基于力控組態(tài)軟件的控制實(shí)例

1、 電控學(xué)院基于力控組態(tài)軟件的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 （系）： 電氣與控制工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 10級(jí)測(cè)控1班 姓 名： 張坡坡 學(xué) 號(hào)： 1006070127 2013年 4月 29日目錄1.力控組態(tài)軟件PCAuto.31.1軟件的認(rèn)識(shí).31.2軟件的使用.32.系統(tǒng)功能概述.33.系統(tǒng)設(shè)計(jì).43.1設(shè)計(jì)思想.43.2軟件組態(tài)設(shè)計(jì).43.3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的腳本程序.114.設(shè)計(jì)心得體會(huì).121.力控組態(tài)軟件PCAuto1.1軟件的認(rèn)識(shí)力控監(jiān)控組態(tài)軟件PCAuto是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專用軟件，是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)，它能同時(shí)和國(guó)內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，它可

2、以與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，便可以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的，同時(shí)還可以方便地向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來(lái)實(shí)現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)進(jìn)行集成。力控監(jiān)控組態(tài)軟件PCAuto最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式” 進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)踐方法，用戶只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大地提高了集成效率。力控的應(yīng)用范圍廣泛、可用于開(kāi)發(fā)石油、化工、半導(dǎo)體、汽車、電力、機(jī)械、冶金、交通樓宇自動(dòng)化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制、管

3、理監(jiān)測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)/遠(yuǎn)程診斷、企業(yè)管理/資源計(jì)劃等系統(tǒng)。PCAuto組態(tài)軟件具有功能強(qiáng)大的圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境Draw，采用面向?qū)ο蟮膱D形技術(shù)，創(chuàng)建動(dòng)畫式人-機(jī)界面系統(tǒng)及高可靠性快速的圖形界面運(yùn)行系統(tǒng)View，用來(lái)運(yùn)行Draw創(chuàng)建圖形窗口。先進(jìn)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)DB是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的核心模塊，負(fù)責(zé)整個(gè)力控應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理及完成與過(guò)程的雙向通信。1.2軟件的使用在組態(tài)軟件中填寫一些事先設(shè)計(jì)的表格，再利用圖形功能把被控對(duì)象(溫度計(jì)、壓力計(jì)、鍋爐、趨勢(shì)曲線、報(bào)表、溫控曲線等)形象的畫出來(lái)，通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對(duì)象的屬性與I/O設(shè)備

4、的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。當(dāng)由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運(yùn)行后，與被控對(duì)象相連的I/O設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化會(huì)直接帶動(dòng)被控對(duì)象的屬性變化。2.系統(tǒng)功能概述基于力控組態(tài)軟件的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是充分利用軟件的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)鍋爐系統(tǒng)中的三個(gè)主要參數(shù)，即鍋爐水位、爐膛壓力、鍋爐內(nèi)溫度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。具體的控制原則為：當(dāng)鍋爐液位“LEVEL”的值高于100時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警，對(duì)應(yīng)的入水閥門會(huì)變小到5%；當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)“YQ” 的值高于0.11Mpa時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)報(bào)警，同時(shí)出氣閥門開(kāi)啟；同樣，當(dāng)鍋爐內(nèi)溫度“WD”的值高于90時(shí)，系統(tǒng)也產(chǎn)生報(bào)警信息，同時(shí)進(jìn)氣閥門會(huì)變小到5%。其中鍋爐水位由仿真PLC的

