水泥现场监控教学仿真研究范文

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《电子设计工程杂志》2014年第十一期

1概述

MCGS包括组态环境和运行环境2个部分。在组态环境中,可完成动画设计、流程控制、报警组态、报表设计、设备连接等组态工作,即可完成一整套MCGS监控系统的设计。在运行环境中,工程技术人员运行和处理在组态环境中完成的监控系统,使系统能够实现动画显示、实时输出显示的目的[6]。MCGS的整体结构框图如图1所示。MCGS工控组态软件，支持快速构造和计算机远程监控，具有与第三方软件良好的接口功能。MCGS能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案。并且，MCGS用ActiveDLL构件的方式实现设备驱动程序，通过规范的OLE等接口挂接其中，无缝接入，构成一个整体。高级编程语言VB，具有入门容易、操作简单、资源丰富等特点，特别是其具有WinSock部件，可实现工业Internet通讯功能，为其通讯等的二次开发提供便利，并且，其提供与外围OLE接口功能。水泥线生产过程监控模拟系统的DCS监控系统如图2所示。各用户端MCGS监控界面中实时数据库，通过OLE接口与本机VB模块交换数据，VB通过WinSock模块中TCP/IP协议在工业以太网中交换数据。并且，通讯设限，只有教师端能与各学生端进行通讯，学生端间不能进行通讯。

2教学仿真系统设计

2.1水泥生产及配料PID控制工艺水泥生产工艺过程通常简要的概括为“三磨一烧”即生料磨系统、煤磨系统、水泥磨系统和水泥窑烧成系统。根据新型干法水泥生产工艺，监控界面主要设计生料制备系统监控窗口、窑尾系统监控窗口、窑头系统监控窗口、煤粉制备系统监控窗口、水泥制成系统监控窗口和数据报警窗口。另外根据教学仿真系统网络教育和考核的具体要求，增设系统故障窗口和现场处理窗口（如图3中总览区所示）。各窗口界面中，完全模仿真实水泥生产流程工艺，且各环节参数均按照5000t/D的标准设计，调节控制量则采用PID控制算法编写策略脚本实现。

2.2MCGS组态设计MCGS组态软件系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略组成，每一部分别进行组态，完成不同的工作。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。设备窗口：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。用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（if,,then脚本程序），选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。设计的水泥生产线教学仿真软件平台，既是在主窗口调度和管理其他窗口；在用户窗口组态水泥生产各个环节的人机交互界面；在实时数据库设计各变量，用于各个环节的数据交换和处理，通过挂接的OLE接口与通讯模块交换相关数据；在运行策略中设计各环节运行流程的控制，在本系统中共设计三类循环策略：系统故障报警、学生操作正误判断、生料配料PID控制。如图4所示，学生端MCGS系统根据接收到的故障类型重新设置相关监控数据，使数据产生越线报警（如图2中报警区所示）。为便于教学仿真实验和考核，在MCGS系统数据库中建立了每种故障的正确处理步骤，利用循环策略监测学生的每一步操作并做出正误判断，对学生的操作做出评分。生料配料是教学仿真系统的主要内容，通过编写策略脚本，可真实模拟皮带秤的校秤及测控时的三率值PID控制过程（如图2中PID控制设置所示）。

2.3VB通讯嵌入组态VB通讯模块，主要是利用其OLE接口，将MCGS系统联入Internet，实现1:n模式的教学仿真（如图2所示）。系统数据库中教师端建立了16种故障类型（如图5所示），教师端根据教学需求，选择故障类型、试题发送对象和发送方式，学生端收到故障类型后在MCGS系统中改变相关参数并进行报警。在VB主通讯界面中，加入了考试学生问题反馈窗口和考试结果保存及浏览数据库Excel，以实时保存各学生端操作数据和打分结果。

3结束语

基于MCGS和VB的水泥生产现场监控教学系统，充分利用了MCGS庞大的标准图形库及数据库，通过VB的OLE接口及Socket模块，实现了工业Internet远程监控教学目的。该系统已应用于日常教学系统中，收到了较好的仿真教学效果。并且MCGS预留的设备窗口，可进行再次开发，用于生产现场的实时远程监控。

作者：朱文兵周月阳祝本明单位：中国兵器工业第五八研究所