基于组态王的混合机监控系统的设计与应用

程欢 傅嘉治 刘爱琴

摘要：介绍了组态王软件开发的混合机远程监控系统。该监控系统以组态王为上位机平台，以PLC、智能仪表等外设为下位机，采用串口通信结构搭建了数据交换网络。组态灵活、画面生动的特点，使组态王可实现生产过程的精准化和可视化。该系统经试生产后，取得了理想的实验效果。

关键词：组态；数据采集；计算机监控

在火工品生产过程中需对各组分按配比进行搅拌混合，最终获得生产所需的原材料。部分组分易燃易爆，在混合过程中要求控制精准，实时监测混合过程，以保证混合过程安全有效的进行。基于这种情况，有必要设计一套能够准确反映混合过程、记录生产工艺参数及设备运行参数的监控系统。

1组态软件选取及监控结构设计

目前市面上常用的组态软件有MCGS、组态王以及WinCC等，其中WinCC可以集中多种自动化设备和控制软件，具有控制灵活、功能齐全等优点，可拓展性最强大。MCGS则是国内组态软件中可靠性较好的产品，具备现场数据采集、历史实时曲线输出、报表输出以及动画显示等特点。

组态王经9年的开发优化，具备了实用、简单、可靠的优点。目前已成为国内组态软件用户使用最多的软件，特别在航天航空领域应用较为广泛。本文选取了组态王作为上位机的监控平台。按照混合工艺流程要求，监控软件主要分为5块：菜单窗口、主窗口、子窗口、实时数据库窗口以及运行策略。主要结构关系如图1所示。

2监控系统的硬件构成

监控系统主要由组态软件、PLC、智能仪表以及温度、压力、转速传感器组成。其中组态王采用的是6.53版本，256点开发密钥、运行密钥各P枚。PLC為欧姆龙CMPIA系列24路输入+16路输出模块。智能仪表采用上润多路巡检仪。其中温度传感器4个：1号水箱温度、2号水箱温度、液压油箱温度以及混合锅底温度。压力传感器3个：桨叶运转压力、混合锅升降压力以及混合锅内绝对压力。转速传感器为桨叶转速传感器。

3基于组态的监控系统的实现

混合机运行过程中按照工艺要求需实时采集并记录桨叶的转速、运转压力等工艺信息，同时还需要监控水箱温度、油泵运行压力、混合锅位置等设备状态信息。以便设备操作人员可以全面掌握混合机的运行过程。

3.1组态画面设计

在“工程浏览器—画面”中分别创建“启动系统”、“页眉”、“系统流程图”、“报表”、“混合机”、“真空热水系统”、“按钮面板”、“指示灯”8组模块。利用组态王提供的丰富素材库，选择各类指示灯、文本框以及按钮等元件。搭建美化各模块的组态画面。在各类元件属性中完成对应的命令语句，建立各画面的逻辑关系。“混合机”组态画面如图2所示。

3.2动画效果创建[1]

组态王中动画主要分为两类：一类是组态王缺省动画效果，例如流体流动、按钮按下弹起、指示灯亮灭等简单动画；第二类则是开发者绘制多帧画面，编写脚本文件，通过循环播放的方式来实现的。第二类由于是开发者结合监控实际需求自定义的动画，相比于第一类更能如实模拟设备实际运行状态。在本文中结合混合机实际的监控需求，制作了两组动画。分别反映了桨叶正反转以及混合锅升降过程状态。

桨叶转动动画主要由6帧图片构成，桨叶素材由SolidWorks三维建模提供，选取的是桨叶转动一周过程中，每60度位置上，两组桨叶的位置状态照片。利用组态王“隐含“功能，实现6帧画面依次动态显示，最终形成桨叶正反转的动画效果。混合锅升降动画则是利用组态王“垂直移动”的功能，自定义绘制混合锅元件，设置混合锅元件垂直移动的范围以及每帧移动的步长，在运行模式下即可实现混合锅的升降动画。桨叶及混合锅动画创建如图3所示。

3.3变量定义及脚本文件编写

在完成了组态画面绘制、动画配置准备工作后，为了实现工艺、设备参数的有序采集、显示，需要对PLC、智能仪表与组态王的通信参数进行配置，并对各类采集数据的名称、格式逐一定义。监控系统主要参数定义如表P所示。而各类动画动态播放还需针对桨叶、混合锅等元件对应的变量进一步处理，即脚本文件的编写。桨叶转动动画、混合升降动画对应后台脚本文件如表2所示。

3.4数据库调用及报表打印

数据库是组态软件的核心组成部分，是联系上、下位机的通信中枢。组态王通过外设采样的数据经串口通信均存储在自身的数据库中。完成采样频率、存储有效期设定后，用户所需的工艺、设备信息会自动存储在上位软件数据库中，以供用户后期调阅、打印。

组态王的报表功能实用而高效，用户选择查阅的参数名称、日期、以及采样频率后，组态王可快速生成用户所需的参数报表，打印方便。实际应用中主要使用的报表函数一般为如下几种[2]：

4监控系统调试

完成了画面绘制、变量定义、通信配置和脚本文件编写后，本文对混合机的监控系统进行了调试和试运行，运行画面如图4所示。各类参数采样稳定、准确，动画形象，用户可通过各窗口实时了解设备运行状态。该系统全面反映了现场设备运行情况，降低了设备操作要求，提高了工作效率。

5结语

本文介绍了一种基于组态王的火工品混合机监控系统开发、应用过程，详细阐述了上位组态软件动画创建、变量定义的方法，并对监控系统进行了调试。监控系统可将现场设备的运行状态如实的反映到控制室。组态动画以及各类报表、曲线的形成，简化了设备操作过程，缩短了岗位培训周期，满足了系统设计要求。

参考文献

[1]刘涛，基于PLC的导弹发动机脱模监控系统的研制[D].武汉大学硕士学位论文，2005：40-51.

[2]组态王KingView65使用手册[M].北京亚控科技发展有限公司，2004.