MCGS 在工业锅炉温度监测装置中的设计*

刘家尧， 王 青， 周丽丽， 肖 云， 陈学佳

（南通理工学院电气与能源工程学院，江苏 南通 226002）

温度监测系统被广泛应用于工业生产中， 且在农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。在其发展期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对温度监测精度要求的不断提高， 温度监测系统的监测技术得到了迅速发展。 当前比较流行的温度监测系统有基于单片机的温度监测系统， 基于PLC 的温度监测系统等， 本文提出了一种MCGS 在工业锅炉温度监测装置中的设计[1-6]。

1 温度传感器简介

由于温度测量系统是许多生产企业必备的基本装置，特别是电热、热处理、电炉冶炼、炉衬耐火材料等行业更是广泛而普遍的使用，为了确保其温度示值准确可靠，对测温系统进行定期或不定期的计量检测是十分必要的。 因而本设计选用T10S-B-HW 温度传感器，它是一款高精度红外线测温变送器，防护性能强，外形美观小巧，接线简单，便于安装，而且具有超强抗干扰能力、响应速度快、灵敏度高、精确度高、一致性好和非接触测量等特点。 RS485 接口，通信距离可达1 200m。 可以实时监控多个现场的环境， 因此可以广泛应用于通讯机房、 智能楼宇、厂房车间、仓库、药库、博物馆、实验室和高压机柜等场所。 所有通讯回路都遵照主/从方式，依照这种方式，数据可以在一个主站和多个子站之间传递。 任何一次通讯都不能从子站开始。 信息传输方式为异步方式，字节格式为起始位1 位， 数据位8 位， 停止位1 位， 无校验。 符合MODUBS RTU 协议标准，默认波特率为9 600，地址为1。

2 MCGS 的组态设计

2.1 MCGS 组态软件介绍

MCGS 组态软件专门应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件，MCGS 嵌入版包括组态环境和运行环境两部分， 它的组态环境能够在基于Microsoft 的各种32 位Windows 平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE 中运行。适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。 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，在自动化领域有着广泛的应用。此外，MCGS 嵌入版还带有一个模拟运行环境，用于对组态后的工程进行模拟测试， 方便用户对组态过程的调试。 同时MCGS 组态软件有如下几个主要功能：

1） 简单灵活的可视化操作界面。MCGS 嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS 嵌入版的组态工作既简单直观，又灵活多变。

2）实时性强且有良好的并行处理性能。MCGS 嵌入版是真正的32 位系统， 充分利用了32 位WindowsCE 操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使嵌入式PC 机广泛应用于工程测控领域成为可能。 例如，MCGS 嵌入版在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期内进行非关键性的工作，实现并行处理。

3）丰富生动的多媒体画面。 MCGS 嵌入版以图像、图符、报表、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等相关信息；用大小变化、颜色改变、明暗闪烁、移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果；对图元、图符对象定义相应的状态属性，实现动画效果。 MCGS 嵌入版还为用户提供了丰富的动画构件，每个动画构件都对应一个特定的动画功能。

4）完善的安全机制。MCGS 嵌入版提供了良好的安全机制，可以为多个不同级别用户设定不同的操作权限。 此外，MCGS 嵌入版还提供了工程密码功能， 以保护组态开发者的成果。

5）强大的网络功能。 MCGS 嵌入版具有强大的网络通讯功能，支持串口通讯、Modem 串口通讯、以太网TCP/IP 通讯，不仅可以方便快捷的实现远程数据传输，还可以与网络版相结合通过Web 浏览功能，在整个企业范围内浏览监测到所有生产信息，实现设备管理和企业管理的集成。

6）多样化的报警功能。MCGS 嵌入版提供多种不同的报警方式， 具有丰富的报警类型， 方便用户进行报警设置，并且系统能够实时显示报警信息，对报警数据进行应答，为工业现场安全可靠地生产运行提供有力的保障。

7）实时数据库为用户分步组态提供极大方便。 MCGS嵌入版由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成， 其中实时数据库是一个数据处理中心， 是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区，是整个系统的核心。 各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。 在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干。

总之，MCGS 嵌入版组态软件具有强大的功能， 并且操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。 同时使用MCGS 嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。

