VOQ2—60双室油淬加压气冷真空炉上位机控制系统软件设计

任明杰　马慧

【摘 要】VOQ2-60双室油淬加压气冷真空炉，在我所科研生产中承担着重要的生产任务，近期该设备工控机出现无法开机故障，经检查发现其硬盘损坏，并且数据无法恢复，导致上位机控制系统软件丢失。经联系设备生产厂家，厂家告知该设备生产年限太久，已停产，当时的工程师已不在公司工作，没有备份软件，只能到现场根据设备特性重新做该设备的上位机控制系统软件，再进行现场调试，维修费用高，并且短时间内不能到现场，维修周期长。为了尽快恢复该设备的工作，我们决定自己设计该设备的上位机控制系统软件。

【关键字】智能仪表；组态软件；通讯

中图分类号： TH702 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）26-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.011

1 控制系统软件重新设计难点

在原有硬件的基础上进行设计存在着诸多难点，难点如下：

（1）相关智能仪表已停产，缺乏资料；

（2）需要寻找合适的组态软件，并掌握使用方法；

（3）原有上位机控制系统软件的功能未知。

2 控制系统软件重新设计思路

该设备的控制系统软件设计思路如下：

（1）分析设备使用说明书和电气原理图；

（2）现场查看设备电气控制系统硬件组成；

（3）了解设备的工艺控制流程；

（4）查找相关智能仪表说明书；

（5）分析上位机控制系统的功能；

（6）设计上位机控制系统软件。

3 控制系统软件设计过程

该设备的控制系统软件的设计过程如下：

（1）根据设备的使用说明书和电气原理图，分析该设备的工作原理，各电气控制器件和智能仪表的作用与功能；

（2）到现场查看电气控制系统的实际接线，相关控制器件与智能仪表的产品型号；

（3）向设备操作者了解该设备的的工艺控制流程和正常工作时需要进行的一系列操作步鄹；

（4）搜集相关智能仪表的操作手册，了解智能仪表与工控机相关的通讯接口协议；

（5）根据该设备的工艺控制流程和操作步骤，分析上位机控制系统需要实现的功能，为了便于用户的使用，增加一些之前没有的功能；

（6）采用MCGS工控组态软件，完成用户界面的设计和上位机控制系统功能的实现。

4 控制系统软件设计

4.1 通讯参数

MCGS通过串行口读写智能仪表FP21的全部参数和测量值。要使MCGS能正确的操作智能仪表FP21，必须设置构件的属性，首先FP21构件的设备地址必须和FP21的地址一致，其次FP21构件属于子设备构件，必须挂在串行父设备下才能有效工作，串行父设备的波特率和FP21的波特率要一致。

串口通信父设备的基本属性设置如下：

4.2 操作命令

需要用到的部分操作命令如下：

（1）读、写功能作用执行状态

读命令为！SetDevice（设备名，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变量，返回值为ON或OF。

写命令为！SetDevice（设备名，6，Write（E1，执行状态）），执行状态是一个字符型MCGS变量，可能的值有：RST，GUA，ADV， HLD，RUN，FIX，MAN，AT，CFM。

（2）讀、写程序执行曲线入口和入口步

读命令为！SetDevice（设备名，6，Read（E2，起始曲线号，起始步号）），起始曲线号，起始步号都是数值型MCGS变量。

写命令为！SetDevice（设备名，6，Write（E2，起始曲线号，起始步号）），起始曲线号，起始步号都是数值型MCGS变量。

（3）状态监控

SetDevice（设备名，6，Read（M1，OP，偏差DEV，程序剩余时间）），OP，偏差DEV，程序剩余时间都是数值型MCGS变量。

（4）读测量值

SetDevice（设备名，6，Read（D1，测量值PV，设定值SV，曲线号，步号）），测量值PV，设定值SV，曲线号，步号都是数值型MCGS变量。

（5）曲线的步参数

SetDevice（设备名，6，Write（S1，曲线号，步号，步的目标值SV，步的目标执行时间TIME）），曲线号，步号，步的目标值SV，步的目标执行时间TIME都是数值型MCGS变量。S2-S6的命令格式和S1的命令格式一样，只需将S1改成相应的S2-S6。

4.3 用户窗口

用户窗口有四个，分别为：运行界面、工艺参数设置界面、历史曲线和写入工艺确认窗口。

运行界面主要是实现工艺曲线程序的运行、复位和跳步，实现温控曲线的监控，当前炉温显示、当前工艺段显示、当前工艺段剩余控制时间显示。运行界面如下图所示：

图1 运行界面

工艺参数设置界面主要是实现工艺曲线各段落的温度、加热或保温时间和PID参数的设置。工艺参数设置界面如下图所示：

历史曲线主要实现历史工艺曲线的查询，历史曲线界面如下图所示：

写入工艺确认窗口主要是为了防止用户没有写入工艺参数就启动运行，导致使用上一次的工艺参数进行控制。写入工艺确认窗口如下图所示：

5 使用效果

该上位机控制系统软件经操作者使用几个月后，反应使用效果良好，原来的用户窗口只有一个，现在的用户窗口有四个，窗口简洁明了，操作方便，实时温控曲线可以和设计的工艺曲线进行实时对比，历史曲线查询可以查看以前的温控曲线，当前工作段监控可以直观的看到当前工艺曲线工作到第几段，剩余时间监控可以直观的看到当前工艺段的工作剩余时间、工艺曲线确认窗口可以防止用户没有写入工艺参数就启动运行，导致使用上一次的工艺参数进行控制，实时温控曲线、历史曲线查询、当前工作段监控、剩余时间监控、工艺曲线确认窗口等功能是以前软件没有的。