組態(tài)軟件課程設(shè)計鍋爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、河南機(jī)電高等專科學(xué)校自動控制系組態(tài)軟件及應(yīng)用課程設(shè)計報告題目：鍋爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計系部:自動控制系專業(yè)：電氣自動化技術(shù)班級:ccc姓 名：XXX學(xué)號:1XXXX指導(dǎo)老師：XXX成績:二零一五年十二月二十五日目錄前言 1第 1 章 設(shè)計任務(wù)和目的 2.第 2 章 總體方案設(shè)計 2.第 3 章 硬件和軟件 2.3.1 PC 系統(tǒng) 23.2 PLC 23.3 傳感器 23.4 液位計、壓力計 33.5 泵、閥 33.6 報警器 33.7 軟件 3第 4 章 軟件鍋爐組態(tài)界面設(shè)計 3.4.1 鍋爐的監(jiān)控界面 34.2 組態(tài)硬件設(shè)備和實(shí)時數(shù)據(jù)庫 44.3 設(shè)計動畫連接 64.4 設(shè)計報警及應(yīng)答 64.5

2、 PID 參數(shù)整定 8第 5 章 總結(jié) 8.第 6 章 心得體會 8.參考文獻(xiàn) 9、八 、，前言隨著我國工業(yè)的發(fā)展，組態(tài)軟件是實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的好途徑。我國有三維力控、 組態(tài)王、通用組態(tài)等。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是北京三維力控科技根據(jù)當(dāng)前的自動化 技術(shù)的發(fā)展趨勢，總結(jié)多年的開發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的用戶需求而設(shè)計開發(fā)的高 端產(chǎn)品，是三維力控全體研發(fā)工程師集體智慧的結(jié)晶，該產(chǎn)品主要定位于國內(nèi)高 端自動化市場及應(yīng)用，是企業(yè)信息化的有力數(shù)據(jù)處理平臺。鍋爐是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小， 無污染，運(yùn)行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動化程度高的優(yōu)點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保的 供暖設(shè)備。加上目前人們的

3、環(huán)保意識的提高，鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè) 生產(chǎn)和民用生活用水中應(yīng)用越來越普及。鍋爐目前主要用于供暖和提供生活用水。 主要是控制水的溫度，保證恒溫供水。力控組態(tài)軟件在秉承力控早期產(chǎn)品成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對歷史數(shù)據(jù)庫、人機(jī) 界面、 I/O 驅(qū)動調(diào)度等主要核心部分進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，重新設(shè)計了其中的核 心構(gòu)件，力控 6.1面向 NET 開發(fā)技術(shù)，開發(fā)過程采用了先進(jìn)軟件工程方法： “測試 驅(qū)動開發(fā) ”，產(chǎn)品品質(zhì)將得到充分保證。與力控早期產(chǎn)品相比，力控 6.1 產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理性能、容錯能力、界面容器、 報表等方面產(chǎn)生了巨大飛躍。本文從理論上說明了一個被測物體（鍋爐） ，組態(tài)軟件及計算機(jī)之間的連接，

4、 為今后走向工作崗位打下堅實(shí)基礎(chǔ)第1章 設(shè)計任務(wù)和目的 本課程設(shè)計要求在修完力控組態(tài)軟件應(yīng)用實(shí)踐課程后，運(yùn)用工業(yè)監(jiān)控系 統(tǒng)組態(tài)軟件，結(jié)合一個自動控制系統(tǒng)，完成該控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè) 計。是學(xué)生掌握監(jiān)控軟件的設(shè)計和編程方法，得到計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計與調(diào) 試，以及編寫設(shè)計技術(shù)文件的初步訓(xùn)練。為從事計算機(jī)控制方面的工作打一下基 礎(chǔ)。要求系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與下位機(jī) （智能儀表 ）的通訊，動態(tài)顯示現(xiàn)場變量與設(shè)備工作狀 態(tài)，顯示水溫、流量并進(jìn)行 PID 控制，出水溫度超過 10%時進(jìn)行報警。第 2章 總體方案設(shè)計 料量、減溫鍋爐設(shè)備是一個復(fù)雜的控制對象，主要的輸入變量是負(fù)荷、鍋爐 給水、燃水、送風(fēng)和引風(fēng)