5、常量寄存器控制，爐膛壓力和鍋爐內(nèi)溫度也分別由仿真PLC的常量寄存器控制，由于無(wú)法準(zhǔn)確地建立鍋爐水位、爐膛壓力、鍋爐內(nèi)溫度三者之間的函數(shù)關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)人為設(shè)定爐膛壓力和鍋爐內(nèi)溫度分別隨鍋爐水位增減情況的不同而有不同的增減量變化。系統(tǒng)的啟停則由“開(kāi)始”按鈕進(jìn)行控制。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，會(huì)生成報(bào)警曲線。溫度過(guò)高時(shí)，加熱設(shè)備停止加熱，其中是否加熱有動(dòng)畫連接實(shí)現(xiàn)，加熱時(shí)加熱設(shè)備一直閃爍，否則停止閃爍。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思想鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，主要的輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)等；主要的輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、過(guò)?？諝獾取Ｒ蜉斎胱兞颗c輸出變量相互關(guān)聯(lián)，如果蒸汽

6、負(fù)荷發(fā)生變化，必將會(huì)引起汽包水位、蒸汽壓力和過(guò)熱蒸汽溫度等變化，因此鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的控制對(duì)象。由于條件限制及能力有限，本控制系統(tǒng)將主要控制三個(gè)變量：鍋爐水位、爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)壓力。在本控制系統(tǒng)的圖形界面上具備報(bào)警通知及確認(rèn)、報(bào)表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能。各種報(bào)警、報(bào)表、趨勢(shì)都是動(dòng)畫連接的對(duì)象，其數(shù)據(jù)源都可以通過(guò)組態(tài)來(lái)指定。每個(gè)畫面的內(nèi)容可以根據(jù)實(shí)際情況靈活設(shè)計(jì)。3.2軟件組態(tài)設(shè)計(jì)基于力控PCAuto組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個(gè)步驟：畫面創(chuàng)建、動(dòng)畫連接、I/O設(shè)備設(shè)置、創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)連接。 畫面創(chuàng)建根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)主界面，數(shù)據(jù)的采集

7、、保存及查詢界面，報(bào)警信息，溫控曲線四個(gè)界面。主界面如圖1所示，主要包括了系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，鍋爐精靈，壓力、溫度的精靈，加熱設(shè)備和一些控制閥門。 圖1 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)主界面數(shù)據(jù)的采集、保存及查詢界面如圖2所示，說(shuō)明了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)的查詢。主要包含趨勢(shì)曲線和歷史報(bào)表?！皻v史報(bào)表”工具可以方便的實(shí)現(xiàn)報(bào)表打印功能圖2 數(shù)據(jù)的采集、保存及查詢界面報(bào)警信息界面如圖3所示，由報(bào)警組態(tài)及相關(guān)報(bào)警設(shè)置來(lái)完成系統(tǒng)的報(bào)警任務(wù)。圖3 報(bào)警信息界面溫控曲線界面如圖4所示，主要有溫控曲線組件完成，便于更好的實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)溫度的控制與觀測(cè)。圖4 溫控曲線界面 動(dòng)畫連接動(dòng)畫連接是指畫面中圖形對(duì)象與變量或表達(dá)式的對(duì)應(yīng)關(guān)

8、系。建立了連接后，在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)變量或表達(dá)式的數(shù)據(jù)變化，圖形對(duì)象改變顏色，大小等外觀，文本會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新。這樣就將現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的數(shù)據(jù)放映到計(jì)算機(jī)的監(jiān)控畫面中，從而達(dá)到監(jiān)控的目的。此控制系統(tǒng)中分別對(duì)開(kāi)關(guān)精靈、報(bào)警燈、界面切換、加熱設(shè)備等進(jìn)行了相關(guān)的動(dòng)畫連接。從而可以動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的良好控制。具體實(shí)現(xiàn)方法如圖5中各圖所示。(a)開(kāi)關(guān)的相關(guān)動(dòng)畫連接(b)閥門的相關(guān)動(dòng)畫連接(c)各界面切換的相關(guān)動(dòng)畫連接圖5 動(dòng)畫連接 I/O設(shè)備設(shè)置及管理I/O設(shè)備設(shè)置是指對(duì)包括應(yīng)用程序的“軟件設(shè)備”和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集交換的硬件設(shè)備在內(nèi)的廣義上I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行配置，使其與組態(tài)軟件建立通信，構(gòu)成一個(gè)完成的系統(tǒng)。在被

