１ 引言

　　近年來，隨著工業規模的不斷擴大，大型動力設備的應用急劇增加，一度造成我國大型電機生產廠家大容量電機供不應求，而這些大型交流感應電機的大量應用，也使得軟起動器得到廣泛應用，它不僅實現在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電機，而且可根據電機的負載特性來調節起動過程中的參數，如限流值、起動時間等，此外，它還具有多種對電機保護功能，因此從根本上解決了傳統的降壓起動設備的諸多弊端。與此同時，對于軟起動控制功能、控制水平的要求也越來越高，尤其對于那些工藝過程較復雜，控制參數較多的工控系統來說，具備交互式操作界面、數據列表、報警記錄和打印等功能已成為整個控制系統中重要的內容。而新一代工控組態軟件的出現，對于在構建軟起動器監控系統時，實現上述功能，提供了一種簡便可行的途徑。

　　組態軟件，又稱監控組態軟件，譯自英文SCADA, 即 Supervisory Control and Data

　　Acquisition（數據采集與監視控制）。工控組態軟件主要是指數據采集與過程控制的專用軟件，它們提供自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，使用靈活的組態方式，能夠為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。

　　本文介紹了如何利用工控組態軟件MCGS為開發平臺研制高壓軟起動監控系統，實現高壓軟起動設備操作控制命令的分散下達和實時運行信息的集中監視。

　　2 MCGS組態軟件介紹

　　MCGS（Monitor And Control Generated System）是一套基于Windows95/98/NT操作系統（或更高版本），可用來快速構造和生成各種監控系統的組態軟件系統，它為用戶提供了從設備驅動、數據采集到數據處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和操作工具。MCGS組態軟件具有多任務、多線程功能，其系統框架采VC++語言編程，通過OLE技術向用戶提供VB編程接口，提供豐富的設備驅動構件、動畫構件、策略構件，用戶可隨時方便地擴充系統的功能。

　　MCGS的主要特性如下：

　　（1）概念簡單，易于理解和使用

　　普通工程人員經過短時間的培訓就能正確掌握、快速完成大多數簡單的工程項目，使其能集中精力解決工程本身的問題，而不需了解太多的計算機系統復雜的軟硬件問題，就可組態出高性能、高可靠性、高度專業化的監控系統。

　　（2）真正的32位多任務應用系統

　　該系統支持Windows的多任務技術，有效地優化了計算機資源，打印任務作為一個獨立工作而運行于后臺，實現多任務的并行處理。

　　（3）提供豐富的設備驅動程序

　　提供足夠多的功能組件和豐富的常用圖形庫，真正做到只使用組態軟件就可快速組態完成工程項目的大多數工作，而對使用者沒有太苛刻的要求。通過Active DLL把設備驅動掛接在系統中，配置簡單、速度快、可靠性高。

　　（4）提供強大的網絡功能

　　MCGS強大的網絡功能可把TCP/IP網、485/422網、Modem網結合在一起構成大型的監控系統和管理系統。提供4級安全保密機制。

　　（5）提供開放的OLE接口

　　MCGS是以OLE自動化技術為基礎的開放式擴充接口，允許用戶使用VB來快速編制各種設備驅動構件、動畫構件和各種策略構件，通過OLE接口，用戶可以方便地定制自己特定的系統。

　　（6）組態軟件與設備無關

　　在MCGS組態軟件中，設備被實現成獨立的構件形式，不同的設備對應于不同的構件。設備構件不僅僅包括設備驅動程序，還有不同的方法和屬性供系統調用，每個設備構件都由一個獨立的線程來管理。對不同的外部硬件設備，只需提供相應的設備構件，而系統的其它部分和設備無關，不需作任何改動。

　　（7）豐富和方便的動畫組態

　　能快速構造出各種復雜的動畫畫面。圖元圖符對象可實現自由構圖和定義動畫，包括顏色、位置、大小、可見度、閃爍、輸入輸出、按鈕動作等多種動畫效果。動畫構件對象完成特定類型的動畫功能，如：實時曲線構件、歷史曲線構件、報警顯示構件、自由表格構件等。

　　（8）運行策略

　　用運行策略來完成和實現對系統運行流程的自由控制，使系統能夠按照設定的順序和條件來操作實時數據庫、控制用戶窗口的顯示、關閉和設備構件的工作狀態，從而做到對對象工作過程的精確控制。圖形化的構造方法和功能強大的策略構件使運行策略的組態更加快捷方便。

