摘 要：在(zai)進(jin)行(xing)淮(huai)河(he)幹(gan)流(liu)正(zheng)陽(yang)關(guan)至(zhi)田(tian)家(jia)庵(an)段(duan)河(he)工(gong)模(mo)型(xing)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)與(yu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)研(yan)製(zhi)工(gong)作(zuo)中(zhong)，我(wo)們(men)首(shou)次(ci)將(jiang)工(gong)控(kong)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)於(yu)大(da)型(xing)河(he)工(gong)模(mo)型(xing)試(shi)驗(yan)，取(qu)得(de)了(le)很(hen)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)。本(ben)文(wen)將(jiang)結(jie)合(he)該(gai)模(mo)型(xing)試(shi)驗(yan)中(zhong)自(zi)動(dong)測(ce)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)研(yan)製(zhi)工(gong)作(zuo)，對(dui)MCGS組態軟件的特性及其在大型河工模型試驗中的二次開發應用等內容作一簡要的介紹。

關鍵詞：組態軟件； 河工模型試驗；自動檢測與控製
；開發應用

1 引言

　　suizheweixingjisuanjijishuhezidongkongzhijishudebuduanjinbuyufazhan
，xuduolingyuzhongdouyinrulejisuanjizidongjianceyukongzhijishu，erqiesuizhegelingyuzhongyanjiuneirongdebuduanshenruyufazhan

，duijisuanjizidongcekongxitongdeyaoqiuyeyuelaiyuegao。

　　在zai非fei恒heng定ding流liu的de大da型xing河he工gong模mo型xing試shi驗yan中zhong，由you於yu要yao對dui其qi入ru流liu和he出chu流liu及ji沿yan程cheng水shui位wei與yu流liu速su等deng進jin行xing實shi時shi的de數shu據ju采cai集ji與yu控kong製zhi，所suo以yi大da都dou需xu要yao采cai用yong計ji算suan機ji自zi動dong檢jian測ce與yu控kong製zhi枝zhi術shu[1,2]。目mu前qian在zai大da型xing的de河he工gong模mo型xing試shi驗yan中zhong，計ji算suan機ji自zi動dong測ce控kong係xi統tong中zhong的de測ce控kong軟ruan件jian大da都dou是shi由you軟ruan件jian開kai發fa人ren員yuan用yong各ge種zhong編bian程cheng語yu言yan通tong過guo編bian製zhi大da量liang的de指zhi令ling和he代dai碼ma來lai實shi現xian的de，其qi工gong作zuo量liang大da、成本高、周期長、tongyongxingcha。weilegaibianzhezhongzhuangkuang
，womenzaihuaiheganliuzhengyangguanzhitianjiaanduanhegongmoxingzidongjianceyukongzhixitongdeyanzhigongzuozhong
，shoucichangshiyinrugongkongzutairuanjianjishu，qudelehenhaodexiaoguo。

　　組zu態tai軟ruan件jian是shi近jin年nian來lai在zai工gong業ye自zi動dong化hua領ling域yu興xing起qi的de一yi種zhong新xin型xing的de軟ruan件jian開kai發fa技ji術shu，開kai發fa人ren員yuan通tong常chang不bu需xu要yao編bian製zhi具ju體ti的de指zhi令ling和he代dai碼ma，隻zhi要yao利li用yong組zu態tai軟ruan件jian包bao中zhong的de工gong具ju，通tong過guo硬ying件jian組zu態tai（硬件配置）

、數據組態
、圖形圖像組態等工作即可完成所需應用軟件的開發工作，它具有二次開發簡便


、開發周期短
、通用性強、可ke靠kao性xing高gao等deng優you點dian。在zai大da型xing河he工gong模mo型xing試shi驗yan中zhong引yin入ru組zu態tai軟ruan件jian技ji術shu，可ke使shi用yong戶hu避bi開kai複fu雜za的de計ji算suan機ji軟ruan件jian代dai碼ma編bian製zhi問wen題ti，集ji中zhong精jing力li解jie決jue好hao試shi驗yan本ben身shen的de問wen題ti
，按an照zhao試shi驗yan係xi統tong的de要yao求qiu
，組zu態tai配pei置zhi出chu高gao性xing能neng、高可靠性和高度專業化的測控軟件係統。

