浅析MCGS组态软件在冷链物流中的应用

摘要：针对目前人们对食品品质的要求越来越高，大中型冷库作为冷链中最重要的一个环节，货物存储温度的实时监控就显得越来越重要。在此，我们探讨一下组态软件在冷库中的应用；讨论上位机与PLC之间的连接，给出PLC网络的构成及通信协议；以大中型冷库为例对其监控系统的设计进行简要分析。

关键词：MCGS组态软件 PLC 冷链物流

引言：

随着工业控制技术的不断发展和计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，组态软件应运而生。近年来，冷链物流在食品行业中广泛应用，冷库作为冷链物流的一个重要环节，在食品生产的质量安全中起着关键作用。在大力发展冷链物流的国家战略下，组态软件的监控在冷库中的应用也越来越普遍。

对于大型物流园或者是大型肉类食品生产厂家来说，冷库数量多，且比较分散，在每个库房门口都放置一个温度记录仪，不利于集中管理。基于大型物流冷库中冷冻设备的自动化控制系统，我们采用计算机作为系统主机，与数据采集控制器进行通讯，集中采集监测各库温度，采用组态软件进行二次开发，具备温度实时显示、设备动画显示、趋势曲线、实时和历史数据查询、报表输出及打印等功能，实现多间低温冷库温度的集中统一管理。并通过组态软件的网络应用，达到网络远程监控的目的，这样大大提高了冷库运行的可靠性和自动化水平。

1、冷链物流库监控系统的功能及组成

监控组态软件一般有三种：HMI/MMI/SCADA，即人机界面/扫描报警控制数据库软件。组态软件具有如下特点：（1）使用简单，用户只需编写少量自己所需的控制算法代码，甚至可以不写代码；（2）运行可靠，用户在组态软件平台上开发出来的应用系统可以长期连续运行可靠，运行期间可以实现免维护；（3）提供数据采集设备的驱动程序，把控制现场的采集数据集中到计算机中，并把运算的控制结果送回到控制现场的执行机构中；（4）提供自动化应用系统所需的通用监控软件的组件；（5）强大的图形设计工具及报表的生成；（6）远程网络监控功能。

1.1监控系统的功能

物流冷库监控系统是通过专用数据采集元件或设备，将冷库内的温度信息、设备运转和报警情况采集到监控计算机内，通过用MCGS组态软件的处理，将冷库内的信息以图表或数值的方式反映给库管员，以达到全面了解库内实时信息的目的，监控内容通常包括：（1）制冷机组异常情况报警；（2）冷库内温度变化；（3）冷库内设备（如冷风机，速冻隧道等）的运转情况。

1.2 监控系统的组成

物流冷库监控系统通常由以下设备和软件组成：

（1）奔腾以上计算机，Windows98/2000/xp

操作系统；

（2）MCGS组态软件及加密狗；

（3）温度传感及变送器；

（4）通信模块；

（5）模拟量转换模块

2、物流冷库监控系统的建立

应用MCGS组态软件实现对物流冷库实时监控，监控计算机通过RS-232端口以MODBUS协议与PLC建立连接，各PLC之间的通信采用PLC专用网络。

2.1 监控软件的选择

系统上位机部分采用MCGS组态软件来实现。它为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成实时数据采集、历史数据处理、温度曲线动画显示和报表打印功能。MCGS组态软件系统包括组态环境和运行环境两部分。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而单独运行在监控计算机上。

2.2 MCGS组态软件应用

以笔者所做的一个集中监控项目为例，简单介绍一下监控系统的设计及应用。

2.2.1 冷库项目自动化控制系统简述及要求

（1）系统简述：各冷间用循环风机吹送冷风，其中1～8#库是冻结库，每个库3台冷风机；8～16#库是冷藏库，每个库3台冷风机，共计48台冷电机。每四个库用一个PLC进行集中控制。控制系统根据工艺要求自动控制各个冷间温度波动范围、冲霜过程、冷风机、供液电磁阀以及电子膨胀阀等设备的启停。

（2）要求：a实时监测16间低温冷库的温度，并进行各库温度的上下限报警功能；b可人工校准温度，设有各温度的偏差修正值；c显示各库温度的实时值、实时曲线、历史曲线、实时报表、报表打印以及历史数据查询等功能。

2.2.2硬件配置及实现方法

监测系统的硬件包括：微型断路器、温度传感器和温度变送器、温度显示器、A/D转换模块、PLC、PLC通讯模块以及信号转换模块等。系统配置图如图所示：

由于低温冷库的温度范围在-20～-40℃之间，温度较低。在选择温度传感器时，应考虑使用环境、测量范围、输出信号、抗干扰能力和方便安装等问题。传感器选用一体化封装的PT100。该传感器整体密封好，抗干扰能力强。工作环境为-80～80℃，很好地弥补了一般温度变送器不能用于低温环境及抗干扰能力的不足。测量范围为-50～50℃，精度为±0.5，将其接在温度显示及变送一体的CH6系列仪表，仪表安装在每个冷间的门口。输出信号为二线制4～20mA电流输出。并通过A/D转换器将电流信号转换为数字信号，输入到PLC，经过计算，将温度还原为十进制并通过PLC通讯模块，在集中监控组态软件界面中显示出来。通讯方式可根据需要选择RS-232或RS-485／422接口。对电源、通讯以及输入部分均有完备的保护措施，使得模块在应用中更加安全、稳定、可靠。该模块结构合理，便于现场安装和调试，适用于传感器信号的采集以及与上位机之间的数据传输。将16支温度传感器分别接至每个控制器的模拟量输入口，并将采集的温度实时数据输入PLC，通过通讯模块与RS-232端口，直接与计算机连接进行实时监测，实现温度集中监测。

2.2.3软件开发

上位监控主机采用联想计算机，软件采用昆仑通态网络版MCGS6.2对监测系统进行应用软件系统的组态开发，软件实现的功能主要包括安全机制、温度修正值设置、数据采集显示、温度趋势曲线、报表输出、数据库查询和网络监控7种功能。

2.2.4组态软件的网络功能

使用MCGS网络版组态软件，通过TP/ICP协议，可以在整个企业范围内，用网页浏览器方便地浏览到实时和历史监控信息，实现设备管理与企业管理的现代化集成。

2.2.5温度集中监测系统的运行试验效果

由北京市京科伦冷冻设备有限公司为安徽宿州肉类食品有限公司安装的全自动化冷库制冷设备项目，监控16间低温冷库集中管理的运行，其性能稳定可靠、安装简单、监测精度高、实时性及易操作性好，取得了良好的经济效益及社会效益。

结语：

利用MCGS组态软件所开发的多间低温冷库温度集中监控系统，实现各库温度的实时集中监测和管理，一方面需要的元器件少，主要以组态软件的二次开发来实现多种控制策略，具有较大的可修改性和扩展性，便于进一步升级，降低成本，提高系统的性价比；另一方面不仅适用于冷链物流库的集中监控，还可适用于自动化立体仓库、气调库等场所的温度实时数据集中采集监测和远程网络管理。组态软件的使用对推动冷链物流的大力发展，工业自动化和企业管理自动化进一步融合具有较大的现实意义。

参考文献：

[1]张惠生.MCGS在中小型自动化立体仓库监控系统中的应用研究【J】 北京建筑工程学院学报，2004，（20）4，21-25.

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