　　（9）充分利用數據庫技術

　　MCGS組態軟件中數據的存儲不再使用普通的文件，而是用數據庫來管理一切。組態時，系統生成的組態結果是一個數據庫；運行時，數據對象、報警信息的存儲也是一個數據庫。利用數據庫來保存數據和處理數據，提高了系統的可靠性和運行效率，同時，也使其它應用軟件系統能直接處理數據庫中的存盤數據。

　　（10）出于保護企業數據的考慮，MCGS很好地解決了授權及安全性問題。依據系統的授權，用戶被允許或禁止對系統進行操作，允許或禁止對數據進行訪問。MCGS在確保安全的情況下可以對多個系統模塊進行安全授權。MCGS工控組態軟件系統包括組態環境和運行環境兩大部分，用戶所有的組態配置過程都是在組態環境中進行的，用戶組態后可生成一個“組態結果數據庫”的文件。MCGS的運行環境是一個獨立的運行系統，它能按照“組態結果數據庫”中的組態方式進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。

　　3 高壓軟起動監控系統要求

　　3.1 監控系統技術要求

　　（1） 要求監控系統保證各項監測數據的實時準確可靠,減少人為因素影響,提供可靠現場數據支持。

　　（2） 良好的可維護性,能夠方便地維護系統的正常運行。

　　（3） 提供友好的人機交互界面,方便現場人員操作。

　　（4） 提供對實時數據的數據處理和歷史數據管理功能。

　　（5） 提供靈活的接口,為用戶提供良好的二次開發功能并能與其他管理信息系統進行信息融合。

　　3.2 監控系統具體要求

　　（1） 信號采集和數據處理: 對來自現場的非標準信號數據通過組態軟件轉換成標準信號。

　　（2） 狀態顯示: 將軟起動器各種工作狀態和各類繼電器工作狀態通過組態軟件動態的顯示于監控畫面上，具有實時、動態效果。

　　（3） 監控操作: 對電壓、電流等實時數據進行自動實時監測；對電機進行起動、停車等操作。

　　（4） 操作畫面: 在操作畫面中可查詢和設置軟起動器的全部運行參數，還可查詢實時、歷史故障信息和設備狀態并可按要求設定和打印出實時報表和歷史報表。

　　4 高壓軟起動監控系統軟件組態

　　4.1 系統的組態

　　組態軟件組成框圖如圖1所示。

　　（1）用戶窗口組態：設置工程的人機交互界面,如系統的主控界面、動畫、報表、趨勢曲線等。

　　（2）主控窗口組態：本窗口為工程主窗口。用戶窗口組態完成后,在主控窗口中,通過對系統菜單和參數的定義和設置來調度、管理用戶窗口的打開或關閉。

　　（3）實時數據庫組態：工程組態各數據交換處理的核心部分，將MCGS的各部分有機地連成一體。根據設計的要求,在MCGS的實時數據庫窗口中對創建數據對象的基本屬性、存盤屬性、報警屬性等進行定義和設置。

　　（4）設備構件組態：這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與控制輸出設備,注冊設備驅動程序,定義連接與驅動設備用的數據變量。在基本屬性中設置PLC的地址和通信方式等；在通道連接窗口中,輸入通道和實時數據庫中的數據對象連接起來；添加虛擬通道，用于連接可在線調整的系統參數；在數據處理窗口,設置數據處理方法,如濾波、工程轉換（即把采集進來的數據或輸出的數據轉換為具有實際意義的工程數據），即通過在設備窗口中對數據的預處理便可得到所需要的數據類型。

　　（5）運行策略組態：完成工程運行流程的控制。根據運行策略的不同作用和功能,MCGS把運行策略分為啟動策略、退出策略、循環策略、用戶策略、報警策略、事件策略、熱鍵策略共7種。每種策略都由一系列功能模塊組成。由于該系統側重于現場數據的時實監控和統計查詢功能,根據系統的控制流程和操作處理,在MCGS的運行策略窗口中,對以上運行策略分別進行組態設置，如在用戶策略中,利用策略工具箱添加腳本構件、存盤數據提取構件等,以實現所需的功能。

