基于MCGS组态软件的人机界面在高压变频器监控系统

授权。mcgs工控组态软件系统包括组态环境和运行环境两大部分，用户所有的组态配置过程都是在组态环境中进行的，用户组态后可生成一个“组态结果数据库”的文件。mcgs的运行环境是一个独立的运行系统，它能按照“组态结果数据库”中的组态方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。mcgs软件的组成如图1所示。

3 变频器监控系统的硬件组成

变频器监控系统主要由hmi、打印机、变频控制柜（主要包括模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、光纤触发模块、ups电源和一些通讯电缆等）、plc组成，其画面如图2

所示。hmi作为监控中心，将变频器所有的运行数据和参数利用串行口通讯方式（rs-485），经屏蔽双绞线送到hmi中，在人机界面上进行实时显示；hmi也可下达指令来控制变频器的启动、停止、复位等。这样就完成了对所有数据的采集传输及命令传送，同时，也可完成管理级功能，如局域网的管理任务、形成管理部门所需数据的记录报表、统计报表等。

各部分说明如下。

（1）变频控制柜，是整个系统的控制核心，具有高可靠性、低噪声、高节能、保护功能完善，内建rs-485串行通信接口，且rs-485串行通信协议对用户公开等特点。

（2）plc作为辅助控制单元，也是比较重要的部分，选用西门子s7-200。利用其通信指令编写程序，然后下载到plc，把它和hmi串行通信接口相连接，可实现对plc设备的实时控制与指示。

（3） 人机界面采用北京昆仑通态的tpc1063e，彩色10.4in。

（4） rs-485串行通信方式，rs-485采用平衡发送接收方式，它具有传输距离长、抗干扰能力强和多站能力的优点。

4 人机界面的特点功能与画面设计

4.1 人机界面的特点

人机界面是新一代高科技可编程终端，具备与各品牌plc连线监控能力，适于在恶劣的工业环境中应用，可代替普通工控计算机。其主要特点有：

（1）画面容量大，画面规划简单；

（2）全中文操作软件，适用于windows95/98/nt等环境，指令丰富，编程简单；

（3）交互性好，抗干扰能力强，通信可靠性高；

（4）自动化程度高，操作简单方便、故障率低、寿命长、维修量少。

4.2 人机界面的主要功能

（1） 设计者可根据需要编辑出各种画面，实时显示设备状态或系统的操作指示信息；

（2） 人机界面上的触摸按键可产生相应的开关信号，或输入数值、字符给plc等设备进行数据交换，从而产生相应的动作，控制设备的运行；

（3） 可多幅画面重叠或切换显示，显示文字、数字、图形、字符串、警报信息、动作流程、统计资料、历史记录、趋势图、简易报表等；

（4） 支持密码和用户程序保护功能。

4.3 人机界面的画面设计

本系统人机界面所有画面均由mcgs全中文组态软件进行设计，有主画面、参数设定、曲线画面、历史数据、报警记录和帮助等画面，经mcgs软件编译无误后，从个人电脑中下载到人机界面即可使用。人机界面与变频控制柜之间通过rs-232方式进行连接，与plc之间通过rs-485方式进行连接。由控制柜对人机界面进行读写操作，从而实现了对变频器的操作以及变频器状态的显示。plc读人机界面状态显示区中的数据，得到当前设备运行和报警的情况，从而做出相应的处理。

4.3.1 系统的组态

具体组态过程如下：

（1） 用户窗口组态：设置工程的人机交互界面，如系统的主控界面、动画、报表、趋势曲线等。

（2）主控窗口组态：本窗口为工程主窗口。用户窗口组态完成后，在主控窗口中，通过对系统菜单和参数的定义和设置来调度、管理用户窗口的打开或关闭。

（3）实时数据库组态：工程组态各数据交换处理的核心部分，将mcgs的各部分有机地连成一体。根据设计的要求，在mcgs的实时数据库窗口中对创建数据对象的基本属性、存盘属性、报警属性等进行定义和设置。

（4）设备构件组态：这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。在基本属性中设置plc的地址和通信方式等；在通道连接窗口中，输入通道和实时数据库中的数据对象连接起来；添加虚拟通道，用于连接可在线调整的系统参数；在数据处理窗口，设置数据处理方法，如滤波、工程转换（即把采集进来的数据或输出的数据转换为具有实际意义的工程数据），即通过在设备窗口中对数据的预处理便可得到所需要的数据类型。

（5）运行策略组态：完成工程运行流程的控制。根据运行策略的不同作用和功能，mcgs把运行策略分为启动策略、退出策略、循环策略、用户策略、报警策略、事件策略、热键策略共7种，每种策略都由一系列功能模块组成。由于该系统侧重