5、等；主要的輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、 過剩空氣等。因輸入變量與輸出變量相互關(guān)聯(lián)，如果蒸汽負(fù)荷發(fā)生變化，必將會 引起汽包水位、蒸汽壓力和過熱蒸汽溫度等變化，因此鍋爐是一個多輸入、多輸 出且相互關(guān)聯(lián)的控制對象。第3章 硬件和軟件本系統(tǒng)主要由PC、PLC、傳感器、液位計、壓力計、泵以及閥和報警器等來 對硬件的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。3.1 PC 系統(tǒng)對于計算機(jī)來說在其上面主要是利用相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集、處理分析、遠(yuǎn)程的控制，比如力控組態(tài)軟件 ForceContr-ol6.1 來說，我們更是利用它與 PLC 的相聯(lián)系來進(jìn)行對鍋爐模擬的控制。3.2 PLC主要對底層的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及處理，

6、并做出相應(yīng)的控制西門子 200 （PPI 通信）3.3 傳感器它是一種檢測裝置 ，能感受到被測量的信息 ，并能將檢測感受到的信息 ，按 一定規(guī)律變換成為電信 號或其他所需形式的信息輸出 ，以滿足信息的傳輸、 處理、存儲、顯示、記錄和控制等要 求3.4 液位計、壓力計主要顯示實(shí)時的數(shù)據(jù)信息，對此來做出相應(yīng)調(diào)整。3.5 泵、閥水泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動機(jī)的機(jī)械能或 其他外部能 量 傳送給液體，使液體能量增加， 主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化 液、懸乳液和液態(tài)金屬等， 也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、 導(dǎo)流、防

7、止逆流、穩(wěn) 壓、分流或引流泄壓等功能。 用于流體控制系統(tǒng)的閥門 ，從最簡單的截止閥到極 為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門 ，其品種和規(guī)格相當(dāng)繁多。3.6 報警器報警器，是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、 光、 氣壓等 形式來提醒或警示我們應(yīng)當(dāng)采取某種行動的電子 產(chǎn)品。根據(jù)液位、溫度、壓力三種數(shù)據(jù)來設(shè)定的報警機(jī)制。當(dāng) 加熱罐內(nèi)溫度、液 位或壓力達(dá)到報警值，系統(tǒng)將會報警提示，紅燈閃爍 .3.7軟件力控組態(tài)軟件：方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板、可嵌 入各種格式（ BMP 、GIF、 JPG、JPEG、CAD 等）的圖片，方便畫面制作，大 大降低了組態(tài)開發(fā)的工作量；高性能

8、實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)庫，快速訪問接口在數(shù)據(jù) 庫 4 萬點(diǎn)數(shù)據(jù)負(fù)荷時，訪問吞吐量可達(dá)到 20000 次 /秒。第4章 軟件鍋爐組態(tài)界面設(shè)計4.1鍋爐的監(jiān)控界面基于力控 PCAuto 組態(tài)軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個步驟：畫面創(chuàng)建、 動畫連接、 I/O 設(shè)備設(shè)置、創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)連接。根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計了鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)主界面，數(shù)據(jù)的采集、保存及查詢 界面，報警信息，溫控曲線四個界面。 主界面如圖 4-1 所示，主要包括了系統(tǒng)開關(guān)， 鍋爐精靈，壓力、溫度的精靈，報警燈，加熱設(shè)備和一些控制閥門。按鈕啟動數(shù)據(jù)采集保存及查詢報警信息溫控曲線OQOD入口水泵加熱罐iO出口閥mis.壓力報警儲蓄罐圖4-1

9、4.2組態(tài)硬件設(shè)備和實(shí)時數(shù)據(jù)庫利用力控進(jìn)行的組態(tài)畫面需要有 PLC的相連來實(shí)現(xiàn)組態(tài)的硬件，首先我們應(yīng) 建立一個新的工程項目，之后我們才能建立實(shí)時的數(shù)據(jù)庫連接。數(shù)據(jù)的采集、保 存及查詢界面如圖4-2、表4-1、圖4-3所示，說明了系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，及相 關(guān)歷史數(shù)據(jù)的查詢。主要包含趨勢曲線和歷史報表。歷史報表”工具可以方便的實(shí)現(xiàn)報表打印功能。實(shí)時數(shù)據(jù)庫是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)處理和歷史 數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理，完成與過程數(shù)據(jù) 采集的雙向數(shù)據(jù)通信。在本系統(tǒng)中，經(jīng)過創(chuàng)建點(diǎn)參數(shù)、定義I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)采集鏈 接等幾個步驟便可以完成后數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建。 系

