MCGS组态控制技术在船闸 PLC控制系统中的应用

周志西

扬州航务中心施桥船闸 江苏 扬州 225000

摘要：针对传统系统在船闸电气自动化控制应用中系统响应时间较长，为此提出MCGS组态控制技术在船闸PLC控制系统中的应用。系统硬件设计了可编程逻辑控制器、服务器以及通信装置，可编程逻辑控制器负责船闸信号采集计算以及处理，将数据通过通信装置传输给服务器，由服务器对数据进行分配；利用MCGS组态控制技术对船闸PLC控制系统的组态软件包进行生成，并进行实时数据库组态、数据采集模块组态以及控制策略组态，以此完成基于MCGS组态控制技术的船闸PLC控制系统设计。经实验证明，设计系统响应时间比传统系统更快一些，MCGS组态控制技术在船闸PLC控制系统中具有一定的应用价值。

关键词：MCGS组态控制技术；PLC；可编程逻辑控制器；通信装置；

中图分类号:TL62+9文献标识码:A

0引言

船闸PLC控制系统是船闸工程中常用的一种自动化控制技术，主要是用于控制船闸电气设备运行，系统在接收到控制指令后，通过内部程序将控制指令进行集中输出，从而实现对船闸电气自动化控制。现有的船闸PLC控制系统主要是以可编程逻辑控制器为核心硬件，搭配IHU控制算法对船闸电气设备数据进行分析计算并执行控制指令。虽然控制精度较高，能够准确地计算到船闸电气设备运行误差，但是系统所采用的算法运算过程比较复杂，导致系统对船闸PLC控制指令的响应时间比较长，对于船闸电气设备的控制不够及时，从而影响到船闸电气设备的运行质量。

传统的方法已经无法满足船闸PLC控制需求，为此提出MCGS组态控制技术在船闸PLC控制系统中的应用，利用MCGS组态控制技术设计一种新的控制系统，MCGS组态软件可以使用户根据具体的控制对象和控制目的任意组态，完成符合要求的自动化控制工程。通过组态软件生成的应用系统具有实时性和多任务性,可以同时完成多种指令操作，因此也能够提高指令响应时间。本文在船闸PLC控制系统基础上进行硬件设计，融合MCGS组态控制技术，完善船闸PLC控制系统，加快系统响应时间，从而提高系统的工作效率。并且根据计算结果自动调整船闸电气设备运行参数，保证了船闸电气设备的稳定运行，为MCGS组态控制技术在船闸PLC控制系统中的应用提供参考依据。

1船闸PLC控制系统硬件设计

系统硬件主要包括可编程逻辑控制器、服务器以及通信装置三部分，可编程逻辑控制器是系统的核心硬件设备，主要负责船闸信号采集计算以及处理，此次选择IDHID-D5A型号可编程逻辑控制器，通过OLIS接口将该设备与系统网络连接，实时采集船闸电气设备运行状态，并根据控制策略将开闸、合闸命令传输到系统服务器以控制船闸PLC，服务器采用的是NSF8-SFA型号服务器，该服务器内置UADIAJ芯片，通过UADIAJ芯片对采集到的船闸信号进行处理和存储，并对系统资源进行分配，协调处理系统控制程序运行^[1]。通信装置主要负责船闸PLC控制系统数据传输，采用的是FDSASD-ASFAA数字通信设备，通过OKO接口将通信设备接入船闸光纤通信网，与系统内服务器、可编程逻辑控制器连接，实现系统各个单元之间的控制数据传输，以及船闸PLC控制信号的交互，以此实现系统硬件设计。

2基于MCGS组态控制技术的船闸PLC控制系统软件设计

在上文基础上，利用MCGS组态控制技术对船闸PLC控制系统的组态软件包进行生成，并进行组态设计。

首先是对系统实时数据库的组态，将采集到的所有船闸PLC数据输入到MCGS组态环境中，并在MCGS组态环境中实时数据库窗口中对系统内数据进行定义，其中包括数据属性、存盘属性以及数据格式等，按照定义将输入的数据进行分类处理，然后存储到系统数据库中^[2]。

其次是对系统数据采集模块组态，在MCGS组态环境中，将以上组态完成的实时数据库通过A/D或者D/A通与采集数据对象进行连接，并在MCGS组态基本属性窗口中，对船闸电气设备运行数据进行标准化和向量化处理，将数据采集模块的输出量程和信号输出方式与PLC可编程逻辑控制器一致^[3]。然后在MCGS组态数据处理窗口设置船闸电气设备运行数据，对其滤波处理与工程转换处理等方法进行定义^[4]。

最后是对系统控制策略组态，在MCGS组态控制窗口中，对系统的控制策略、运行策略以及控制函数进行设置，此次选用Basic命令语言编写系统控制函数，以船闸电气设备正常情况下运行数据为基准，设定控制阈值，如果当前运行值超出阈值则将船闸电气设备运行状态进行调整，以此实现船闸PLC控制^[5]。此外，在MCGS组态控制窗口中对控制策略条件属性进行设置，输入控制阈值，以此实现了基于MCGS组态控制技术的船闸PLC控制系统组态设计，进而完成了基于MCGS组态控制技术的船闸PLC控制系统设计。

3实验论证分析

实验以某船闸电气设备为实验对象，电气设备的型号为16646ADAD，实验利用此次设计系统与传统系统对该船闸电气设备进行控制。实验中两种系统均采用Windows2010操作系统，硬盘内存大小为32G。实验准备了两台服务器、一台可编程逻辑控制器、三台通信设备，将系统硬件设备安装说明书进行组装，然后将可编程逻辑控制器的控制频率设定为3.64Hz，控制脉宽为2.15ns，控制周期为3.45s，并且将数字通信设备的通信频率设定为2.14Hz，通信通道设定为4个。利用系统对船闸电气设备进行数据采集、处理和分析，采集到的信号共36524个，其控制执行情况如下表所示。

表1船闸电气设备控制情况

实验共对船闸电气设备进行控制100次，以系统接收到控制指令时间为开始时间，以船闸电气设备参数调控完为结束时间，利用OKD软件计算两种系统对控制指令的响应时间，将其作为检验系统响应性能的指标，随机抽取7次实验两种系统响应时间如下表所示。

表1两种系统控制指令响应时间对比

从上表中数据观察可以发现，此次设计系统对于控制指令的响应时间比较快，最短为0.011ns，说明此次设计系统可以实现对船闸电气设备的实时控制；而传统系统控制指令响应时间最快仅为4.161ns，远远大于设计系统，因此实验证明了此次设计系统在响应速度方面优于传统系统。

4结束语

针对船闸PLC控制需求，此次应用MCGS组态控制技术设计了一套新的控制系统，并以现场测试的方式验证了该系统具有良好的响应性能，能够对船闸PLC实时控制，有效提高了船闸PLC控制系统响应时间，实现了对传统系统硬件和软件的优化与完成，同时也为船闸电气设备稳定运行提供了良好的技术支撑。

参考文献

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[5] 宋莹莹. 基于PLC及组态技术的恒温控制系统开发探讨[J]. 河北农机,2020(10):38-39.

作者简介：

周志西（1967.03.21）性别男 籍贯：扬州 民族：汉 学历： 本科 职称：高级工程师 研究方向：电气、电力自动化控制