2 MCGS組態軟件簡介

　　MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基於Windows95/98/NT操作係統，可用來快速構造和生成上位機監控係統的組態軟件包，它為用戶提供了從設備驅動、數據采集到數據處理、流程控製、動畫顯示
、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和操作工具。MCGS組態軟件具有多任務
、多線程功能，其係統框架采用VC++編程，通過OLE技術向用戶提供VB編程接口，提供豐富的設備驅動構件、動畫構件

、策略構件,用戶可隨時方便地擴充係統的功能。

　　MCGS的主要特性如下：

　　(1) 提供豐富的設備驅動程序 通過Active DLL把設備驅動掛接在係統中
，配置簡單

、速度快
、可靠性高。

　　(2) 提供強大的網絡功能 MCGS強大的網絡功能可把TCP/IP網
、485/422/423網、Modem網結合在一起構成大型的監控係統和管理係統。

　　(3) 提供開放的OLE接口 MCGS以OLE自動化技術為基礎的開放式擴充接口允許用戶使用VB來快速編製各種設備驅動構件
、動畫構件和各種策略構件，通過OLE接口

，用戶可以方便地定製自己特定的係統。

　　MCGS工控組態軟件係統包括組態環境和運行環境兩大部分，用戶所有的組態配置過程都是在組態環境中進行的，用戶組態後可生成一個“組態結果數據庫”的文件。MCGS的運行環境是一個獨立的運行係統
，它能按照“組態結果數據庫”中的組態方式進行各種處理
，完成用戶組態設計的目標和功能。

3 MCGS在大型河工模型試驗中的應用

3. 1 正淮段河工模型試驗任務及內容

　　淮河幹流正陽關至淮南河段長78.7km,涉及安徽省四個縣市，沿程分布有五個行洪區。該河段分汊多、河床彎曲、衝淤變化大


，尤其是鳳台段，卡口束水、zushuiyanzhong，xinghongnengliyanzhongbuzu。zhongdengyishanghongshuibixuqiyongxinghongqufuzhuxinghong
，shuiliuliutaijiqiwenluanfuza，xinghongxiaoguocha
，shihuaiganzhongyouhedaozhengzhidezhongdianhenandian。