10、統(tǒng)中采用的I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與回 送時實(shí)時數(shù)據(jù)庫的一個最基本的功能。因?yàn)閷?shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用所面向的監(jiān)控對 象最終還是壓落實(shí)到具體的硬件設(shè)備。力控數(shù)據(jù)支持的I/O設(shè)備包括DOS、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)時數(shù)據(jù)庫的建立過程如下 所示：以“temp點(diǎn)參數(shù)的建立、修改為例，包括基本參數(shù)、報警參數(shù)、數(shù)據(jù)連接、歷史參數(shù)等設(shè)置。NAMEDESC%IOLINK%HISChushihua初始化PV二gouluPLC:地址：0常量寄存Shedi ng_we ndu設(shè)定溫度PV二gouluPLC:地址：1常量

11、寄存Shiji_we ndu實(shí)際溫度PV=gouluPLC:地址：1變量寄存Shedi ng_yewei設(shè)定液位PV=gouluPLC:地址：2常量寄存Shiji_yewei實(shí)際液位PV=gouluPLC:地址：2變量寄存Shedi ng_yali設(shè)定壓力PV=gouluPLC:地址：3常量寄存Shiji_yali實(shí)際壓力PV=gouluPLC:地址：3變量寄存baoj ing報警PV=gouluPLC:地址：4狀態(tài)寄控制最?。?最大：100圖4-2表4-1初始化：加熱罐內(nèi)首先將待測值清零。設(shè)定溫度：是額定設(shè)定好的溫度。實(shí)際溫度：加熱罐中的實(shí)際溫度。設(shè)定液位：是額定設(shè)定好的液位。實(shí)際液位：加熱

12、罐中的實(shí)際液位。設(shè)定壓力：是額定設(shè)定好的壓力。實(shí)際壓力：加熱罐中的實(shí)際壓力。報警：當(dāng)加熱罐內(nèi)溫度、液位或壓力達(dá)到報警值，系統(tǒng)將會報警提示。MM mu ma WMQ町也呷卻亀O甘腎弟圖4-34.3設(shè)計動畫連接動畫連接是指畫面中圖形對象與變量或表達(dá)式的對應(yīng)關(guān)系。建立了連接后， 在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時，根據(jù)變量或表達(dá)式的數(shù)據(jù)變化，圖形對象改變顏色，大小等 外觀，文本會進(jìn)行動態(tài)刷新。這樣就將現(xiàn)場真實(shí)的數(shù)據(jù)放映到計算機(jī)的監(jiān)控畫面 中，從而到達(dá)監(jiān)控的目的。從控制系統(tǒng)中分別對開關(guān)精靈、警示燈、界面切換、加熱設(shè)備等進(jìn)行了相關(guān) 的動畫連接。從而可以動態(tài)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的良好控制。4.4設(shè)計報警及應(yīng)答對于報警系統(tǒng)主要由傳感器

13、，及小型的單片機(jī)構(gòu)成，在超過溫度的界限的話會進(jìn)行報警在該設(shè)計系統(tǒng)中報警裝置仍作為底層設(shè)備與PLC連接，由PC將信息處理后報警裝置作出相應(yīng)的應(yīng)答，相關(guān)的組態(tài)畫面顯示GS開0當(dāng)前絞執(zhí)歷時間|1當(dāng)勒段劍余盤間|7團(tuán)博執(zhí)打時問|臼怨別畫罰間1350$示工島欄，PTHC溫控曲線界面如圖4-4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。報警信息界面如圖4-5所示，有報警組態(tài)及相關(guān)報警設(shè)置來完成系統(tǒng)的報警任 務(wù)。1-I ； “阿耳-i勺*1轉(zhuǎn)t.-1i-r |-i i叭 r 中皙*扉visMtAM HavAiilrfi fir A| “mil t hrnJVlMUJIl i-QaN

