摘 要: 文章介绍了全中文工控组态软件MCGS，并以高压软起动监控系统为例，阐述了该系统的组成、功能，实践证明，系统具有界面友好、易于操作、运行可靠、便于升级扩充等特点。
关键词: 组态软件；MCGS；高压软起动；监控系统
１ 引言
近年来，随着工业规模的不断扩大，大型动力设备的应用急剧增加，一度造成我国大型电机生产厂家大容量电机供不应求，而这些大型交流感应电机的大量应用，也使得软起动器得到广泛应用，它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机，而且可根据电机的负载特性来调节起动过程中的参数，如限流值、起动时间等，此外，它还具有多种对电机保护功能，因此从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。与此同时，对于软起动控制功能、控制水平的要求也越来越高，尤其对于那些工艺过程较复杂，控制参数较多的工控系统来说，具备交互式操作界面、数据列表、报警记录和打印等功能已成为整个控制系统中重要的内容。而新一代工控组态软件的出现，对于在构建软起动器监控系统时，实现上述功能，提供了一种简便可行的途径。
组态软件，又称监控组态软件，译自英文SCADA, 即 Supervisory Control and Data
Acquisition（数据采集与监视控制）。工控组态软件主要是指数据采集与过程控制的专用软件，它们提供自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，能够为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
本文介绍了如何利用工控组态软件MCGS为开发平台研制高压软起动监控系统，实现高压软起动设备操作控制命令的分散下达和实时运行信息的集中监视。
2 MCGS组态软件介绍
MCGS（Monitor And Control Generated System）是一套基于Windows95/98/NT操作系统（或更高版本），可用来快速构造和生成各种监控系统的组态软件系统，它为用户提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作工具。MCGS组态软件具有多任务、多线程功能，其系统框架采VC++语言编程，通过OLE技术向用户提供VB编程接口，提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件，用户可随时方便地扩充系统的功能。
MCGS的主要特性如下：
（1）概念简单，易于理解和使用
普通工程人员经过短时间的培训就能正确掌握、快速完成大多数简单的工程项目，使其能集中精力解决工程本身的问题，而不需了解太多的计算机系统复杂的软硬件问题，就可组态出高性能、高可靠性、高度专业化的监控系统。
（2）真正的32位多任务应用系统
该系统支持Windows的多任务技术，有效地优化了计算机资源，打印任务作为一个独立工作而运行于后台，实现多任务的并行处理。
（3）提供丰富的设备驱动程序
提供足够多的功能组件和丰富的常用图形库，真正做到只使用组态软件就可快速组态完成工程项目的大多数工作，而对使用者没有太苛刻的要求。通过Active DLL把设备驱动挂接在系统中，配置简单、速度快、可靠性高。
（4）提供强大的网络功能
MCGS强大的网络功能可把TCP/IP网、485/422网、Modem网结合在一起构成大型的监控系统和管理系统。提供4级安全保密机制。
（5）提供开放的OLE接口
MCGS是以OLE自动化技术为基础的开放式扩充接口，允许用户使用VB来快速编制各种设备驱动构件、动画构件和各种策略构件，通过OLE接口，用户可以方便地定制自己特定的系统。
（6）组态软件与设备无关
在MCGS组态软件中，设备被实现成独立的构件形式，不同的设备对应于不同的构件。设备构件不仅仅包括设备驱动程序，还有不同的方法和属性供系统调用，每个设备构件都由一个独立的线程来管理。对不同的外部硬件设备，只需提供相应的设备构件，而系统的其它部分和设备无关，不需作任何改动。
