基于力控軟件的鍋爐控制系統(tǒng)

1、基于力控軟件的鍋爐控制系統(tǒng)作者:日期:電氣工程師技能大賽-基于力控軟件的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)專業(yè)名稱：農業(yè)電氣化與自動化小組成員：王強、郝悅含學號：、設計時間：2015.5.5、夕4刖百隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高和計算機在工業(yè)領域的廣泛應用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種要求。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好的解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。目前世界上組態(tài)軟件品種繁多，國外產品有美國

2、WOnderwae公司的hiTouctv美國Intellution公司的iFIX等，國內產品有三維力控、組態(tài)王、MCGS等。一般的組態(tài)軟件都由下列組件構成：圖形界面系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件、控制功能組件。力控組態(tài)軟件主要解決的問題：如何與采樣、控制設備間進行數(shù)據(jù)交換；使來自設備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關聯(lián)起來；處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警；存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)查詢；各類報表的生成和打印輸出；為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應不同應用領域的需求；最終生成的應用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。本文以鍋爐對象為例，利用三維力控PCAuto組態(tài)軟

3、件開發(fā)了一個小型的監(jiān)控系統(tǒng)。1力控組態(tài)軟件PCAutoi.1軟件的認識1.1軟件的認識力控監(jiān)控組態(tài)軟件PCAuto是對現(xiàn)場生產數(shù)據(jù)進行采集與過程控制的專用軟件，是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺，它能同時和國內外各種工業(yè)控制廠家的設備進行網絡通訊，它可以與高可靠的工控計算機和網絡系統(tǒng)結合，便可以達到集中管理和監(jiān)控的目的，同時還可以方便地向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來實現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)進行集成。力控監(jiān)控組態(tài)軟件PCAuto最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”進行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實踐方法，用戶只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”

4、，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，大大地提高了集成效率。力控的應用范圍廣泛、可用于開發(fā)石油、化工、半導體、汽車、電力、機械、冶金、交通樓宇自動化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個行業(yè)和領域的工業(yè)自動化、過程控制、管理監(jiān)測、工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)測、遠程監(jiān)測/遠程診斷、企業(yè)管理/資源計劃等系統(tǒng)。PCAuto組態(tài)軟件具有功能強大的圖形開發(fā)環(huán)境Draw采用面向對象的圖形技術，創(chuàng)建動畫式人-機界面系統(tǒng)及高可靠性快速的圖形界面運行系統(tǒng)View,用來運行Draw創(chuàng)建圖形窗口。先進的分布式實時數(shù)據(jù)庫DB是整個應用系統(tǒng)的核心模塊，負責整個力控應用系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計

5、數(shù)據(jù)處理、報警信息處理、數(shù)據(jù)服務請求處理及完成與過程的雙向通信。1 .2軟件的使用在組態(tài)軟件中填寫一些事先設計的表格，再利用圖形功能把被控對象（溫度計、壓力計、鍋爐、趨勢曲線、報表、溫控曲線等）形象的畫出來，通過內部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與I/O設備的實時數(shù)據(jù)進行邏輯連接。當由組態(tài)軟件生成的應用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象相連的I/O設備數(shù)據(jù)發(fā)生變化會直接帶動被控對象的屬性變化。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)的設計主要是充分利用軟件的優(yōu)勢，通過對鍋爐系統(tǒng)中的三個主要參數(shù)，即鍋爐水位、爐膛壓力、鍋爐內溫度的控制來實現(xiàn)對鍋爐系統(tǒng)的實時監(jiān)控。具體的控制原則為：當鍋爐液位“l(fā)evel