14、 iv弭口甘i苗*H, E iw;. I* ii I C| &鳴 iHlr a I tor fi* w.Q-ibk Fit1,11!. -VI* l !, i -4rl II FlMJ Li IUl上克；*|*圖4-54.5 PID 參數(shù)整定在進(jìn)行這方面是我們需要用到力控的仿真驅(qū)動程序(Simulator),因此對于前 個階段的數(shù)據(jù)采集非常重要，我們所得到鍋爐水溫、水流量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)報表然 后對其進(jìn)行仿真； 對于該階段的報表和仿真如圖； 另外仿真驅(qū)動程序 (Simulator), 并不是真實(shí)的硬件,因此,為了實(shí)現(xiàn)鍋爐的控制邏輯,在 “應(yīng)用程序動作 ”中實(shí)現(xiàn), 以達(dá)到邏輯控制仿真的效果。雙擊“工

15、程項目導(dǎo)航欄 ”中“動作”下的“應(yīng)用程序動作 ”,彈出腳本編輯器對話 框,填寫相應(yīng)的程序。第5章 總結(jié)利用力控PCAuto組態(tài)軟件所設(shè)計的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，可以很好的對鍋爐溫度、 壓力和液位進(jìn)行監(jiān)控。但此次設(shè)計只是實(shí)現(xiàn)簡單的監(jiān)控功能,對于現(xiàn)場的實(shí)時數(shù) 據(jù)的采集和科學(xué)的控制策略沒有實(shí)現(xiàn)。不過通過此次設(shè)計了解到力控 PCAuto組態(tài) 軟件畫面制作簡單，動畫連接方便；利用一些簡單的控制語句可以很方便的實(shí)現(xiàn) 控制組態(tài)，而且自帶實(shí)時數(shù)據(jù)庫是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強(qiáng)、 跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放式實(shí)時數(shù)據(jù)庫?？傊?，組態(tài)軟件具有實(shí)時多任務(wù)、接口開放、 使用靈活、功能多樣、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。第6章 心得體會本

16、次課程設(shè)計我的是組態(tài)課程設(shè)計，在開始的前兩天中，主要是通過查找資 料，或是在圖書館里查看書籍來學(xué)習(xí)有關(guān)鍋爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的基本要求和實(shí) 驗(yàn)所需要的器件，以及各實(shí)驗(yàn)器件所實(shí)現(xiàn)怎樣的功能。并且也學(xué)會了組態(tài)軟件的有關(guān)設(shè)計的思想，由于制鍋爐溫度監(jiān)控的課程設(shè)計， 所以在實(shí)驗(yàn)中需要組態(tài)軟件和參數(shù)設(shè)定。還學(xué)習(xí)到了組態(tài)監(jiān)控軟件在使用的時候， 如果有不能在線控制的話，就是參數(shù)沒有設(shè)置正確。大概兩天的時間，我們就把 初步的軟件程序和組態(tài)界面設(shè)計好了。這次課程設(shè)計所用到的知識都是在自己理解的基礎(chǔ)之上。在這次設(shè)計中，我 收獲不少東西，也遇到了不少的問題。首先，在完成組態(tài)課程學(xué)習(xí)任務(wù)后，對內(nèi) 容的掌握不夠，缺乏靈活運(yùn)用的能力，對于知識的擴(kuò)展也存在一定的問題，因此， 初面對設(shè)計課題，無法系統(tǒng)地進(jìn)行設(shè)計思路的擬定。通過本次課程設(shè)計，不僅使理論知識得到了實(shí)踐，有效鞏固了知識。同時對于單片機(jī)發(fā)展歷史、強(qiáng)大功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及系列知識得到了大概的系統(tǒng)認(rèn)識，同時也初步了解了一個完整組態(tài)界面的系統(tǒng)開發(fā)的過程，對于創(chuàng)造思維的培養(yǎng)和開發(fā)能力的鍛煉，本次設(shè)計，為 此提供了一個很好的平臺。參考文獻(xiàn)1 王永華 . 現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) . 北京 : 航空航天大學(xué)出版社2011. 62 黃堅 .自動控