MCGS嵌入版组态软件在硫化行业的应用_电机_工控

MCGS嵌入版组态软件在硫化行业的应用

2008/9/17 10:12:00

1 引言
MCGS嵌入版组态软件是基于RTOS（real-time multi-tasks operating system）实时多任务操作系统的专门应用于嵌入式操作系统的组态软件，用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，从而把用户从繁琐的编程中解脱出来，让更多的用户在使用嵌入式系统时得心应手。目前已在各个行业得到广泛应用。硫化机行业采用MCGS作为开发平台，并结合自身行业特点进行特殊定制，建立了适合自身行业特点的监控管理系统。

2 硫化监控系统要求
2.1 轮胎生产工艺
轮胎生产工艺过程可以分为四步：密炼，部件准备，轮胎成型，硫化。轮胎硫化的生产过程，主要是硫化机按照工艺要求，给轮胎施加不同的压力和温度，达到控制轮胎产品性能的目的。硫化工序生胎经过适当的时间以及适宜的条件，从而硫化成成品轮胎，如果硫化时温度、压力、时间控制的不准确就会影响轮胎质量。硫化完的轮胎即具备了成品轮胎的外观，轮胎通过检验后就可入成品库。所以硫化过程是轮胎生产成败的关键。该过程条件多，控制复杂，一旦出现问题，前面几道工序做的再好也没有意义。
2.2 硫化系统组成
整个硫化过程涉及到的软硬件可以划分为三个部分：硫化机的机械装置；机械控制单元（PLC）：接受设置，并完成控制过程；监控软件：完成工艺配置，PLC设置，以及数据显示和管理。在硫化过程中，这三部分密切相关，首先是由监控软件完成工艺的编制，然后下载需要的工艺到PLC，由PLC按照工艺设置控制机械装置完成生产过程。在生产过程中，监控软件采集生产相关的实时数据完成显示和历史记录的保存工作。

3 传统硫化机系统
传统的硫化机系统，硬件方面它使用通用计算机CPU和内存，使用硬盘作为存储设备，仅提供1～2个RS232通讯口，这就决定了它的运行需要占用计算机的资源，致使计算机速度比较慢，另一方面，使用这些硬件机器发热量也比较大，且硬盘易损坏，不安全。软件方面，HMI软件使用WIN98或WIN2000系统，采用第三方开发的监控软件，而这些监控软件普遍使用通用计算机语言开发，软件灵活性不是很好，而且WIN98和WIN2000系统安全方面不太可靠，易受网络攻击，存在安全威胁。

4 嵌入式硫化机系统

嵌入式硫化机系统结构

这种体系结构与传统的体系相比，硬件方面：它使用高性能低功耗CPU，内存容量为64~256M，提供了64M到2G的数据存储空间，并且它还提供1~4个RS232、RS485、网口、CAN等通讯接口。软件方面：嵌入式WINCE操作系统代替了传统的WINDOW98，WINDOW2000等操作系统，MCGS组态监控系统代替了传统的应用程序。

5 组态开发
5.1 硫化数据分析
     硫化过程中用到的数据，总体分为两大部分：控制数据和工艺数据。控制数据包括三个方面：开关控制，模拟量控制，时间控制。各种控制数据的功能分别如下：
开关控制数据用来制各种蒸气阀门（进气和排气），水阀门（进水和排水），机械臂，压力装置；模拟量控制主要是温度和压力，一共两个温度（左右温度），两个压力（内外压力）；
时间控制用来控制保持温度和压力的时间长度。
工艺数据也包括三个方面：工艺数据，过程数据，历史数据。各种数据的功能分别如下：
工艺数据：由一组预先设置的控制数据组成一个工艺步骤，多个工艺步骤组成一个完整的工艺过程；过程数据：生产过程中测量得到的开关控制状态数据和模拟量数据；历史数据：过程数据的保存结果。
5.2 工艺数据组态
     根据硫化过程的特点，一个轮胎硫化过程需要多步工序，每个工序都需要进行一段时间，同时每步工序对应的多个阀门状态也各不相同，这就需要为每步工序设置不同的进行时间，及每步工序对应的多个阀门状态控制参数。结合MCGS组态软件的特点可以使用配方来实现工艺数据的控制，在组态下定义和编辑配方，每个工序需要进行的一段时间用配方的延迟时间来实现。即由一组预设的阀门控制状态和一个时间量组成一个工艺记录，工艺步骤按时间顺序执行。具体实现方法如下：
工艺表编辑和保存方案：使用配方来管理工艺记录表，配方组保存工艺记录表，每条配方表示一个工艺记录。
工艺执行方案：在循环策略中使用配方脚本完成设置数据的读取，并按照时间要求将数据下载到PLC设备。
工艺表下载方案：PLC驱动提供设备命令，驱动的该命令能直接读取配方数据，实现块下发。硫化工艺开始前，当前工艺数据需下载到PLC中，每步工艺保持时间长短由PLC根据该步骤的执行时间控制。
5.3 硫化数据保存与显示
     硫化数据显示针对不同的数据而不同，开关量数据显示使用动画构件，模拟量数据显示使用圆盘曲线显示。内温，外温，内压和外压的变化趋势可以通过两种方式来显示，历史曲线和圆盘曲线。
      圆盘曲线是专门为替代三针指示记录调节仪设计的曲线显示构件。它最大支持八条曲线，支持24小时范围实时数据和历史数据的显示及曲线标识显示（温度和压力），能够直观地体现出当前的曲线说明，还支持3~60秒的数据采集间隔，通过使用脚本程序在运行环境下以对圆盘曲线的大小进行缩放，当曲线放大后点击曲线的某一点可以对该曲线进行移动，移动至所关心的数据区查看曲线细节。硫化机的曲线如下图所示：

圆盘曲线

硫化胎号将写在最外层曲线的周围，一周0-24表示一天中的24小时，垂直方向0-250表示温度为0度-250度，水平方向0-5表示压力，其中温度和压力的范围可以自定义。曲线关联数据对象，以曲线的形式来显示实时数据，历史数据的查询使用HisData()方法打开自定义查询时间，也以曲线形式在该构件上显示。
历史数据保存面临两大风险，一是数据量大，二是查询效率低。数据量大的风险主要是由于历史数据保存的时间要求比较长，一般都在一年以上，按每6秒钟保存一条记录计算数据量也接近1G，而查询效率低原因也就是由于数据量大引起的，因此要解决这个二个问题除了用MCGS提供的组对象存盘机制进行保存并扩展存储空间外，使用圆盘曲线实现按天查询有效的解决了查询效率低这一问题。以存储存储四个模拟量、间隔6秒为例，圆盘曲线可存储120天～6200天的硫化过程数据，而查询任意一天的数据时耗时<2s，缩放状态切换耗时<1s。

6 硫化机网络群控
6.1 网络群控意义
随着生产规模的扩大,在一个生产厂里可能分布有几十台甚至上百台硫化机。如何集中、方便、高效的管理整个生产过程以及这些硫化机设备就成为一个难题。为此充分利用MCGS组态开放性，可扩展性的特点，开发工厂级的设备联网管控系统，将整个工厂里所有硫化设备和生产过程纳入统一管理。就能很好的满足现场设备管理/生产管理的需要，大大简化管理复杂度，提高管理效率。
6.2 技术特点(拓扑图)