備采集數據，在系統通訊組網時，需為該類儀表單獨設計一條通訊鏈路。為了將該儀表接入一主多從的通訊鏈路，筆者采用觸摸屏及MCGS（Monitor and Control Generated System，MCGS）組態技術，對從機定時主動上報的數據解析、存儲，再轉成標準的Modbus通訊協議后，即可將其接入到一主多從的RS 485網絡中。

1 整體解決方案

某公司生產的靶式流量計就是一種主動上報數據的從機，流量計每隔0.5 s上報一次數據，主動上報幀內容見表1所列。

對于數據主動上報的從機，筆者通過使用MCGSE（Monitor and Control Generated System for Embedded，MCGSE）嵌入式組態軟件、MCGS腳本驅動開發工具和TPC7062Hi觸摸屏實現主動上報數據幀的解析及顯示，再把觸摸屏采集到的數據通過標準Modbus協議轉出，然后接入RS 485總線中供其他主機讀取。

1.1 數據采集

首先用MCGS腳本驅動開發工具建立一個自定義驅動程序，命名為“主動上報數據設備”，在驅動程序中定義兩個字節數組，分別為RecByteArr（接收數據數組）和DataByteArr（解析數據臨時數組）。其中，RecByteArr用以存放接收串口命令數據，DataByteArr用以存放解析數據時臨時存放的數據。驅動程序數據采集流程如圖1所示。

圖1 數據采集流程圖

1.2 數據解析

在表1的數據域中，有2位BCD碼、4位BCD碼、6位BCD碼和8位BCD碼的數據，為方便解析數據，本文采用4位BCD碼進行解析，共解析七個4位BCD碼，再通過運算得到流量計實際上報數據。解析數據示意如圖2所示。

圖2 數據解析示意圖

按上述方法把流量計主動上報數據的驅動編譯并保存，然后放入MCGSE嵌入式組態軟件安裝目錄的自定義驅動文件夾中，方便調用。

1.3 觸摸屏組態程序設計

1.3.1 新建工程

啟動MCGSE嵌入式組態軟件，進入MCGS組態環境，新建一個工程，命名為“主動上報數據采集”，選擇TPC7062Hi型觸摸屏，其他為默認設置。

1.3.2 增加實時數據庫數據

在系統工作臺界面中的實時數據庫窗口，新增與流量計通訊需要采集的數據變量，流量計中的數據均為數值型變量，因此本工程需建立累積流量、瞬時流量、溫度等共計6個數值型變量，新建變量見表2所列。

表2 新建變量

1.3.3 設備組態

進入系統工作臺界面中的設備組態窗口，增加通用串口父設備0，并對通用串口父設備0進行基本屬性設置，選擇COM2作為串口端口號，波特率設置為9 600 bps，數據位數為8，停止位數為1，數據校驗方式設置為無校驗。再增加通用串口父設備1，選擇COM4作為串口端口號，其他設置同通用串口父設備0。然后在通用串口父設備0下添加主動上報數據設備，在通用串口父設備1下添加Modbus串口數據轉發設備。設備組態窗口如圖3所示。最后在主動上報數據設備和Modbus串口數據轉發設備的屬性設置中，參照表2增加設備通道與通道連接。

1.3.4 觸摸屏界面組態

在系統工作臺界面中的用戶窗口新建流量計數據顯示的用戶窗口，然后在窗口中動畫連接組態流量計所有實時數據。最后把組態好的人機交互數據下載到TPC7062Hi觸摸屏中，讓觸摸屏與流量計連機運行。在人機界面中看到流量計的實時數據與現場流量計表顯示數據一致，實現了本次設計的目的。觸摸屏顯示流量計的實時數據界面如圖4所示。

圖3 設備組態窗口

圖4 流量計實時數據顯示

2 結 語

MCGS腳本驅動開發工具為主動上報數據的流量計開發對應驅動，通過MCGSE嵌入式組態軟件進行組態，最后把組態好的工程下載到TPC7062Hi觸摸屏中，從而將流量計主動上報的數據轉換成標準的Modbus協議，接入一主多從的RS 485網絡，供主站設備讀取。通過測試運行，本次實驗采集的數據準確，系統運行可靠，類似主動上報數據的儀表接入一主多從網絡鏈路時，可參考該設計方案。

[1]王傳艷， 陳婧.MCGS觸摸屏組態控制技術[M].北京：北京師范大學出版社，2015.

[2]詹俊鋼， 譚娜.MCGS觸摸屏與西門子變頻器的USS協議通訊設計與實踐[J].自動化技術與應用， 2017， 36（2）：79-81.

[3]郭東平，趙媛.基于MCGS組態技術的溫室環境監控系統設計[J].電氣自動化，2016，38（4）：97-99，105.

[4]張少明， 張禧博， 黃梓康，等.Modbus在工控PLC的應用[J].機電工程技術， 2016， 45（4）：43-45.

[5]劉建昌.S7-300/400PLC工業網絡通信技術指南[M].北京：機械工業出版社， 2009.

[6]李濤，王雙友.智能化配電系統中Modbus協議轉換的實現[J].自動化與儀表，2016，31（1）：30-33.

[7]范留偉，高惠芳，王建軍，等.PLC和MCGS組態軟件在豬舍環境自動控制系統中的應用[J].物聯網技術，2015，5（2）：66-68.

[8]申健，張李偉.PLC與MCGS在電機監控中的應用研究[J].工業儀表與自動化裝置，2016（6）：50-52.