2.2 锅炉温度监测装置设备窗口

在设备窗口里添加通用串口父设备及Modbus RTU协议，具体参数设置如下：

1） 连接上位机的主通信接口，采用标准串行通讯口，使用接线端子。

2） 信息传输方式为异步方式， 字节格式为起始位1位，数据位8 位，停止位1 位，无校验。

3） 数 据 传 输 速 率1 200b/s、2 400b/s、4 800b/s、9 600b/s、19 200b/s 可选，缺省为9 600b/s。

串口父设备基本属性的设置是在串口父设备中的特点来完成，完成如图1 所示。

2.3 莫迪康Modbus RTU

在设备通道，双击莫迪康Modbus RTU，进入设备编辑窗口，先删除全部通道，点击设备属性那一栏中的设置设备内部属性而后便会在右下角出现三个小点，点击小点便会出现莫迪康Modbus RTU 通道设备属性窗口，单击“增加通道”按钮，弹出增加通道对话框，选择寄存器类型“【4区】输出寄存器”、数据类型“16 位无符号二进制”、寄存器地址“1”、通道数量“1”、操作方式“读写”，设置完成点击“确认”，退出增加通道对话框，点击快速连接变量，变量连接方式选择默认设备变量链接，如图2 所示，点击“确认”。

2.4 锅炉温度监测装置用户窗口设置

在用户窗口中新建窗口，进入窗口，选中工具箱中的“位图”，在动画组态页面出现十字形的光标，在页面画出任意形状，鼠标右击画出的形状，选择“装载位图”，在文件夹中选择准备好的图片， 并将装载好的图片调制合适大小，即完成背景设置。标题的设置选中工具箱中的“标签”，在“动画组态”窗口出现十字形光标，在窗口画出矩形，双击画出的图案，出现“标签动画组态属性设置”对话框，在属性设置界面勾选“特殊动画链接”中的“闪烁效果”，并且在“扩展属性”界面在文本框中输入想要的标题。 在“闪烁效果”界面中表达式那一栏中填入“1”，便可使标题不断地闪烁。

温度显示界面的设计选中工具箱中的“标签”，在动画组态页面出现十字形光标，在页面画出矩形，双击画出图案，出现“标签动画组态属性设置”对话框，在“输入输出连接”中勾选出显示输出，出现“显示输出”界面，进入“显示输出”界面，在表达式那一栏中点击“？ ”，连接在莫迪康Modbus RTU 中设置的读写4WUB0001 通道。 “输出值类型”选中“数值量输出”。

实时曲线的制作选中工具箱中的“实时曲线”按钮，在“动画组态页面”中画出适当大小的图形，双击画出的图形，出现“实时曲线构件属性设置”对话框，“基本属性”“标签属性”的内容设置视情况而定。 由于要显示实时温度曲线，所以要在“画笔属性”界面中“画笔对应的表达式和属性”栏目中曲线1 后点击“？ ”，连接在莫迪康Modbus RTU中设置的读写4WUB0001 通道， 用户界面设置效果如图3 所示。

图3 用户界面设置

3 锅炉温度监测装置软硬件联调

电脑模拟运行： 通用串口父设备串口号须与当前电脑串口号一致，工程组态完成后，点击菜单栏下载按钮或按F5，进入“下载配置”对话框。选择“模拟运行”，点击“工程下载”，下载完成，点击“启动运行”，即可运行工程，

MCGS 触摸屏运行： 将串口父设备串口号改为COM2，工程组态完成后，点击菜单栏下载按钮或按F5，进入“下载配置”对话框，点击“制作U 盘综合包”，然后将U盘插入触摸屏的USB 口对进行工程的下载更新。 在连接信号线时， 无需将信号线接入485 信号转换器中进行转换，只需要接7 正8 负，走485 通讯，接入电源即可运行工程，便会测出温度，效果图如图4 所示。

图4 MCGS 触摸屏运行效果图

4 结束语

本文以工业锅炉温度为被测对象，从监控体系上采用MCGS 监控软件通过上位机实施监控，可获得较好的检测精度和稳定性，具有重要的工业应用价值。 温度传感器采用的是高精度红外探头， 能够更加精确的测量出温度值，其测量精度：±0.5℃、测量分辨率：0.1℃，而且系统实用性及可靠性高，由于其体积小便于安装，用户使用更加方便，在工业生产中有一定的实用价值。