自動化-組態(tài)軟件

成績課程設(shè)計報告設(shè)計題目供暖鍋爐運行監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計課程名稱工控系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計姓名張涵學號2012001397班級自動化1204設(shè)計日期2015年01月08日供暖鍋爐摘要工業(yè)鍋爐是采暖供熱系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的主要任務(wù)是安全可靠、經(jīng)濟有效的把燃燒的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，進而將熱能傳遞給水，產(chǎn)出滿足需要的蒸汽或熱水。為了鍋爐工作能夠安全高效的正常功過，需要對鍋爐進行實時監(jiān)控。并且一旦發(fā)生異常情況能夠馬上發(fā)現(xiàn)，以便及時整修。本文主要通過組態(tài)軟件（MCGS）做一個鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計分為三部分，分別為鍋爐給水系統(tǒng)、燃燒加熱系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)。主要的輸出對象為液位、溫度和壓力；三個對象之間相互聯(lián)系，相互約束；通過三個輸出對象來實現(xiàn)對鍋爐工作的實時監(jiān)測與控制。而且可以通過改變系統(tǒng)的參數(shù)來改變系統(tǒng)的工作情況。監(jiān)控的結(jié)果可以通過數(shù)據(jù)表格和數(shù)據(jù)曲線來觀察。此外，還有報警系統(tǒng)對鍋爐的工作情況進行實時報警，以便對報警情況進行及時處理。關(guān)鍵詞：采暖供熱；組態(tài)軟件；鍋爐；監(jiān)控系統(tǒng)HeatingboilerAbstractIndustrialboiler

isthekeyequipment

ofheatingsystem,

itsmaintask

issafeandreliable,

economicandeffective

combustion

chemicalenergyintoheat,thustheheattransferwater,

steamorhotwateris

output

tomeetthe

needsof.Inorderto

normal

themeritsanddemeritsof

boiler

workcanbe

safeandefficient,

theneedfor

real-timemonitoringofthe

boiler.

Andonce

theabnormalconditions

canimmediatelyfound,

inordertorepairintime.

Thispapermainly

throughtheconfigurationsoftware

(MCGS)

todoa

boilermonitoringsystem.Thedesignisdividedintothreeparts,

respectively,

for

boilerfeedwatersystem,

thecombustion

heatingsystem,

steamsystem.

Themainobjectofoutput

for

liquidlevel,

temperatureandpressure;

betweenthreeobjectsofmutualconnection,

mutual

constraints;

by

three

theoutput

objectto

realizereal-time

monitoringand

controloftheboiler

work.

Butalso

tochangethe

workconditionofthesystem

bychangingthesystemparameters.

Monitoringresultscanbe

observed

throughthedata

table

anddata

curve.

Inaddition,

thereisworktothe

alarmofboiler

system

forreal-time

alarm,

sothattimely

treatmentof

alarm.KeyWords：Heating

boiler;

configurationsoftware;