6、”的值高于90時,系統(tǒng)產生報警，對應的液位報警燈閃爍紅色，同時發(fā)出報警聲音；當爐膛壓力“press”的值高于890時，系統(tǒng)也會報警，對應的壓力報警燈閃爍紅色，同時發(fā)出報警聲音；同樣，當鍋爐內溫度“tcmp”的值高于90時，系統(tǒng)也產生報警信息，對應的溫度報警燈閃爍紅色，同時發(fā)出報警聲音。其中鍋爐水位由仿真PLC的常量寄存器控制，爐膛壓力和鍋爐內溫度也分別由仿真PLC的常量寄存器控制，由于無法準確地建立鍋爐水位、爐膛壓力、鍋爐內溫度三者之間的函數(shù)關系，在設計時人為設定爐膛壓力和鍋爐內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)的啟停則由仿真PLC的狀態(tài)寄存器，即點“run”進行控制，

7、當啟動按鈕“run”顯示綠色時，系統(tǒng)開始運行；當顯示紅色時，鍋爐液位、爐膛壓力和鍋爐溫度復位到初始設定值。系統(tǒng)報警時，對應的報警燈會閃爍紅色。溫度過高時，加熱設備停止加熱，其中是否加熱有動畫連接實現(xiàn)，加熱時加熱設備一直閃爍，否則停止閃爍。3 .系統(tǒng)設計3.1 設計思想鍋爐設備是一個復雜的控制對象，主要的輸入變量是負荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風和引風等；主要的輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負壓、過?？諝獾?。因輸入變量與輸出變量相互關聯(lián)，如果蒸汽負荷發(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、多輸出且相互關聯(lián)的控制對象。鍋爐對象簡圖，如圖1所示。由于

8、條件限制及能力有限,本控制系統(tǒng)將主要控制三個變量：鍋爐水位、爐內溫度、爐膛壓力。在本控制系統(tǒng)的圖形界面上具備報警通知及確認、報表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能。各種報警、報表、趨勢都是動畫連接的對象，其數(shù)據(jù)源都可以通過組態(tài)來指定。每個畫面的內容可以根據(jù)實際情況靈活設計。圖1鍋爐對象簡圖3.2 軟件組態(tài)設計基于力控PCAuto組態(tài)軟件的設計與實現(xiàn)主要包括以下幾個步驟：畫面創(chuàng)建、動畫連接、I/O設備設置、創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)連接。畫面創(chuàng)建根據(jù)本系統(tǒng)的特點，設計了鍋爐監(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2所示,主要包括了系統(tǒng)開關，鍋爐精靈,壓力、溫

9、度的精靈，報警燈，加熱設備和一些控制閥門。圖2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3所示，說明了系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)信息，及相關歷史數(shù)據(jù)的查詢。主要包含趨勢曲線和歷史報表。“歷史報表”工具可以方便的實現(xiàn)報表打印功能圖3數(shù)據(jù)的采集、保存及查詢界面報警信息界面如圖4所示，由報警組態(tài)及相關報警設置來完成系統(tǒng)的報警任務。圖4報警信息界面溫控曲線界面如圖5所示，主要有溫控曲線組件完成，便于更好的實現(xiàn)鍋爐內溫度的控制與觀測。圖5溫控曲線界面動畫連接動畫連接是指畫面中圖形對象與變量或表達式的對應關系。建立了連接后，在監(jiān)控系統(tǒng)運行時，根據(jù)變量或表達式的數(shù)據(jù)變化，圖形對象改變顏色，大小等外觀，文本會進行動

10、態(tài)刷新。這樣就將現(xiàn)場真實的數(shù)據(jù)放映到計算機的監(jiān)控畫面中，從而達到監(jiān)控的目的。此控制系統(tǒng)中分別對開關精靈、報警燈、界面切換、加熱設備等進行了相關的動畫連接。從而可以動態(tài)的實現(xiàn)系統(tǒng)的良好控制。具體實現(xiàn)方法如圖6中各圖所示。圖8相關點參數(shù)的設置進入程序腳3. 3系統(tǒng)功能實現(xiàn)的腳本程序調出程序腳本用口，編寫程序如下:本中程序：(2)程序運行周期執(zhí)行中程序圖9腳本程序3.4系統(tǒng)相關功能連接與實現(xiàn)3. 4.1查詢歷史報表要連續(xù)查詢歷史報表的數(shù)據(jù)，需要給報表加入按鈕控制對象，給按鈕賦予相應動作。其實現(xiàn)步驟與方法：同時選中所需按鈕和歷史報表，用工具箱中“打成單元”工具，將按鈕和歷史報表打成單元；雙擊按鈕出現(xiàn)動