　　4.2 高壓軟起動監控功能的實現及效果

　　軟件組態部分完成監控系統與操作人員間的交互界面,是實現對整個系統的監視、控制、調度和管理的核心。監控界面分為兩部分，一部分是用于日常監視、系統參數設置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常監視信息，如各種報表、曲線及趨勢圖、歷史記錄等的子界面。

　　4.2.1 主控窗口

　　組態軟件運行后,點擊公司信息圖片后,即可進入高壓軟起動監控主界面，如圖2 所示，

　　該界面主要實時顯示各種數字輸入輸出量狀態，電壓、電流等采集值以及報警信息；同時用戶可通過觸摸按鈕對電機進行起動、停車等操作。

　　在主界面的上方有一排指示燈,用于指示高壓軟起動器的工作狀態，主要包括緊急停車開關輸入量狀態、停車開關輸入量狀態、軟起開關輸入量狀態、旁路合閘開關輸入量狀態、直起開關輸入量狀態、旁路合閘繼電器狀態、旁路跳閘繼電器狀態、故障輸出繼電器狀態、軟起就緒繼電器狀態、開始起動繼電器狀態、起動完成繼電器狀態。左下方有一個報警描述狀態欄，用于顯示軟起動器當前所有故障信息，右側的數據顯示欄則用于顯示電壓、電流等實時數據。在主畫面的最下方有六個按鈕，用戶可通過按鈕對電機進行軟起動、直接起動、停車、緊急停車等操作，若按下報警查看、參數設置按鈕，即進入到其對應的畫面中，進行查看或操作。

　　主控窗口實現了全生產過程的實時管理，同時，也為管理部門提供實時動態信息,能有效地幫助值班人員及時了解設備工作狀態。

　　4.2.2 報警記錄查看功能

　　按下報警查看按鈕后，可進入歷史報警記錄界面，如圖3 所示。該界面顯示存儲的歷史報警記錄，包括每條報警記錄開始時間、結束時間和報警具體描述。

　　點擊“設置”按鈕，將彈出設置時間范圍對話框，用戶可以通過選擇待顯示的歷史報警記錄的時間范圍，調出當時的系統故障記錄，并可將該記錄進行打印處理。

　　4.2.2 參數設置功能

　　當按下參數設置按鈕后，會彈出用戶登錄對話框，只有輸入正確的密碼才能進入該界面進行設置，可設八組密碼, 三種等級（LEVEL1 , 2 , 3） , 使用者等級1 有最高操作權限, 使用者等級3 為最低操作權限，這樣可有效防止非專業人員誤操作。該畫面主要用于設置軟起動裝置的所有參數：可以對起動方式、起始觸發角、起動電流限制倍數、起動時間、起動超時、電機額定電壓、電機額定電流、晶閘管啟用、一組晶閘管故障報警處理等參數進行整定。其中，對于起動方式設置，可以通過點擊下拉框從中選擇一種起動方式，如圖4 所示；對于其他參數設置，點擊某參數，將彈出數字輸入對話框，輸入相應的設置數據即可。操作人員可以按“參數說明”按鈕，來查看相應參數的具體用途。

　　5 結束語

　　以MCGS工控組態軟件為核心的軟起動監控系統，具有界面友好，易于操作，運行可靠，便于更改、擴充、升級等優點，同時，系統造價也遠低于進口同類設備，具有較高的性價比。采用組態軟件進行工業控制是現代化工業的一個發展方向。

　　本系統不僅實現了對高壓軟起動器各參數的在線實時監測與控制，而且在實際使用過程中也取得了良好效果，加強了職能部門對高壓軟起動器的監測,規范了職工行為。對高壓軟起動器實現了系統化管理,提高了軟起動設備運轉的可靠性,保證了現場的安全運行。

　　參考文獻：

　　[1] 任致程，任國雄, 電動機軟起動器實用手冊 北京: 中國電力出版社, 2005

　　[2] 北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司 《MCGS嵌入版全中文工控組態軟件用戶手冊》

　　[3] 馬國華，監控組態軟件及其應用[M] 北京:清華大學出版社,2002.

　　[4] 潘新民，微型計算機控制技術[M] 北京：人民郵電出版社，1998，215-239。

　　作者簡介：

　　湯美玉（1978-）  女  助理工程師   現任職：上海三菱電梯有限公司黑龍江分公司

　　文章來源：中國傳動網