MCGS 組態軟件設計及其應用

工業控制計算機系統的軟件功能都靠軟件人員編程實現。工作量大，軟件通用性差，且易產生錯誤。隨著工業控制要求的不斷提高和計算機技術特別是軟件技術的高速發展，專門用于工業控制的組態軟件應運而生，本文介紹了MCGS 工業組態軟件的結構和組成、具體應用及其應用效果。

1、引言

過去工業控制計算機系統的軟件功能都靠軟件人員編程實現。工作量大，軟件通用性差，且易產生錯誤。隨著工業控制要求的不斷提高，專門用于工業控制的組態軟件應運而生，它是一套功能齊全的組態生成工具軟件，通用性強，而且系統的執行程序代碼部分一般固定不變，為適應不同的應用對象只需改變數據實體即可。目前國內外有很多公司開發出不少優秀產品，如Intellution 公司的Fix，Ci 公司的Citect，清華紫光的組態王等。 MCGS 是眾多監控軟件中的一種，它具有許多優點，可用于任何監控系統。

2、MCGS 介紹

MCGS 是一套用于快速構造和生成計算機監控系統的組態軟件，它能夠在基于Microsoft 的各種32位Windows 平臺上運行，通過對現場數據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際問題的方案，在工業控制領域有著廣泛的應用。

2.1 MCGS 的整體結構

MCGS 軟件系統包括組態環境和運行環境兩個部分，組態環境相當于一套完整的工具軟件，用戶可以利用它設計和開發自己的應用系統。用戶組態生成的結果是一個數據庫文件，即組態結果數據庫。運行環境是一個獨立的運行系統，它按照組態結果數據庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能，組態環境和運行環境互相獨立，又密切相關，如圖1 所示。

圖1 組態環境和運行環境的關系

2.2 MCGS 的組成

MCGS 軟件系統由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略組成，每一部分分別進行組態，完成不同的工作。

主控窗口：是工程的主窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。
設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環境。在本窗口內配置數據采集和控制輸出設備；注冊設備驅動程序；定義連接與驅動設備用的數據變量。
用戶窗口：主要用于設置工程中人機交互的界面，如系統流程圖、曲線圖、動畫等。
實時數據庫：是工程各個部分數據交換和處理的中心，它將MCGS 工程的各個部分連成有機的整體。
運行策略：主要完成工程運行流程的控制，如編寫控制程序、選用各種功能構件等。
3、MCGS 的應用

MCGS 在實際中應用非常廣泛，本文以大連海事大學的鍋爐計算機監控系統為例，介紹MCGS 的具體應用。

鍋爐計算機監控系統采用先進的分層式的集散型網絡結構，系統由現場控制層、車間監控層、工廠管理層三層網絡構成，同時通過系統提供的web 服務功能，授權用戶可從企業網、校園網或Internet 上瀏覽鍋爐系統的運行情況。具體結構如圖2 所示。

圖2 系統總體結構圖

現場控制層完成對鍋爐和系統公共部分的數據采集及控制；車間監控層設置兩臺操作員站、一臺工程師站。操作員站采用研華奔騰工業控制微機，主要用于鍋爐系統的數據顯示及進行控制操作，兩臺操作站同時工作互為熱備用。工程師站用于進行系統參數設定及系統維護；工廠管理層為可選的功能，可進行系統運行分析，數據統計、優化等；本系統設有web服務器，可通過Internet 瀏覽系統的實時數據，監視系統的運行狀態。

3.1 監控畫面的設計

MCGS 平臺下監控畫面采用了面向對象的技術、模板技術、ActiveX 控件技術、子窗口技術和多任務技術，改變了傳統的做圖方式，縮短了開發周期。

大連海事大學的鍋爐計算機控制系統的畫面由靜態和動態兩部分組成。靜態畫面一般反映系統中主要設備的配置情況。動態畫面則反映設備和系統的實時運行情況。根據生產實際的需要和本工程的主要功能要求12 幅單元流程畫面，5 個監視高低壓配電間的運行狀況的畫面。另外還設計了數據統計分析、故障診斷和操作管理畫面。

3.2 監控畫面的功能

為了更好地實現鍋爐的優化運行管理，進行了下列功能開發：數據報表生成、趨勢曲線顯示、報警管理、遠程控制、系統運行管理及系統安全。

（1）數據報表生成功能

掌握與鍋爐有關的一些重要數據每天每月的情況，能更有效的安排設備的運行及運行時間的長短，達到節能增效的目的。本系統的報表把MCGS 和Microsoft Excel 及Microsoft Access 結合起來，利用動態數據交換、ODBC 技術和RSView32 內裝的Microsoft Visual Basic 形成了格式靈活、且可查詢的報表。報表分為三類：當前報表、日報表、月報表。

（2）趨勢曲線顯示功能

趨勢曲線用來顯示各模擬量值的變化趨勢。操作者不僅可看到過去的趨勢，且可看到當前的趨勢。通過趨勢圖可看出汽包水位、汽包壓力等參數的變化趨勢，從而，操作員可做出控制預測。

（3）報警管理功能

報警是在設備或生產過程在可接受的、預設定的范圍內停止運行時發出信號，表明故障、磨損或出現預定序列以外的操作。報警類別包括模擬量的超限報警和離散量的狀態報警。

（4）系統運行管理功能

除了和生產過程有關的信息顯示和操作，監控系統本身（監控站軟件）的信息也需要掌握，以便進行相關的設置、參數修改等，及時調整監控站以良好的運行狀態進行各種工作。因此，監控軟件設計了系統工具畫面。此畫面包含維護系統數據庫安全性的工具和一些在系統開發中可進入高層MCGS 功能的工具。

（5）系統安全管理功能

由于監控軟件采用GUI（圖形用戶接口）界面設計，簡化了操作過程；同時由于功能較多，也容易造成誤操作，所以設計一個功能完善，使用可靠的安全保護體系是完全必要的。

本系統通過下述方法保障系統安全：設置控制權限、MCGS 監控軟件平臺屬性設置及使用桌面鎖。

3.3 應用效果

大連海事大學的鍋爐計算機監控系統在實際運行中工作情況良好，數據反映準確，系統功能齊備，操作方便快捷。體現在以下幾方面：

（1）工藝流程畫面顯示了鍋爐工作流程，為操作員監視流程中生產設備的運行狀態和進行控制提供了生動簡潔的人機交換界面。

（2）監控系統反映模擬量的趨勢圖，能直觀的重現被檢測量過程數據的過去和現在，實踐證明、這確實給生產管理帶來了極大的方便。

（3）報警功能齊備，處理能力強。自投運以來，發生了近500 個數字量報警和100 多個模擬量報警，覆蓋了廠區幾乎所有生產設備，極大地方便了報警處理和故障分析工作；如圖3 所示。

圖3 報警信息圖

（4）使用靈活的報表在實際運行中更體現了其優越性，為廠方提供了調整生產的重要依據。如圖4所示。、

圖4 日報表

4、結語

實際應用證明， 由MCGS 所提供的一些功能諸如模板，圖庫以及向導可以使用戶組態系統所需的時間縮短，同時使系統功能得到增強。用戶可以為任何一種工業應用組建基于MCGS 的實時監控系統。MCGS 在設計思想上的開放性，使得用戶可以設計使用靈活、編輯簡便、畫面質量和表現形式豐富多樣的監控系統。