基于MCGS水库闸门监控系统人机界面设计
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根据水库闸门的控制要求，利用MCGS组态软件完成水库闸门的组态监控系统人机界面设计，在软件组态环境中，构造实时数据库，设计人机界面，界面设计能够实现对系统控制流程的监控、参数设定和报警显示、记录等功能。通过组态策略窗口中的“脚本程序”功能构件，可在模拟运行环境中，采用模拟数据的方法，完成工程运行及调试。
1  概述
在水库闸门监控系统中，通过PLC和组态监控软件实现的分布式控制系统，能够实现闸门的集散控制和监视。实现了真正的“无人值班，少人看守” 的运行模式，达到了对水库闸门远程监控的目的。其中，
基于MCGS水库闸门监控系统人机界面的设计，就是根据水库闸门控制系统的监控要求，利用MCGS组态软件对工程项目的人机界面进行设计，在触摸屏上实现对闸门控制系统运行状态的监视和控制，实现人机交互功能。
2  水库闸门监控系统控制要求
水库闸门控制主要由就地控制和远程控制来实现的，通过控制启闭电动机的正反转来控制闸门的上升和下降。闸门控制均采用现地操作和远方操作两种方式，互为闭锁，在现地切换。
控制要求如下：
1)闸门提升：根据控制命令可从任何位置开始提升闸门至全开位置或收到停门命令后停门；
2)闸门下降：根据控制命令可从任何位置开始降落闸门至全关位置或收到停门命令后停门；
3)闸门停止：根据控制命令停止闸门动作，保持当前状态；4)闸门开度控制：根据给定开度设置，使闸门从任何位置开至或关
至给定开度位置，图1为其控制流程图。
图1 水库闸门开度控制程序流程图
首先将当前开度值和上位机闸门设定值传给VW950判断闸门开度值是否在合适的范围内，如果在合适的范围内闸门才执行开启和关闭的动作。闸门要上升和下降就必须判断闸门上升和下降的预备条件（如：
电源状态、下降或上升状态、上限位或下限位等）当满足预备条件才能够使闸门安全动作。然后通过判断控制命令执行相应的上升或下降控制输出（刘俊伟，基于PLC的水库闸门远程监控系统，计量与测试技术，2007年第4期）。
5)水库水位监测：实时监测水库水位高度的变化，并在人机界面中动态显示出来。
6)水库水位报警：当水库水位超出以上控制范围时报警，并打开水库闸门。
7)闸门越限报警及保护：为防止闸门正常运行过程中，可能会出现闸门开度达到最大而仍然继续开启的情况，通过设置一个行程开关限制触点，当PLC检测到该限制开关触点动作后，断开闸门控制回路，控制闸门立即停止开启；同样，当闸门关闭时，也设置一个行程开关限制触点，发生越限时使闸门停止工作。从而起到越限报警和保护的作用。
8)数据报表输出：将水库闸门控制系统中的水库水位、闸门开度等数据，生成实时报表和历史报表，供数据显示、查询、分析和打印。
9)曲线显示：生成水库水位实时数据和历史数据变化的相应曲线，发现数据的变化规律。
3  水库闸门监控系统人机界面设计
监控系统中的人机界面设计，采用北京昆仑通态科技有限公司的MCGS组态软件，实现对水库闸门系统的集散控制，并对水库闸门控制系统中的闸门工作状态、水库水位、闸门开度等数据进行监控，实现参数设定、报警、报表显示，提供完整的数据统计和各种分析图表。3.1  用户登录窗口界面
将组态工程项目下载到触摸屏运行环境中时，首先运行的是用户登录窗口界面，如图2（a）所示，当用户通过该窗口切换菜单，需要进入其它监控画面时，会出现用户登录对话框，如图2（b）所示，在对话框中，用户需输入正确的用户名和密码才能进入所选择的其它窗口界面。
组态工程项目中设置了“用户级”、“ 操作员级”和“管理员级”三个级别，构成了监控系统的权限，不同用户级别对应的操作权限如下：用户级仅能浏览界面而不能进行修改，其功能为查看系统设备的运行情况，为最低级别权
限；操作员级在拥有最低级别权限的同时，能够对设备进行
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启停控制和过程控制，但不具备管理员级的更高级权限；管理员级权限
最高，同时还具有报警处理、消息归档、权限分配等权限。
监控系统软件图2 用户登录窗口界面
3.2  闸门运行监控界面
在用户登录对话框中输入的正确的用户名及密码后，选择菜单中的主控界面，可进入闸门运行监控界面，如图3所示。在闸门运行监控界面中，通过实时采集的数据变化，将系统的运行状态通过动画的效果直观地表现出来。操作人员可通过主控窗口“操作台”的画面按钮，对水库闸门进行远程升降控制。并对闸门的升降、上下极限位置、启闭电动机的启动过程及过载、闸门荷载超载、系统控制权、急停等运行状态进行
监视。同时实现了对闸门开度和闸门载荷等运行参数的实时监视。
图3 闸门运行监控界面
3.3  报警窗口界面
自然情况下，偶尔会发生控制参数的变化超出系统正常的控制能力范围，因此对报警显示构件在报警用户窗口中进行组态，构成了组态监控报警信息显示系统界面的设计。
当水库闸门控制系统在运行中出现故障时，在计算机监控站和远程 PLC 监控站的报警界面中会显示故障信息及故障的站号，图4为MCGS报警窗口界面。
报警界面由“实时报警”、“历史报警”、“修改报警限值”、“故障指示灯”和“报警处理操作”五个部分组成。“实时报警”和“历史报警”分别显示实时和历史的报警信息；当水库闸门控制系统运行方式发生改变时，用户可根据实际需要修改报警上、下限值，可通过组态MCGS函数！setAlmValue()来实现。报警故障灯给出灯光信号，提醒运行人员注意。故障处理后，通过报警复位按钮，解除报警状态。
当组态了MCGS实时数据库中的数据对象的报警属性后，MCGS对数据进行记录和处理，当数据对象超过设定值时，实时数据库会确定相应的数据对象是否应该报警或产生的报警，若产生报警，会自动将数据对象超限情况存储
在报警缓冲区中，通过报警窗口中的报警浏览构件，将报警缓冲区中的报警事件集中显示出来。报警事件发生时，在报警窗口中，可按照设定的过滤条件实时显示出来。（MCGS组态软件培训
教程，北京昆仑通态自动化软件科技有限公司，2003年）。
图4  报警窗口界面
3.4  报表窗口界面
报表窗口界面由“实时报表”、“历史报表”两部分组
成。如图5所示。
图5 报表窗口界面
实时数据报表将当前时间的数据变量按表格形式显示和打印。实时数据报表可通过组态MCGS中自由表格构件来实现实时数据的报表显示。历史数据报表从历史数据库中提取数据记录，
以表格的形式显示历史数据。可通过MCGS中“历史表格”构件或“存盘数据浏览”构件来实现对历史数据的报表显示。
在工业控制系统中，数据报表必不可少。能够反映出生产过程的实时情况，也能够保存、查看长期的生产过程中的数据，使得管理人员实时掌握和分析生产情况，对生产进行优化。
4  结束语
基于MCGS的水库闸门控制系统的人机界面，人机交互友好，实时显示了系统的工作过程，为操作人员提供了系统运行状态的监视和控制窗口界面。报警功能安全可靠，控制能力强，报表应用灵活，便于水库闸门的管理及水位控制。提高了系统的自动化水平。
东莞职业技术学院横向项目：高可靠性水雨情实时监控一体机技术研究，项目编号：2016PH07。
作者简介：王海波（1972—），高级工程师。

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