（7）丰富和方便的动画组态
能快速构造出各种复杂的动画画面。图元图符对象可实现自由构图和定义动画，包括颜色、位置、大小、可见度、闪烁、输入输出、按钮动作等多种动画效果。动画构件对象完成特定类型的动画功能，如：实时曲线构件、历史曲线构件、报警显示构件、自由表格构件等。
（8）运行策略
用运行策略来完成和实现对系统运行流程的自由控制，使系统能够按照设定的顺序和条件来操作实时数据库、控制用户窗口的显示、关闭和设备构件的工作状态，从而做到对对象工作过程的精确控制。图形化的构造方法和功能强大的策略构件使运行策略的组态更加快捷方便。
（9）充分利用数据库技术
MCGS组态软件中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理一切。组态时，系统生成的组态结果是一个数据库；运行时，数据对象、报警信息的存储也是一个数据库。利用数据库来保存数据和处理数据，提高了系统的可靠性和运行效率，同时，也使其它应用软件系统能直接处理数据库中的存盘数据。
（10）出于保护企业数据的考虑，MCGS很好地解决了授权及安全性问题。依据系统的授权，用户被允许或禁止对系统进行操作，允许或禁止对数据进行访问。MCGS在确保安全的情况下可以对多个系统模块进行安全授权。MCGS工控组态软件系统包括组态环境和运行环境两大部分，用户所有的组态配置过程都是在组态环境中进行的，用户组态后可生成一个“组态结果数据库”的文件。MCGS的运行环境是一个独立的运行系统，它能按照“组态结果数据库”中的组态方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。
3 高压软起动监控系统要求
3.1 监控系统技术要求
（1） 要求监控系统保证各项监测数据的实时准确可靠,减少人为因素影响,提供可靠现场数据支持。
（2） 良好的可维护性,能够方便地维护系统的正常运行。
（3） 提供友好的人机交互界面,方便现场人员操作。
（4） 提供对实时数据的数据处理和历史数据管理功能。
（5） 提供灵活的接口,为用户提供良好的二次开发功能并能与其他管理信息系统进行信息融合。
3.2 监控系统具体要求
（1） 信号采集和数据处理: 对来自现场的非标准信号数据通过组态软件转换成标准信号。
（2） 状态显示: 将软起动器各种工作状态和各类继电器工作状态通过组态软件动态的显示于监控画面上，具有实时、动态效果。
（3） 监控操作: 对电压、电流等实时数据进行自动实时监测；对电机进行起动、停车等操作。
（4） 操作画面: 在操作画面中可查询和设置软起动器的全部运行参数，还可查询实时、历史故障信息和设备状态并可按要求设定和打印出实时报表和历史报表。
4 高压软起动监控系统软件组态
4.1 系统的组态
组态软件组成框图如图1所示。
（1）用户窗口组态：设置工程的人机交互界面,如系统的主控界面、动画、报表、趋势曲线等。
（2）主控窗口组态：本窗口为工程主窗口。用户窗口组态完成后,在主控窗口中,通过对系统菜单和参数的定义和设置来调度、管理用户窗口的打开或关闭。
（3）实时数据库组态：工程组态各数据交换处理的核心部分，将MCGS的各部分有机地连成一体。根据设计的要求,在MCGS的实时数据库窗口中对创建数据对象的基本属性、存盘属性、报警属性等进行定义和设置。
（4）设备构件组态：这是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备,注册设备驱动程序,定义连接与驱动设备用的数据变量。在基本属性中设置PLC的地址和通信方式等；在通道连接窗口中,输入通道和实时数据库中的数据对象连接起来；添加虚拟通道，用于连接可在线调整的系统参数；在数据处理窗口,设置数据处理方法,如滤波、工程转换（即把采集进来的数据或输出的数据转换为具有实际意义的工程数据），即通过在设备窗口中对数据的预处理便可得到所需要的数据类型。