　　對該段河道整治
，規劃上提出了開分洪道
、退堤
、切灘、全線或局部疏浚河道等不同方案和組合，為驗證各方案的經濟、技術合理性，特進行動床河工模型試驗。

模型長150m , 最大寬度36m , 模型平麵比尺Lr=500，垂直比尺Hr=80

，采用十字板梅花加糙。試驗中的水位
、流量
、流速
、口門、尾門、含沙量、地形等全部實行自動量測與控製。

　　由於該河段有多個行蓄洪區
，洪水的非恒定流特征十分明顯，試驗按實測的水位 流量過程進行控製
，比常用的階梯簡化過程更符合實際情況。

3. 2 正淮段河工模型試驗自動檢測與控製係統

　　根據試驗任務和其對測量控製的要求
，正淮段河工模型試驗自動檢測與控製係統的功能如下：

（1） 入流控製 該模型試驗要求有兩種入流控製方式

，一種是用“電動調節閥”加“電磁流量計”組成的閉環控製係統
，用於對渾水入流進行控製

；另一種是采用電動量水堰
，即堰上水頭閉環控製係統
，用於對清水入流進行控製。

　　為了使入流控製可靠準確，采用了增量式PID控製法。對於典型的PID控製
，其控製式為

(1) 式中 u為輸出函數，Kp為比例係數
，Ti為積分時間常數
，Td為微分時間常數，e為給定量與輸出量的偏差。

對①式進行數字化離散處理後，可得到增量式PID算式

ΔuI＝Kp［eI－ei-1＋(T/Ti)eI＋Td/T(eI－2ei-1＋ei-2)］

(2) 式中 Δui為增量輸出
，T為采樣周期
，ei為當前的差值，ei-1為ei前一次的差值，ei-2為ei-1前一次的差值。

　　（2）沿程數據采集 在試驗過程中
，自動對沿程的17點水位、4個斷麵共40點流速、4點含沙量和兩個斷麵地形進行實時數據采集。

　　（3）口門控製 該試驗要求能用兩種方式對行洪口門進行控製，一種是按水位過程進行控製，另一種是按時間進行控製。沿程口門共13處
，最大單門寬度為3.6m。

　　（4）尾水控製 試驗過程中，需要對尾水的水位過程線或流量過程線進行實時控製，與入流控製相似
，在尾門控製中也采用了增量式PID控製方式。

　　正淮段河工模型試驗自動檢測與控製係統的硬件組成框圖如圖1所示。

3.3 MCGS在正淮段河工模型測控係統中的組態過程

　　根據正淮段河工模型試驗對自動測控係統的要求，在選擇好相應的硬件設備
，如A/D卡、D/I卡、D/O卡後，即可用MCGS組態軟件對自動測控係統進行應用軟件係統的組態，也就是在MCGS工控組態軟件的基礎上進行二次開發，其具體的組態過程簡述如下：

　　（1）係統菜單和係統參數組態 在MCGS的“主控窗口”中，按模型試驗對自動測控係統的要求，對其係統菜單和係統參數進行定義和設置。

　　（2）設備構件的組態 按此自動測控係統中的硬件配置情況，在MCGS的“設備窗口”中對水位儀、A/D卡、I/O卡等進行設置和組態。

　　（3）用戶界麵的組態 按模型試驗的要求和用戶的習慣，在MCGS的“用戶窗口”中用MCGS的工具進行係統運行封麵和主控界麵的設計組態。

　　（4）實時數據對象的組態 按此模型試驗對其自動測控係統的要求， 在MCGS的“實時數據庫窗口”中分別對有關的數據和變量等進行定義和設置。

　　（5）運行策略的組態 按該模型試驗對自動測控係統的運行要求
，在MCGS“運行策略”窗口中，可分別對係統的“啟動策略”、“循環策略”、“存盤策略”
、“口門策略”等進行設置和組態。

　　在完成上述的各項組態設置後，即可生成一個適用於該模型試驗的自動測控應用軟件係統

，其組態後的“用戶窗口”如圖2所示。

3.4 應用係統的運行

　　在MCGS的組態環境中完成上述的各項組態工作之後，係統可生成一個適用於該模型試驗的“組態結果數據庫”，此後即可在MCGS的運行環境中對上述生成的應用軟件係統進行運行調試
， 此自動測控係統的運行結果如圖3所示。

4 結束語

　　congzhenghuaiduanhegongmoxingshiyandeshijiyingyongqingkuanglaikan

，zaidaxinghegongmoxingshiyanzhongyinruzutairuanjianjishushikexingde，erqiehaijuyouhenduomingxiandeyoushi，ruxitongpeizhilinghuo、開發周期短
、通用性強
、可靠性高等。

　　目前工控組態軟件發展很快，國內外的許多軟件廠商都先後推出了許多工控組態軟件，如國外的FIX、WINCC、GENIE等；國內的“組態王”
、“MCGS”、“虎翼”等，從各種組態軟件的特點和開發方法及其功能構件上來看，由於MCGS工控組態軟件具有PID設置、曲qu線xian跟gen蹤zong和he便bian於yu外wai擴kuo等deng功gong能neng
，比bi較jiao適shi宜yi於yu在zai大da型xing河he工gong模mo型xing試shi驗yan中zhong應ying用yong。相xiang信xin隨sui著zhe工gong控kong組zu態tai軟ruan件jian技ji術shu的de不bu斷duan完wan善shan與yu發fa展zhan，組zu態tai軟ruan件jian必bi將jiang會hui在zai水shui利li水shui電dian科ke研yan中zhong得de到dao進jin一yi步bu的de開kai發fa應ying用yong