11、畫連接對話框，選中“觸敏動作/左鍵動作”，在彈出的腳本編輯器中輸入腳本程序，點擊“確認”和“返回”按鈕。按鈕功能與其相應的腳本程序:“查詢”:#HisReport.SetTimeSpan(#TineSpan17.GetTime(),#TimeSpan.GetTime();#HisReport.SetTimeEx(#DateTime.GetTime()“當前時間"：#HisReport.NowTime()“前一天"：#HisReport.OffDay(-1)“后一天"：#HisReport.OffDay(1)“打印"：#HisReport.Print()3

12、.4.2報表打印報表打印是對各個參數(shù)在一天或幾天之內，以一定間隔時間為準，把這些值以一定格式打印出來。這樣既減少了操作人員用筆填寫報表，又方便準確。還可以對報表打印進行定時間打印。圖10溫控曲線打印3 .4.3事件的記錄和顯示事件記錄可以作為事故追憶、歷史信息查詢的重要手段，在事件記錄窗口中當指定查詢事件記錄的日期和時間后，單擊“開始定位”按鈕，事件記錄窗口自動顯示查詢到的所有事件記錄信息。力控提供了一個腳本函數(shù)EventDisp()用來調出事件記錄。4 .結束語利用力控PCAuto組態(tài)軟件所設計的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，可以很好的對鍋爐溫度、壓力和液位進行監(jiān)控。但此次設計只是實現(xiàn)簡單的監(jiān)控功能，對于現(xiàn)

13、場的實時數(shù)據(jù)的采集和科學的控制策略沒有實現(xiàn)。不過通過此次設計了解到力控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現(xiàn)控制組態(tài)，而且自帶實時數(shù)據(jù)庫是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強、跨網絡系統(tǒng)的開放式實時數(shù)據(jù)庫?？傊?，組態(tài)軟件具有實時多任務、接口開放、使用靈活、功能多樣、運行可靠的特點。監(jiān)控組態(tài)軟件投入運行后，操作人員可以在它的支持下完成多項任務：1 .看生產現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)及流程畫面；2 .打印各種實時/歷史生產報表；3 .自由瀏覽各個實時/歷史趨勢畫面;4 .及時得到并處理各種過程報警和系統(tǒng)報警；5 .在需要時，人為的干預生產過程，修改生產過程參

14、數(shù)和狀態(tài)；6與管理部門的計算機聯(lián)網，為管理部門提供生產實時數(shù)據(jù)。5 .設計心得體會通過將近兩周的課程設計，我們在搜集大量資料和觀看一系列力控軟件教學視頻的基礎上，很好的完成了本次鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的設計任務，掌握了軟件工程這門課理論與實際間的聯(lián)系，也熟練了數(shù)據(jù)庫的建立，數(shù)據(jù)采集的創(chuàng)建，報警的運用等等，通過繁瑣的動畫連接和實時數(shù)據(jù)庫中各種變量的建立，找到了一定的規(guī)律。通過簡單的控制語句的編程，發(fā)現(xiàn)了其中很多控制變量間的編程規(guī)律，很好的實現(xiàn)了組態(tài)功能。設計的過程中遇到過不少問題，軟件的安裝也嘗試了好幾個版本，或者是程序的編寫問題，或者是變量的創(chuàng)建不合適，再或者是動畫的關聯(lián)，等等，通過大家一起探討，一起研究，解決了一系列的困難，最終能夠在一臺電腦上將實驗中的各種現(xiàn)象完美的展現(xiàn)出來，但是還是有的地方沒有弄太明白，不過最終仍舊根據(jù)課設要求圓滿地完成了設計的任務，在困難的陪同下體驗了一下成功的喜悅，增強了以后學習和解決困難、問題的信心，體會到了團隊合作