（5）运行策略组态：完成工程运行流程的控制。根据运行策略的不同作用和功能,MCGS把运行策略分为启动策略、退出策略、循环策略、用户策略、报警策略、事件策略、热键策略共7种。每种策略都由一系列功能模块组成。由于该系统侧重于现场数据的时实监控和统计查询功能,根据系统的控制流程和操作处理,在MCGS的运行策略窗口中,对以上运行策略分别进行组态设置，如在用户策略中,利用策略工具箱添加脚本构件、存盘数据提取构件等,以实现所需的功能。
4.2 高压软起动监控功能的实现及效果
软件组态部分完成监控系统与操作人员间的交互界面,是实现对整个系统的监视、控制、调度和管理的核心。监控界面分为两部分，一部分是用于日常监视、系统参数设置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常监视信息，如各种报表、曲线及趋势图、历史记录等的子界面。
4.2.1 主控窗口
组态软件运行后,点击公司信息图片后,即可进入高压软起动监控主界面，如图2 所示，
该界面主要实时显示各种数字输入输出量状态，电压、电流等采集值以及报警信息；同时用户可通过触摸按钮对电机进行起动、停车等操作。
在主界面的上方有一排指示灯,用于指示高压软起动器的工作状态，主要包括紧急停车开关输入量状态、停车开关输入量状态、软起开关输入量状态、旁路合闸开关输入量状态、直起开关输入量状态、旁路合闸继电器状态、旁路跳闸继电器状态、故障输出继电器状态、软起就绪继电器状态、开始起动继电器状态、起动完成继电器状态。左下方有一个报警描述状态栏，用于显示软起动器当前所有故障信息，右侧的数据显示栏则用于显示电压、电流等实时数据。在主画面的最下方有六个按钮，用户可通过按钮对电机进行软起动、直接起动、停车、紧急停车等操作，若按下报警查看、参数设置按钮，即进入到其对应的画面中，进行查看或操作。
主控窗口实现了全生产过程的实时管理，同时，也为管理部门提供实时动态信息,能有效地帮助值班人员及时了解设备工作状态。
4.2.2 报警记录查看功能
按下报警查看按钮后，可进入历史报警记录界面，如图3 所示。该界面显示存储的历史报警记录，包括每条报警记录开始时间、结束时间和报警具体描述。
点击“设置”按钮，将弹出设置时间范围对话框，用户可以通过选择待显示的历史报警记录的时间范围，调出当时的系统故障记录，并可将该记录进行打印处理。
4.2.2 参数设置功能
当按下参数设置按钮后，会弹出用户登录对话框，只有输入正确的密码才能进入该界面进行设置，可设八组密码, 三种等级（LEVEL1 , 2 , 3） , 使用者等级1 有最高操作权限, 使用者等级3 为最低操作权限，这样可有效防止非专业人员误操作。该画面主要用于设置软起动装置的所有参数：可以对起动方式、起始触发角、起动电流限制倍数、起动时间、起动超时、电机额定电压、电机额定电流、晶闸管启用、一组晶闸管故障报警处理等参数进行整定。其中，对于起动方式设置，可以通过点击下拉框从中选择一种起动方式，如图4 所示；对于其他参数设置，点击某参数，将弹出数字输入对话框，输入相应的设置数据即可。操作人员可以按“参数说明”按钮，来查看相应参数的具体用途。
5 结束语
以MCGS工控组态软件为核心的软起动监控系统，具有界面友好，易于操作，运行可靠，便于更改、扩充、升级等优点，同时，系统造价也远低于进口同类设备，具有较高的性价比。采用组态软件进行工业控制是现代化工业的一个发展方向。
本系统不仅实现了对高压软起动器各参数的在线实时监测与控制，而且在实际使用过程中也取得了良好效果，加强了职能部门对高压软起动器的监测,规范了职工行为。对高压软起动器实现了系统化管理,提高了软起动设备运转的可靠性,保证了现场的安全运行。
参考文献：
[1] 任致程，任国雄, 电动机软起动器实用手册 北京: 中国电力出版社, 2005
[2] 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司 《MCGS嵌入版全中文工控组态软件用户手册》
[3] 马国华，监控组态软件及其应用[M] 北京:清华大学出版社,2002.
[4] 潘新民，微型计算机控制技术[M] 北京：人民邮电出版社，1998，215-239。
作者简介：
汤美玉（1978-） 女 助理工程师 现任职：上海三菱电梯有限公司黑龙江分公司