9、監(jiān)控系統(tǒng)中，分別對(duì)鍋爐的液位“LEVEL”，入口泵“IN_WATER”，出口閥門“OUT_WATER”，進(jìn)行了定義，地址的分配，通信方式的選定等操作。在監(jiān)控系統(tǒng)中建立的仿真PLC，其實(shí)現(xiàn)方法如圖6所示。圖6仿真PLC的建立配置I/O設(shè)備的過(guò)程在圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境Draw的導(dǎo)航器中進(jìn)行，按照設(shè)備安裝對(duì)話框的提示就可以完成I/O設(shè)備的配置工作。I/O設(shè)備配置完成后，在導(dǎo)航器中將列出I/O設(shè)備的設(shè)備名稱，同時(shí)生成的設(shè)備名稱即可用于數(shù)據(jù)連接過(guò)程。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，力控通過(guò)內(nèi)部管理程序自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的I/O驅(qū)動(dòng)程序，I/O驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與I/O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。 創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心

10、。它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理，完成與過(guò)程數(shù)據(jù)采集的雙向數(shù)據(jù)通信。在本系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)創(chuàng)建點(diǎn)參數(shù)、定義I/O設(shè)備、數(shù)據(jù)連接等幾個(gè)步驟便可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建。系統(tǒng)中采用的I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與回送是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)最基本的功能。因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用所面向的監(jiān)控對(duì)象最終還是要落實(shí)到具體的硬件設(shè)備。力控?cái)?shù)據(jù)支持的I/O設(shè)備包括DCS、可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表、控制器、變頻器等。數(shù)據(jù)庫(kù)與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換方式也相應(yīng)的有很多種。本系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立過(guò)程如下所示：以“LEVEL”點(diǎn)參數(shù)的建立、修改為例，包括基本參數(shù)、

11、報(bào)警參數(shù)、數(shù)據(jù)連接、歷史參數(shù)等的設(shè)置。圖7 相關(guān)點(diǎn)參數(shù)的設(shè)置3.3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的腳本程序調(diào)出程序腳本串口，編寫程序如下：圖8 腳本程序程序：IF RUN.PV=1 THENLEVEL.PV=LEVEL.PV-3;WD.PV=WD.PV-2;YQ.PV=YQ.PV+0.001875;IF IN_WATER.PV=100 THENLEVEL.PV=LEVEL.PV+6;ENDIFIF IN_WATER.PV=5 THENLEVEL.PV=LEVEL.PV+0.3;ENDIFIF IN_GAS.PV=100 THENWD.PV=WD.PV+4;ENDIFIF IN_GAS.PV=5 THENWD.P

12、V=WD.PV+0.2;ENDIFIF OUT_GAS.PV=1 THENYQ.PV=YQ.PV-0.00375;ENDIFIF LEVEL.PV<=80 THENIN_WATER.PV=100;ENDIFIF WD.PV<=60 THENIN_GAS.PV=100;ENDIFIF YQ.PV<=0.11 THENOUT_GAS.PV=0;ENDIFIF LEVEL.PV>=100 THENIN_WATER.PV=5;ENDIFIF WD.PV>=75 THENIN_GAS.PV=5;ENDIFIF YQ.PV>=0.11 THENOUT_GAS.PV=1;

