組態(tài)王水位課程設計

1、成績 南京工程學院課程設計說明書(論文)題 目 組態(tài)王課程設計水位控制系統(tǒng) 課 程 名 稱 集散控制系統(tǒng) 院 系 電力工程學院 專 業(yè) 電氣工程及自動化 班 級 電氣081 學 生 姓 名 張 鑫 偉 學 號 206080944 設 計 地 點 8-216 指 導 教 師 朱建忠 設計起止時間：2011年11月07日至2012年01月05日 目 錄一、前言5二、工程設計5（一）設計要求5（二）設計過程51、新建工程52、新建畫面63、建立仿真PLC64、完善數(shù)據(jù)詞典75、畫面單位具體設置與動畫連接86、按鈕參數(shù)設置87、多權限登錄設置98、主畫面外其余畫面的設置99、總體命令語言設置13三、運

2、行效果14四、課程設計體會17五、參考文獻18南京工程學院課程設計任務書題目 組態(tài)王課程設計水位控制系統(tǒng) 課 程 名 稱 集散控制系統(tǒng) 院（系、部、中心） 電力工程學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 電氣081 起 止 日 期 2011.11.72011.12.31 指 導 教 師 朱建忠 1課程設計應達到的目的1、熟悉并熟練掌握組態(tài)王軟件；2、通過組態(tài)王軟件的使用，進一步掌握了解過程控制理論基礎知識；3、培養(yǎng)自主查找資料、搜索信息的能力；4、培養(yǎng)實踐動手能力與合作精神。2課程設計題目及要求用組態(tài)王對一個簡單控制過程進行組態(tài)，要求畫出組態(tài)畫面，能進行動畫連接，可以模擬查詢數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)

3、據(jù)曲線以及報警畫面。 題目是水位控制系統(tǒng)，是對象為一儲水罐，用水泵從水源抽水作為進水端，閥門控制出水端，中間有水位傳感器。3課程設計任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書、圖紙、實物樣品等要求按照課程設計說明書的格式規(guī)范撰寫課程設計說明書，正文部分包括：（1）功能描述：對系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能進行簡明扼要的描述。（2）軟件設計：將系統(tǒng)劃分功能模塊，分析各功能模塊之間的銜接關系；詳細說明各軟件模塊的實現(xiàn)過程等。（3）運行效果：說明系統(tǒng)的運行效果（附運行界面圖片、系統(tǒng)運行結果照片）。（4）心得體會：談談自己在課程設計過程中的心得體會、存在哪些不足以及預期的解決辦法。說明：（1）課程設計說明書用A4紙統(tǒng)

4、一打印，按電力學院課程設計說明書規(guī)范統(tǒng)一要求書寫并裝訂。（2）課程設計的程序上交，文件夾名稱為學生姓名及學號的組合。（3）答辯：未經(jīng)指導教師許可或無故不到者，缺勤率達50%的學生不能參加答辯。 答辯時，設計者在闡述自己的設計過程和結果，突出設計中遇到的主要問題和解決方法，回答教師提問。4主要參考文獻1、 金以慧.過程控制.北京：清華大學出版社，20042、馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應用M.北京：清華大學出版社，20013、姜秀英.過程控制系統(tǒng)實訓M.北京：化學工業(yè)出版社，20075課程設計進度安排起 止 日 期工 作 內(nèi) 容2011年11月07日2012年01月05日需求分析，系統(tǒng)總體設計驗收（

5、交報告）6成績考核辦法課程設計成績的組成： 課程總評成績分項比例表工作表現(xiàn)設計成果考核測評30%40%30%課程設計成績評定需綜合考慮以下因素：（1）工作表現(xiàn)：獨立工作能力及設計過程的表現(xiàn)。占總成績的30%。（2）設計成果：設計說明書（計算書、論文）、圖紙、程序、作品等的質(zhì)量。占總成績的40%。（3）考核測評：課程設計結束前，指導教師應采用考試或答辯等形式對所指導的學生進行測評。如采用答辯形式，需填寫課程設計答辯記錄，測評成績占總成績的30%。（4）有創(chuàng)新的設計可以根據(jù)情況適當加分。教研室審查意見：教研室主任簽字： 年 月 日院（系、部、中心）意見：主管領導簽字： 年 月 日水箱水位控制系統(tǒng)一

