VOQ2—60雙室油淬加壓氣冷真空爐上位機控制系統軟件設計

任明杰　馬慧

【摘 要】VOQ2-60雙室油淬加壓氣冷真空爐，在我所科研生產中承擔著重要的生產任務，近期該設備工控機出現無法開機故障，經檢查發現其硬盤損壞，并且數據無法恢復，導致上位機控制系統軟件丟失。經聯系設備生產廠家，廠家告知該設備生產年限太久，已停產，當時的工程師已不在公司工作，沒有備份軟件，只能到現場根據設備特性重新做該設備的上位機控制系統軟件，再進行現場調試，維修費用高，并且短時間內不能到現場，維修周期長。為了盡快恢復該設備的工作，我們決定自己設計該設備的上位機控制系統軟件。

【關鍵字】智能儀表；組態軟件；通訊

中圖分類號： TH702 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.011

1 控制系統軟件重新設計難點

在原有硬件的基礎上進行設計存在著諸多難點，難點如下：

（1）相關智能儀表已停產，缺乏資料；

（2）需要尋找合適的組態軟件，并掌握使用方法；

（3）原有上位機控制系統軟件的功能未知。

2 控制系統軟件重新設計思路

該設備的控制系統軟件設計思路如下：

（1）分析設備使用說明書和電氣原理圖；

（2）現場查看設備電氣控制系統硬件組成；

（3）了解設備的工藝控制流程；

（4）查找相關智能儀表說明書；

（5）分析上位機控制系統的功能；

（6）設計上位機控制系統軟件。

3 控制系統軟件設計過程

該設備的控制系統軟件的設計過程如下：

（1）根據設備的使用說明書和電氣原理圖，分析該設備的工作原理，各電氣控制器件和智能儀表的作用與功能；

（2）到現場查看電氣控制系統的實際接線，相關控制器件與智能儀表的產品型號；

（3）向設備操作者了解該設備的的工藝控制流程和正常工作時需要進行的一系列操作步鄹；

（4）搜集相關智能儀表的操作手冊，了解智能儀表與工控機相關的通訊接口協議；

（5）根據該設備的工藝控制流程和操作步驟，分析上位機控制系統需要實現的功能，為了便于用戶的使用，增加一些之前沒有的功能；

（6）采用MCGS工控組態軟件，完成用戶界面的設計和上位機控制系統功能的實現。

4 控制系統軟件設計

4.1 通訊參數

MCGS通過串行口讀寫智能儀表FP21的全部參數和測量值。要使MCGS能正確的操作智能儀表FP21，必須設置構件的屬性，首先FP21構件的設備地址必須和FP21的地址一致，其次FP21構件屬于子設備構件，必須掛在串行父設備下才能有效工作，串行父設備的波特率和FP21的波特率要一致。

串口通信父設備的基本屬性設置如下：

4.2 操作命令

需要用到的部分操作命令如下：

（1）讀、寫功能作用執行狀態

讀命令為！SetDevice（設備名，6，Read（E1，RST，GUA，ADV， HLD，RUN，FIX，

MAN，AT，CFM）），RST，GUA，ADV，HLD，RUN，FIX，MAN，AT，CFM都是字符型MCGS變量，返回值為ON或OF。

寫命令為！SetDevice（設備名，6，Write（E1，執行狀態）），執行狀態是一個字符型MCGS變量，可能的值有：RST，GUA，ADV， HLD，RUN，FIX，MAN，AT，CFM。

（2）讀、寫程序執行曲線入口和入口步

讀命令為！SetDevice（設備名，6，Read（E2，起始曲線號，起始步號）），起始曲線號，起始步號都是數值型MCGS變量。

寫命令為！SetDevice（設備名，6，Write（E2，起始曲線號，起始步號）），起始曲線號，起始步號都是數值型MCGS變量。

（3）狀態監控

SetDevice（設備名，6，Read（M1，OP，偏差DEV，程序剩余時間）），OP，偏差DEV，程序剩余時間都是數值型MCGS變量。

（4）讀測量值

SetDevice（設備名，6，Read（D1，測量值PV，設定值SV，曲線號，步號）），測量值PV，設定值SV，曲線號，步號都是數值型MCGS變量。

（5）曲線的步參數

SetDevice（設備名，6，Write（S1，曲線號，步號，步的目標值SV，步的目標執行時間TIME）），曲線號，步號，步的目標值SV，步的目標執行時間TIME都是數值型MCGS變量。S2-S6的命令格式和S1的命令格式一樣，只需將S1改成相應的S2-S6。

4.3 用戶窗口

用戶窗口有四個，分別為：運行界面、工藝參數設置界面、歷史曲線和寫入工藝確認窗口。

運行界面主要是實現工藝曲線程序的運行、復位和跳步，實現溫控曲線的監控，當前爐溫顯示、當前工藝段顯示、當前工藝段剩余控制時間顯示。運行界面如下圖所示：

圖1 運行界面

工藝參數設置界面主要是實現工藝曲線各段落的溫度、加熱或保溫時間和PID參數的設置。工藝參數設置界面如下圖所示：

歷史曲線主要實現歷史工藝曲線的查詢，歷史曲線界面如下圖所示：

寫入工藝確認窗口主要是為了防止用戶沒有寫入工藝參數就啟動運行，導致使用上一次的工藝參數進行控制。寫入工藝確認窗口如下圖所示：

5 使用效果

該上位機控制系統軟件經操作者使用幾個月后，反應使用效果良好，原來的用戶窗口只有一個，現在的用戶窗口有四個，窗口簡潔明了，操作方便，實時溫控曲線可以和設計的工藝曲線進行實時對比，歷史曲線查詢可以查看以前的溫控曲線，當前工作段監控可以直觀的看到當前工藝曲線工作到第幾段，剩余時間監控可以直觀的看到當前工藝段的工作剩余時間、工藝曲線確認窗口可以防止用戶沒有寫入工藝參數就啟動運行，導致使用上一次的工藝參數進行控制，實時溫控曲線、歷史曲線查詢、當前工作段監控、剩余時間監控、工藝曲線確認窗口等功能是以前軟件沒有的。