基于ＭＣＧＳ的液体自动混合装置模拟监控软件设计

孙雪蕾 赵焕鑫 党丽峰 朱和军 李玉兰

摘要：将工控软件技术应用于多组分原料自动混合系统。采用MCGS嵌入版组态软件的控制系统来对原来由单片机、继电器等构成的控制系统进行监控，利用MCGS软件来模拟运行液体自动混合装置的全部工作过程，实现实时监控，提高多组分原料自动混合系统的稳定性、可靠性、精确性。

关键词：MCGS组态软件;液体自动混合装置;实时监控

中图分类号：TP273    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2018）05-0010-04

在化学工业、食品工业、制药工业生产过程中，经常需要将多种溶液按一定的比例进行混合，这是其生产过程中十分重要的工序。由于这些行业中多为易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的介质，以致工作环境十分恶劣，不适合人工现场操作。溶液的过程控制系统要求达到混合精确、控制可靠，这是半自动化控制难以实现的。在传统的继电器控制系统中，溶液的过程控制系统很难保证对混合的各种成分的含量进行精确控制。为了实现多种溶液高效、安全混合，并對各种成分含量精确控制及实时监控，本课题利用MCGS 6.8嵌入版组态软件设计一种液体自动混合装置监控系统。

1 系统的控制要求

液体自动混合装置监控系统的基本内容及要求为：开始排放混合液体阀Y4打开延时10 s后自动关闭;A液体阀Y1打开，注入A液体;当液面上升到X2时关闭A液体阀Y1，同时B液体阀Y2打开，注入B液体;当液面上升到X3时关闭B液体阀Y2，并开始定时搅拌，搅拌20 s后停止;停止搅拌后自动排放混合液体，当混合液体的液面下降到50时，开始计时到5 s后关闭排气阀Y3，即一个循环结束。当系统发生故障时，报警灯闪烁，保护动作自动关闭相应的阀门和开启相应的阀门，停止混合系统运行。

2 监控系统的设计

2.1 新建工程与窗口

点击进入MCGS 嵌入版组态软件新建工程（如图1所示），在用户窗口界面点击新建窗口，分别创建6个新的用户窗口以图标形式显示，分别命名为“手动窗口”“自动窗口”“实时曲线”“历史曲线”“实时报表”“历史报表”（如图2所示）。选中新建窗口单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”和“窗口标题”改为所需的名称，在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其他属性设置不变，单击“确认”退出完成。

2.2 定义数据对象

数据对象是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程就是创建数据对象。在实时数据库界面点击“新建对象”按钮，多次点击后对所有的对象进行定义，完成整个数据库的建立（如图3所示）。

2.3 建立动画连接

上述组态过程创建完成后，液体自动混合装置监控系统还需要把各个图素与数据库中的相应变量建立联系才能使画面动起来。建立动画连接后，组态系统根据实时数据库中的变量变化，图形对象可以按照动画连接的要求变化。建立好的系统主动窗口如图4所示。

2.4 设置运行策略

在“运行策略”中，双击“循环策略”进入“策略属性设置”，把“循环时间”设为200 ms，按确定即可。在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”图标，再添加策略工具箱中的3个定时器（如图5所示）。

2.5 编写脚本程序

脚本程序是用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编写是在用户窗口属性设置中完成的。进入用户窗口，右键自动窗口进入窗口属性设置，打开循环脚本编辑状态。设定循环时间为100 ms，按如下的脚本程序进行编辑操作。

IF 旋转循环=1 THEN 旋转可见度=1 - 旋转可见度

IF Y1 = 1 THEN  液位3  = 液位3 + 0.5 ENDIF

IF Y2 = 1 THEN  液位3  = 液位3 + 0.5 ENDIF

IF 液位3 > 80 THEN  液位3  = 80 ENDIF

IF 水泵1 = 1 THEN   液位1 = 液位1 + 0.5; Y4 =0; Y2 = 0 ENDIF

IF 水泵2 = 1 THEN   液位2 = 液位2 + 0.5 ;Y4 = 0;Y1 = 0 ENDIF

IF 液位1 < 0  AND   液位2 < 0  THEN液位1 = 0;液位2 = 0 ENDIF

IF 液位3 < 0 THEN   液位3 = 0  ENDIF

IF Y4 = 1 THEN  液位3 = 液位3 - 0.5 液位4 = 液位4 + 0.5 ENDIF

IF 水泵1 = 0  AND 水泵2 = 0 THEN 液位1 = 液位1 - 0.5 液位2 = 液位2 - 0.5; Y4 = 1 ENDIF

IF 液位1 > 80  AND  液位2 > 80 THEN 液位1 = 80;液位2 = 80 ENDIF

IF  计时条件2 = 1 THEN   Y4 = 1; X1 = 1   ENDIF

IF 计时条件2 = 0 THEN    Y4 = 0 ;X1 = 0   ENDIF

IF SB1=1 THEN    IF 液位3   =  0 THEN  X1 = 1; Y4 = 1计时条件2=1 ENDIF

IF 當前值2 >=10 THEN 复位条件2 = 1;计时条件2=0;水泵1=1;Y1=1……

2.6 实时曲线与历史曲线

实时曲线构件是应用曲线的显示方式来显示一个或多个数据对象数值的动画图形，像笔绘记录仪一样实时记录数据对象值的变化情况（如图6所示）。

历史曲线构件能实现历史数据的曲线浏览功能，主要用于事后查看数据和状态的变化趋势和总结。运行时，历史曲线构件能够根据需要画出相应历史数据的趋势效果图（如图7所示）。

2.7 实时数据表格与历史数据表格

实时数据报表可实时地将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印。对瞬时量的反映，实时数据报表通过MCGS嵌入版组态软件的实时表格构件来组态显示实时数据报表（如图8所示）。

历史数据报表从历史数据库中提取数据记录，以一定格式显示历史数据（如图9所示）。

3 模拟运行

对工程各部分工作情况进行测试，完成整个工程的组态工作。打开下载配置窗口，选择“模拟运行”，点击“工程下载”，将工程下载到模拟运行环境中。如果工程正常下载，将提示：“工程下载成功！”之后点击启动运行，对整个系统进行模拟运行。

4 结语

利用MCGS组态软件对液体自动混合装置进行模拟运行，显示了MCGS在该系统的实际运用效果，体现了以MCGS组态软件替代原来由单片机、继电器等构成的控制系统的优势，证明MCGS软件可以提高系统运行的稳定性、可靠性、精确性，且便于操控。

参考文献

[1] 高强，夏春茂.基于PLC技术的多种液体自动混合控制装置[J].天津化工，2009（6）：39-40.

[2] 屠志恋，罗黎霞.基于MCGS组态软件的虚拟实验教学改革[J].机电技术，2011（6）：182-183.

[3] 王书平.组态软件若干关键技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2012.

Design of Simulation Monitoring Software for Liquid

Automatic Mixing Device based on MCGS

SUN Xuelei， ZHAO Huanxin， DANG Lifeng， ZHU Hejun， LI Yulan

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Zhenjiang Branch of Jiangsu Union Technical Institute， Zhenjiang Jiangsu 212003， China）

Abstract： Industrial control software technology is applied to automatic mixing system of multi-component raw materials. The control system of MCGS embedded configuration software is used to monitor the original control system composed of single-chip microcomputer and relay， etc. MCGS software is used to simulate the entire working process of the automatic liquid mixing device to realize real-time monitoring and improve the stability， reliability and accuracy of the multi-component raw material automatic mixing system.

Key words： MCGS configuration software; automatic liquid mixing device; real-time monitoring