談技師班工業控制計算機實訓系統的構建

惲琦

（常州技師學院 江蘇 常州213017）

談技師班工業控制計算機實訓系統的構建

惲琦

（常州技師學院 江蘇 常州213017）

工業控制計算機實訓系統的硬件支撐為工業控制計算機，軟件支撐為M CGS組態軟件，主要用于維修電工技師班學生的一體化教學，使技師班學生掌握工業控制計算機和組態軟件的應用，提升自身技能層次。文章以液體灌裝系統的組建為例來說明工業控制計算機實訓系統的構建過程。

技師班；工業控制計算機實訓系統；工控；MCGS組態軟件

工業控制計算機機箱及主要設備的安裝

工業控制計算機系統簡稱工控機系統，有時也稱為工業計算機（IPC，Industrial Personal Computer）控制系統。功能是將個人計算機引入工業過程控制系統，可以完成工業現場中的數據采集、動態顯示、參數分析、過程控制、遠程監控、能源管理、質量控制、機電一體化等任務，實現對工業現場的自動控制。

本實訓系統采用當今市場上較為常見的研華工控機機箱（IPC－610型），可以應用在標準的機柜之中，如圖1所示。

圖1 研華工控機機箱實物圖

工業控制計算機實訓系統安裝和調試必須按照如下順序進行。如果不按順序執行硬件或軟件的操作，系統將無法調試成功。

第一，安裝前面板。前面板上有一個風扇，該風扇正對著CPU卡及其他板卡安裝，所有板卡采取順著風流方向的結構插卡，可以幫助板卡有效散熱。

第二，安裝電源。工控機配置250W電源模塊（電子式開關電源），其交流電源輸入為AC200V～240V，有4路輸出，分別為＋5V（25A）、＋12V（10A）、－5V（0.3A）和－12V（0.3A）。

第三，安裝存儲設備。要安裝的存儲設備包括軟盤、硬盤和只讀光盤（CD-ROM）。軟盤容量較小，讀寫速度較慢，主要用于軟件流通和數據備份等場合，現在使用頻率較低，可不配置。硬盤容量大，讀寫速度快，是工控機中不可缺少的部分。只讀光盤（CD-ROM）容量巨大，但讀取速度比硬盤慢，而且不能寫，是工控機中必須安裝的存儲設備（有條件的情況下可以配置帶DVD刻錄的光盤）。

第四，安裝無源底板。底板為PC總線無源印刷線路板，所謂“無源”就是上下兩層PC總線電路板不含電源布線，而電路中的電源經垂直孔同電源板連接。線路板共有四層，其中兩層為PC總線線路板，一層為地，還有一層為電源板。底板帶LED指示，含有14套PC總線插座，其中ISA總線有8套，PCI總線有4套。

第五，安裝CPU長卡。工控機采用全長ALL-in-one CPU加長卡，它帶有2個插頭，1個為ISA插頭，另一個為PCI插頭。本卡除了帶有CPU、ROM和RAM以外，還帶有各種I/O接口芯片，256KB高速緩沖存儲器，2個串口、1個并行接口，軟/硬驅接口、鍵盤接口、揚聲器發生接口和看門狗定時電路，如圖2所示。這種不在底板上安裝CPU的結構使得系統更新和修復簡單而且停機時間最少。需要注意的是，暫時不要安裝其他板卡，板卡的安裝必須遵循先安裝驅動程序，再關機插卡，然后再開機測試板卡的順序。

圖2 CPU長卡圖

安裝Windows操作系統

需要注意的是，先不要接通計算機電源，斷開所有與計算機連接的外部設備，如打印機、掃描儀、外置Modem、ZIP設備、數碼相機等。如果不斷開這些外部設備，安裝過程中可能會出現資源沖突，造成安裝程序死鎖。

第一，接通電源，開機，完成計算機配置，使其能從光驅啟動。接著將系統盤插入光驅，操作系統可以是Windows 98、Windows 2000、Windows XP等。本實訓系統采用Windows XP操作系統。重新啟動計算機，計算機將從光驅引導，屏幕上顯示“Press any key to boot from CD……”(按任意鍵從光驅啟動)，安裝程序將檢測計算機的硬件配置，從安裝光盤提取必要的安裝文件，之后用戶可以根據提示完成安裝程序，該過程可能持續10～20分鐘。

第二，安裝顯卡、聲卡等驅動程序。操作系統安裝完畢后，計算機屏幕上顯示的圖標與普通個人電腦相似，并無特殊之處。

安裝研華Device Manager測試程序及PCL-818L板卡驅動程序

第一，將研華Advantech Manager光盤插入光驅，屏幕上出現安裝界面，點擊“Device Manager”，根據提示可以非常方便地完成研華Device Manager測試程序的安裝，該程序的功能是測試安裝在工控機底板上的板卡工作是否正常。

第二，將Device Manager測試程序安裝完畢后，不要退出光盤，重新回到安裝界面。點擊“Iidividual Driver”，將出現板卡類型選擇界面，選擇“ISA Series”（工業控制計算機實訓系統用到PCL-818L卡，屬于IS A卡），接下來會出現具體板卡的型號，選擇“PCL-818L”，根據提示即可完成PCL-818L板卡驅動程序的安裝。