13、ENDIFENDIF4.設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過(guò)這次對(duì)力控組態(tài)軟件的使用，我們?cè)谒鸭罅抠Y料和觀看一系列力控軟件實(shí)例的基礎(chǔ)上，很好的完成了本次鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握了組態(tài)軟件課理論與實(shí)際間的聯(lián)系，也熟練了數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，數(shù)據(jù)采集的創(chuàng)建，報(bào)警的運(yùn)用等等，通過(guò)繁瑣的動(dòng)畫連接和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種變量的建立，找到了一定的規(guī)律。通過(guò)簡(jiǎn)單的控制語(yǔ)句的編程，發(fā)現(xiàn)了其中很多控制變量間的編程規(guī)律，很好的實(shí)現(xiàn)了組態(tài)功能。設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到過(guò)不少問(wèn)題，軟件的安裝也嘗試了好幾個(gè)版本，或者是程序的編寫問(wèn)題，或者是變量的創(chuàng)建不合適，再或者是動(dòng)畫的關(guān)聯(lián)，等等，通過(guò)大家一起探討，一起研究，解決了一系列的困難，最終能夠在一臺(tái)電腦上將實(shí)

14、驗(yàn)中的各種現(xiàn)象完美的展現(xiàn)出來(lái)，但是還是有的地方?jīng)]有弄太明白，不過(guò)最終仍舊根據(jù)要求圓滿地完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)，在困難的陪同下體驗(yàn)了一下成功的喜悅，增強(qiáng)了以后學(xué)習(xí)和解決困難、問(wèn)題的信心，更增添了對(duì)力控軟件的研究興趣。最后感謝老師對(duì)我們的教學(xué)和指導(dǎo)，也希望在以后的設(shè)計(jì)中老師能夠給予幫助與鼓勵(lì)。作業(yè)1. 力控支持多種形式的網(wǎng)絡(luò)通信，主要有哪幾種？ 答：力控支持的網(wǎng)絡(luò)通信方式包括DDE,OPC,ODBC.2. 什么是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)連接？答：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)：（1）在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)；（2）網(wǎng)絡(luò)上包含其他用戶地址的數(shù)據(jù)庫(kù)；（3）信息管理中，數(shù)據(jù)記錄可以以多種形式相互關(guān)聯(lián)的一種數(shù)據(jù)庫(kù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)是跨越電腦在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建、

15、運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系不是一一對(duì)應(yīng)的，可能存在著一對(duì)多的關(guān)心，這種關(guān)系也不是只有一種路徑的涵蓋關(guān)系，而可能會(huì)有多種路徑和從屬關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)連接即將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)作為服務(wù)器和客戶端提供或接收數(shù)據(jù)。3. 若要自啟動(dòng)力控的WebServe和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器程序，應(yīng)該如何設(shè)置？ 答：雙擊系統(tǒng)配置導(dǎo)航器中的“系統(tǒng)配置/初始啟動(dòng)程序”，在力控程序啟動(dòng)設(shè)置查看Web服務(wù)器HttpSvr和NetServer是否已經(jīng)選中。如果沒(méi)有選擇，手動(dòng)選擇這個(gè)程序。選擇后啟動(dòng)力控程序是否將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)力控的Web服務(wù)器程序。4. 解釋“系統(tǒng)冗余”和“雙機(jī)熱備”，力控軟件冗余系統(tǒng)如何配置？ 答：“系統(tǒng)冗余”：在一些對(duì)系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用中，需要考慮熱備份也就是系統(tǒng)冗余，這是指系統(tǒng)中一些關(guān)鍵模塊或網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上有一個(gè)或多個(gè)備份，當(dāng)現(xiàn)在工作的部分出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)特殊的軟件或硬件自動(dòng)切換到備份上，從而保證了系統(tǒng)不間斷工作。 “雙機(jī)熱備”：特指基于高可用系統(tǒng)中的兩臺(tái)服務(wù)器的設(shè)備（或高可用），因兩機(jī)高可用在國(guó)內(nèi)使用較多，故得名雙機(jī)熱備。 力控冗余系統(tǒng)配置：假設(shè)構(gòu)成雙機(jī)冗余系統(tǒng)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)分別為M機(jī)和S機(jī)。將M機(jī)當(dāng)做主機(jī)，S機(jī)當(dāng)做從機(jī)。將組態(tài)好的力控工程