6、、前言“組態(tài)王”是運行于microsoft windows 200/NT4.0.XP中文平臺的中文界面軟件，充分利用了windows圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，并且采用了多線程。COM組件等新技術，實現(xiàn)了實時多任務，軟件運行穩(wěn)定可靠。 “組態(tài)王”軟件包括由工程瀏覽器(TouchExplorer)、工程管理器(Proj-Manager)和畫面運行系統(tǒng)（TouchVew）三大部分組成。在工程瀏覽中可以查看工程的各個組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫構造、定義外部設備等工作；工程管理器中內(nèi)嵌了畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)touc

7、hMak和運行系統(tǒng)touchVew來完成。二、工程設計（一）設計要求 做一水位控制系統(tǒng)的組態(tài)，要求：動畫顯示水流運動。當水位高于或低于警戒水位時，報警界面出現(xiàn)，提示報警，并記錄在報警事件中。設置登錄權限，只有管理員才能啟動系統(tǒng)，只有在此時水泵才可啟動，其余權限中人員只能觀看不能操作。組態(tài)中有歷史曲線與數(shù)據(jù)報表，用來記錄長時間過程中水位的變化情況，同時在主監(jiān)控畫面中也顯示有即時報警與數(shù)據(jù)記錄的功能。（二）設計過程1、新建工程打開組態(tài)王6.53，首先新建工程“水位控制系統(tǒng)”，如下圖所示：2、新建畫面雙擊進入工程，點擊新建工程畫面，進入開發(fā)系統(tǒng)畫面，確定背景屬性，打開工具欄，使用圖庫（快捷鍵F2）創(chuàng)

8、建所需的器件：水泵、水管、水箱、水位傳感器等；并用作圖工具繪制其他結構：水流等。最后，得到如下圖：圖上相關部件為：按鈕、文字、水位實時曲線顯示窗口、實時報警顯示窗口。關于這一部分后面在做分析，先畫好系統(tǒng)模型。3、建立仿真PLC選擇系統(tǒng)設備，點擊新建設備： 如圖設置，最后點擊確定，完成對仿真PLC元件的設置。4、完善數(shù)據(jù)詞典 如圖所示，建立組態(tài)系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)變量：共計為：水位、水泵運行、啟動運行、出水閥門、歷史曲線跨度、歷史曲線卷動量、行。下面做具體說明：（1）水位：新建水位變量，在彈出對話框中設置為內(nèi)存整數(shù)，初始值30，最大值100。并且在報警定義中把報警限低與高打勾，底線為5，頂限為95.（2

9、）水泵運行：設置為I/O離散，在連接設備中選擇之前建立的新I/O設備，寄存器器選CommErr，數(shù)據(jù)類型為Bit，采集頻率1000毫秒，只讀。（3）啟動運行：設置為內(nèi)存離散（4）出水閥門：設置與水泵運行相同。（5）歷史曲線跨度：設置為內(nèi)存整數(shù)，初始值600，最大值200000。（6）歷史曲線卷動量：設置為內(nèi)存實數(shù)，初始值3.000000，最大值99999。（7）行：設置為內(nèi)存整數(shù)，初始值27，最大值99999。注：水位是高度值，從0100的整數(shù)值，故變量選擇內(nèi)存整數(shù)。水泵運行與出水閥門是受仿真PLC控制的I/O離散量，寄存器的選擇從下表中得出：寄存器格式寄存器范圍讀寫屬性數(shù)據(jù)類型變量類型寄存器

10、含義INCREAdddd01000讀寫SHORTI/O整型自動加1DECREAdddd01000讀寫SHORTI/O整型自動減1RADOMdddd01000只讀SHORTI/O整型隨機寄存器STATICdddd01000讀寫SHORTBYTELONGFLOATI/O整型I/O實數(shù)常量寄存器STRINGdddd01000讀寫STRINGI/O字符串常量字符串寄存器CommErr讀寫B(tài)ITI/O離散通訊狀態(tài)寄存器歷史曲線跨度與歷史曲線卷動量是在歷史趨勢曲線中所用，后面在做介紹。5、畫面單位具體設置與動畫連接雙擊反應器模塊，水泵模塊，運行指示燈模塊，閥門模塊，閥門開關按鈕模塊，分別在彈出對話框中做如