安裝、測試PCL-818L板卡

第一，當軟件驅動安裝完畢，關閉工控機電源，從包裝盒中取出PCL-818L板卡放置在絕緣墊上，設置各個跳線。SW1：將撥碼開關撥到如所示，表示設置I/O基地址為300； SW2：設置信號為單端輸入；依次設置JP7、JP11、JP10、JP8、JP5、JP1等跳線，使參數適合使用。所有跳線設置完畢，將PCL-818L板卡插入底板上任意一個ISA插槽。

第二，開機，運行Device Manager測試程序，可以看到圖3中最左側的一個界面，在Supported Devices中可以看到PCL-818L已經被系統識別出，點擊“Add”按鈕，將它添加到“Installed Devices”中，進行參數設置，要與板卡上的跳線設置相配合。

圖3 板卡參數設置圖

第三，點擊“Test”按鈕，對板卡進行測試，可以看如圖4所示界面，數字不斷跳動，證明板卡工作正常；如果數字始終不變，則要關機檢查板卡是否連接正常。

圖4 板卡測試圖

安裝PCLD-8115D端子板及IRTP-300L紅外線溫度傳感器

第一，由于PLC-818L板卡內置在工控機機箱中，要打開機箱接線是不現實的，所以可以通過37芯D型接頭電纜線外接PCLD-8115D板卡，通過PCLD-8115D板卡接收采集到的輸入信號，再傳送給PLC-818L板卡。PCLD-8115D是一款能在惡劣環境中可靠連接的工業端子接線板，它與PLC-818L多功能數據采集卡連接，接受液體灌裝過程中的輸入信號，如溫度、液位、灌裝量等參數，經計算機處理后輸出給灌裝控制系統的執行元件。

第二，因為液體參數、灌裝數量等實物在實訓系統中處理起來不太方便，所以選取溫度參數進行組態。在此，我們用人體溫度來模擬液體灌裝中儲液罐的溫度變化，用IRTP-300L紅外線溫度傳感器來接收溫度信號，如圖5所示。該紅外線溫度傳感器具有0～300度的測溫范圍、響應速度為100毫秒、電源電壓為24伏、輸出電壓范圍為直流0～5伏，使用十分方便。

圖5 紅外線溫度傳感器圖

安裝MCGS組態軟件

MCGS組態軟件作為一個專為工控開發的工具軟件，為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要掌握太多的編程語言，就能很好地完成一個復雜工程所需要的所有功能。工業控制計算機實訓系統用MCGS組態軟件進行編程，通過PCL-818L板卡采集液體灌裝過程中的溫度、液位、灌裝量等參數設置，實現生產遠程監控。

將MCGS光盤插入光驅，屏幕上顯示軟件安裝界面，選擇“安裝MCGS組態軟件通用版”，根據提示完成安裝。需要注意的是MCGS驅動程序必須安裝，否則將無法與板卡通信。

完成組態工程并運行調試

用MCGS組態軟件建立一個組態工程，來測試軟件與硬件是否配合。以液體灌裝系統為例，控制要求為：按下啟動按鈕，儲液罐的液位低于10時，進料閥YV打開，液體從料池進入儲液罐，液位上升到100時，進料閥YV關閉。然后流量閥打開，液體進入灌嘴，如果液位達到設定值關閉流量閥，進入灌裝準備狀態，當瓶檢測傳感器檢測到有瓶信號時，灌注電磁閥動作，液體在重力作用下流入瓶中，延時1秒后，傳送帶動作，將灌好的瓶送到檢測和包裝工位。組態要求如下：（1）具有儲液罐溫度檢測；（2）具有儲液罐液位檢測；（3）可以統計灌裝數量； （4）能夠實現系統自動控制。

完成后的組態畫面如圖6所示，儲液罐的溫度變化由實時曲線顯示。本系統中用人體溫度來模擬儲液罐的溫度變化，當紅外線溫度傳感器檢測到環境溫度時，曲線比較平緩，一旦檢測到人體溫度，曲線就有明顯波動。這個事例證明該傳感器可以準確采集工業現場的溫度變化，實現遠程監控。

圖6 組態畫面圖

系統總裝

將調試好的系統保存，退出MCGS組態軟件，關閉工控機電源，進行系統總裝，最后整個系統安裝完畢，如圖7所示?？傃b完畢應再調試一次，以確保無誤。

圖7 系統總裝圖

結語

工業控制計算機實訓系統的構建以工控機為硬件平臺，以MCGS為軟件平臺，能完成工業生產過程中的實時數據采集、分析、監控等。

該實訓系統的完成，豐富了維修電工技師一體化教學課題，培養了技師班學生從硬件安裝到軟件應用的綜合實踐能力，掌握工控機和組態軟件的使用將使他們在社會上具備更強的競爭能力。

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G718

A

1672-5727（2011）01-0129-02

惲琦（1975—），女，江蘇常州人，常州技師學院電氣工程系一級實習指導教師，研究方向為電氣技術。

（本欄責任編輯：張維佳）