monitoringsystem目錄摘要 IAbstract II第1章 選題及工藝流程分析說明 11.1控制系統(tǒng)工藝或狀況描述 11.2組態(tài)設(shè)計的目標 11.3監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設(shè)計 2第2章 實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)設(shè)計說明 42.1檢測和控制點選擇 42.2工藝系統(tǒng)I/O點統(tǒng)計表 52.3內(nèi)部數(shù)據(jù)對象 62.4實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)說明 7第3章 對象特性數(shù)學模型及其腳本程序 133.1對象數(shù)學模型分析 43.2對象數(shù)學模型實現(xiàn) 53.3對象和控制邏輯說明 63.4控制算法或控制邏輯及其腳本程序 73.5運行策略腳本程序及說明 4第4章 用戶界面及報告設(shè)計 154.1監(jiān)控界面組態(tài)設(shè)計說明及界面效果圖 154.2Excel報表組態(tài)設(shè)計說明及樣表 154.3主控窗口設(shè)置和系統(tǒng)菜單設(shè)計說明 44.4安全策略設(shè)計說明 5第5章 用戶界面及報告設(shè)計 155.1運行結(jié)果分析等 155.2組態(tài)設(shè)計和調(diào)試中遇到的問題、解決方法和結(jié)果 15第6章 總結(jié) 15參考文獻 17附錄A附錄內(nèi)容名稱 18第1章選題及工藝流程分析說明1.1控制系統(tǒng)工藝或狀況描述控制系統(tǒng)以鍋爐為主題，通過進水管道給鍋爐供水，然后供給天然氣對鍋爐加熱使水溫上升，再通過暖氣管道將熱水送到用戶。在加熱過程中，鍋爐壓力會上升，為了鍋爐能夠安全工作需要通過排氣管道對鍋爐進行排放蒸汽，從而減小鍋爐壓力。反映鍋爐狀態(tài)的控制變量為液位、溫度和壓力。通過水泵、冷水閥和熱水閥控制鍋爐的液位，通過天然氣閥和供氣閥控制鍋爐的溫度，通過排氣閥控制鍋爐的壓力；此外，鍋爐液位的變化即鍋爐進入冷水或熱水減少會引起鍋爐溫度的變化；而且鍋爐溫度的變化勢必會引起鍋爐壓力的變化；當鍋爐內(nèi)壓力過大時需要進行排氣操作，這樣勢必會引起鍋爐內(nèi)溫度和液位的變化。1.2組態(tài)設(shè)計的目標通過對供暖鍋爐系統(tǒng)進行組態(tài)設(shè)計，可以實現(xiàn)對工業(yè)鍋爐系統(tǒng)工作流程的模擬。能夠簡潔、真實、完整的反映出實際工作狀況，鍋爐自動控制工藝抽象化。用三個控制變量液位、溫度和壓力的數(shù)值反映鍋爐的工作情況，也體現(xiàn)鍋爐的工作狀態(tài)。1.3監(jiān)控系統(tǒng)分析和總體設(shè)計系統(tǒng)的監(jiān)控主要通過對三個控制變量液位、溫度和壓力進行監(jiān)控來實現(xiàn)對供暖鍋爐系統(tǒng)的監(jiān)控。液位報警限有上上限報警、上限報警、下限報警和下下限報警，溫度的報警限和液位相同，壓力報警限有上限報警和下限報警。在供暖鍋爐正常工作時，通過列表反映報警信息的報警畫面?？梢酝ㄟ^這些報警限制對鍋爐進行實時監(jiān)測，從而及時對報警信息進行處理。報警屬性如圖所示液位溫度壓力第2章實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)設(shè)計說明2.1檢測和控制點選擇供暖鍋爐的檢測主要為對三個控制變量液位、溫度和壓力的檢測。通過三個變量的數(shù)字來判斷鍋爐的工作狀態(tài)。控制點為水泵、冷水閥、熱水閥、天然氣閥、供氣閥及排氣閥，通過控制以上對象來控制鍋爐工作。2.2工藝系統(tǒng)I/O點統(tǒng)計表輸入名稱水泵冷水閥熱水閥天然氣閥供氣閥排氣閥類型開關(guān)型開關(guān)型開關(guān)型開關(guān)型開關(guān)型開關(guān)型輸出名稱液位溫度壓力類型數(shù)值型數(shù)值型數(shù)值型2.3內(nèi)部數(shù)據(jù)對象內(nèi)部數(shù)據(jù)對象名稱$Time$Year$Month$Day類型字符型數(shù)值型數(shù)值型數(shù)值型2.4實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)說明第3章對象特性數(shù)學模型及其腳本程序3.1對象數(shù)學模型分析液位溫度壓力3.2對象數(shù)學模型實現(xiàn)當供暖鍋爐的液位發(fā)生變化時，溫度和壓力也會隨之發(fā)送變化；同理，當供暖鍋爐的溫度發(fā)生變化時，壓力也會隨之發(fā)送變化；當供暖鍋爐的壓力發(fā)生變化時，液位和溫度也會隨之發(fā)送變化。