11、下設置： 雙擊水管模塊，在彈出對話框中點擊特殊動畫效果為流動，并設置流動條件為-8，若水流方向相反，則可以改為+8。對于水箱水位的實時顯示可以在水箱旁邊寫上“#L”并雙擊設置參數(shù)：點擊模擬值輸出，在彈出對話框中做圖中所示設置。到此，模塊部分設置完畢。6、按鈕參數(shù)設置在工具中選擇按鈕工具，并在主畫面中畫出如圖所示的按鈕，分別為啟動、停止、管理登陸、退出登錄、主畫面、水位報警、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表、退出。對于啟動、停止按鈕，雙擊選擇按下時并寫入命令語言：啟動按鈕為：本站點啟動運行=1;停止按鈕為：本站點啟動運行=0;對于管理登陸、退出登錄、主畫面、水位報警、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表、退出這些按鈕則是選擇彈

12、起時并寫入命令語言：管理登陸：LogOn();退出登錄：LogOff();主畫面： ShowPicture("監(jiān)控模型");水位報警：ShowPicture("水位報警");歷史曲線：ShowPicture("歷史曲線");數(shù)據(jù)報表：ShowPicture("數(shù)據(jù)報表");退出： Exit(0);在管理登陸中若要顯示小鍵盤，則可以在系統(tǒng)配置設置運行系統(tǒng)中進行如下設置：如圖，先設置恰當?shù)倪\行系統(tǒng)基準頻率為500，時間變量更新頻率為 1000。把使用虛擬鍵盤與寫變量時變化時下發(fā)前面打勾，如要有聲音提示則把聲音提示打勾。

13、7、多權限登錄設置在管理登錄旁邊寫上登錄的權限名稱，為多權限登錄做準備。名稱中顯示當前登錄的用戶名稱，權限顯示當前登錄用戶的權限。具體設置如下所示：（1）雙擊名稱，點擊字符串輸出，在表達式中寫入“$用戶名”以連接到登錄用戶名；（2）雙擊權限，點擊模擬值輸出，在表達式中寫入“$訪問權限” 以連接到訪問權限。然后進行用戶權限設置：在系統(tǒng)配置中點擊用戶配置，在對話框中雙擊系統(tǒng)管理員，設置優(yōu)先級為最高999，密碼為1234。然后在無組中新建操作員1與操作員2權限，分別為：操作員1可進行出水閥門的操作與組態(tài)畫面的觀看，其余不能操作。操作員2只可進行組態(tài)畫面的觀看，其余不可進行操作。故設置操作員1密碼為1

14、，權限為99，操作員2密碼為2，權限為9。并在模型中給予相應設置：在水泵、閥門、閥門開關中設置權限為90，在啟動、停止中設置權限為100。對于主畫面、水位報警、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表、退出的權限設置為0。如此，確保高權限可對低權限部分進行操作，而無法操作更高權限部分。8、主畫面外其余畫面的設置（1） 水位報警畫面 新建一個畫面，名稱為“水位報警”，并用工具箱中“報警窗口”命令在畫面中畫出報警窗口。其余部分復制主畫面中按鈕粘貼即可如圖所示： 同樣，主畫面中的實時報警窗口也是這樣設置，不過窗體被縮小了。然后做如下設置：在工程中點擊報警組，新建加入報警組水箱水箱液位，如圖所示。在水位報警畫面中右鍵點擊，

15、選擇動畫連接，做如圖中所示設置： （2） 歷史曲線畫面 同樣新建畫面，命名為歷史曲線，在畫面中打開工具箱中的圖庫，選擇歷史曲線加入到畫面中，如上圖所示。查閱組態(tài)王幫助文檔知道各按鈕的意義：第一排最前面的兩個按鈕為時間軸左端向左卷動和時間軸左端向右卷動；第一排最后兩個按鈕為時間軸右端向左卷動和時間軸右端向右卷動。第二排前面四個按鈕為：時間軸向左平移，時間軸向右平移，時間軸向左平移兩倍，時間軸向右平移兩倍。卷動百分比按鈕對應卷動百分比量的輸入，作用是使趨勢曲線的時間軸左移或右移一個百分比，百分比是指移動量與趨勢曲線當前時間軸長度的比值。比如移動前時間軸的范圍是12:0014:00，時間長度120分