3.3控制算法或控制邏輯及其腳本程序液位：當液位低于80時，需要給供暖鍋爐供水，打開水泵和冷水閥，液位升高；當液位高于90時，停止供水，關(guān)閉水泵和冷水閥；當熱水閥打開時，給用戶供暖，此時液位會有微小減少。溫度：當溫度低于80攝氏度，需要給供暖鍋爐加熱，打開天然氣閥和供氣閥，則供暖鍋爐溫度上升；當溫度高于100攝氏度時，停止加熱，關(guān)閉天然氣閥和供氣閥。壓力：當供暖鍋爐壓力大于0.15MPa時，壓力過大需要排放蒸汽，打開排氣閥，則鍋爐壓力減??；當鍋爐壓力低于0.1MPa時，停止排放蒸汽，關(guān)閉排氣閥。相互關(guān)系：若供暖鍋爐有水，當排放蒸汽減壓時，鍋爐液位會有微量減少，同時供暖鍋爐的溫度也會有所下降。當冷水閥打開給鍋爐加水時，供暖鍋爐溫度會有所減小，由于溫度下降，壓力也會減??；當熱水閥打開給用戶供暖時，供暖鍋爐溫度緩慢減小，同上，壓力也會減小。3.4運行策略腳本程序及說明；啟動策略：當系統(tǒng)啟動時，設(shè)置變量的初值和各個開關(guān)狀態(tài)。開始是液位為零，溫度為15攝氏度，壓力為0.01MPa；將熱水閥打開，給用戶供暖。循環(huán)策略:循環(huán)策略的循環(huán)時間改為60ms第一個策略行為液位，第二個策略行為溫度，第三個策略行為壓力，第四個策略行為三個的相互關(guān)系，各策略行的腳本程序見3.3第4章用戶界面及報告設(shè)計4.1監(jiān)控界面組態(tài)設(shè)計說明及界面效果圖4.1.1封面4.1.2主畫面——供暖鍋爐通過冷水管道給供暖鍋爐供水，通過天然氣管道供給天然氣給鍋爐加熱，通過熱水管道給用戶供暖，通過排氣管道使鍋爐排放蒸汽。當供暖鍋爐的液位發(fā)生變化時，溫度和壓力也會隨之發(fā)送變化；同理，當供暖鍋爐的溫度發(fā)生變化時，壓力也會隨之發(fā)送變化；當供暖鍋爐的壓力發(fā)生變化時，液位和溫度也會隨之發(fā)送變化。4.1.3實時數(shù)據(jù)的窗口液位趨勢窗口溫度趨勢窗口壓力趨勢窗口實時數(shù)據(jù)表窗口4.1.4歷史數(shù)據(jù)的窗口歷史數(shù)據(jù)表窗口歷史數(shù)據(jù)曲線窗口4.1.5報警記錄的窗口最新報警記錄窗口歷史報警記錄窗口4.1.6系統(tǒng)維護參數(shù)設(shè)置窗口4.2Excel報表組態(tài)設(shè)計運行策略中新建策略窗口，然后新建策略行，添加Excel報表輸出。4.3主控窗口設(shè)置和系統(tǒng)菜單設(shè)計說明主控窗口屬性如圖所示,封面顯示時間為5s，自動運行的窗口為供暖鍋爐總的主控窗口設(shè)置為4.4安全策略設(shè)計說明4.4.1用戶管理器設(shè)置三種用戶：負責人、工程師和操作員，并且三種用戶的密碼均為1397。負責人工程師操作員4.4.2主控窗口主控窗口屬性設(shè)置為：進入系統(tǒng)不登錄，退出登錄用戶管理腳本程序和權(quán)限為修改密碼腳本程序和權(quán)限為用戶登錄腳本程序和權(quán)限為退出登錄腳本程序和權(quán)限為第5章仿真5.1運行結(jié)果分析等5.1.1運行的封面5.1.2運行的主畫面5.1.3運行的實時數(shù)據(jù)液位趨勢溫度趨勢壓力趨勢實時數(shù)據(jù)表5.1.4運行的歷史數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)表歷史數(shù)據(jù)曲線5.1.5運行的報警記錄最新報警記錄歷史報警記錄5.1.6退出登錄畫面5.2組態(tài)設(shè)計和調(diào)試中遇到的問題、解決方法和結(jié)果組態(tài)設(shè)計過程中有時對有些數(shù)據(jù)對象已經(jīng)進行了使用，但后來發(fā)現(xiàn)定義有錯誤，但是對象的屬性和名稱不能修改，可以通過“工具”菜單中的“數(shù)據(jù)對象替換”命令對數(shù)據(jù)對象進行修改。在運行環(huán)境過程中，發(fā)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)表格中沒有數(shù)據(jù)，原因是液位、溫度及壓力沒有進行存儲，造成沒有歷史數(shù)據(jù)。還有報警記錄沒有進行動畫連接，使得報警記錄只有溫度沒有液位和壓力，把液位、溫度和壓力組成組對象，然后組對象進行報警。還要注意要把循環(huán)策略的循環(huán)時間進行修改，如果時間過長，系統(tǒng)運行特別慢，不利于系統(tǒng)運行。做數(shù)據(jù)的