16、鐘，左移10%即12分鐘后，時間軸變?yōu)?1:4813:48。在此按鈕后面有兩個分別為時間軸百分比左移與時間軸百分比右移。 輸入調(diào)整跨度按鈕用以調(diào)整跨度時間，如輸入7200，表示時間調(diào)整跨度為2小時。后面有四個不同的時間跨度可以選擇。 時間軸縮放按鈕顯示時間軸的量程?？梢钥s小或者放大時間軸。后面有時間更新按鈕，用以將歷史曲線時間軸的右端設置為當前時間，以查看最新數(shù)據(jù)。最后是參數(shù)設置按鈕，在軟件運行時設置記錄參數(shù)，包括記錄起始時間、記錄長度等。具體設置為： （3）數(shù)據(jù)報表畫面 新建畫面，命名為數(shù)據(jù)報表，在畫面中用工具箱中的報表工具畫出一張報表，如圖所示：實際所用24行，表示一天24小時用以記錄系統(tǒng)

17、在各個時間段內(nèi)的運行狀態(tài)，包括：水位高度、水泵運行情況、出水閥門開合情況等。建立完畢后在畫面中右擊，進入畫面屬性，選擇命令語言，寫入相應的命令語言：if ($時=0)行=4;if ($時=1)行=5;if ($時=2)行=6;if ($時=3)行=7;if ($時=4)行=8;if ($時=5)行=9;if ($時=6)行=10;if ($時=7)行=11;if ($時=8)行=12;if ($時=9)行=13;if ($時=10)行=14;if ($時=11)行=15;if ($時=12)行=16;if ($時=13)行=17;if ($時=14)行=18;if ($時=15)行=19;if

18、 ($時=16)行=20;if ($時=17)行=21;if ($時=18)行=22;if ($時=19)行=23;if ($時=20)行=24;if ($時=21)行=25;if ($時=22)行=26;if ($時=23)行=27;/報表=1; 設置好報表所用各元素；string ss; 定義函數(shù)string；if (本站點啟動運行=0) 判斷系統(tǒng)運行狀態(tài)；ss="關" elsess="開"ReportSetCellString("實時報表", 行, 2, ss); 將運行狀態(tài)指定到報表第二列；ReportSetCellValue

19、("實時報表", 行, 3, 本站點水位); 將水位狀態(tài)指定到報表第三列；if (本站點水泵運行=0) 判斷水泵運行狀態(tài)；ss="關"elsess="開"ReportSetCellString("實時報表", 行, 4, ss); 將水泵狀態(tài)指定到報表第四列；if (本站點出水閥門=0) 判斷出水閥門狀態(tài)；ss="關"elsess="開"ReportSetCellString("實時報表", 行, 5, ss); 將出水閥門狀態(tài)指定到報表第五列；9、總體命

20、令語言設置（1）在組態(tài)畫面全部設置完畢之后，必須寫入相應的程序語言，之后仿真PLC才會運行，整個組態(tài)才算是完成。所以，首先在系統(tǒng)命令語言中選擇應用程序命令語言，將下面程序?qū)懭耄篿f(啟動運行=1) 判斷系統(tǒng)運行狀態(tài)；if(水位<5) 判斷初始水位情況；水泵運行=1; 若水位低于5，則啟動水泵；else if(水位>95) 若水位高于95，則關閉水泵；水泵運行=0;else水泵運行=0; 系統(tǒng)沒啟動，水泵不能運行；（2）關于報警命令語言在命令語言中選擇事件命令語言，新建事件命令語言，事件描述為：本站點$新報警=1在發(fā)生時框中寫入下面程序：ShowPicture("提示報警");本站點$新報警=0;用來實現(xiàn)到達報警條件時系統(tǒng)自動報警的效果。（3）主畫面命令語