世紀(jì)星組態(tài)軟件在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用(精)

世紀(jì)星組態(tài)軟件在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用李言武，陳建鐸(西安石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,西安710065)摘要：自動(dòng)化監(jiān)控組態(tài)軟件是一個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本文介紹了CenturyStar7.0組態(tài)軟件的主要功能，給出了一個(gè)利用CenturyStar7.0實(shí)現(xiàn)的過(guò)程控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、軟件功能，并且結(jié)合實(shí)例說(shuō)明其開(kāi)發(fā)過(guò)程。實(shí)踐證明，CenturyStar7.0組態(tài)軟件具有圖形界面友好，可靠性高，操作方便，安全穩(wěn)定，應(yīng)用效果好等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：過(guò)程控制；組態(tài)軟件；CenturyStar7.0ApplicationoftheCenturyStarconfigurationsoftwareinindustrialprocesscontrolsystemLIYanwu，CHENJianduo(CollegeofComputer,PetroleumUniversityofXi'an,Xi'an710065,China)Abstract：Auto-controlconfigurationsoftwareisaprocesscontrolanddataprocessingsystem.ontheindustriallocale.ThemajorfunctionofCenturyStar7.0ispresentedandAprocesscontrolsystembasedonCenturyStar7.0isgiveninthispaper.Boththesystemstructureconfigurationandthefunctionofsoftwarearedescribedindetail.Thedevelopmentprocessisexplainedbyanexample.Thepracticeprovesthatthesystemhascharacteristicssuchasfriendlyinterface,highlyreliable,operationeasily,safeandsteady,andworkwelletc.Keywords：ProcessControl；ConfigurationSoftware；CenturyStar7.0隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)及電子儀器儀表技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也得到了迅速的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)更加完善的控制系統(tǒng)，獲得更方便、可靠、快速的控制成為可能。而溝通計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程管理與控制的高度集成，已成為工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的內(nèi)在要求與必然趨勢(shì)，而組態(tài)軟件則成為逾越這一屏障的橋梁與紐帶。組態(tài)軟件可以提供一個(gè)良好的人機(jī)對(duì)話界面，使控制技術(shù)人員用最簡(jiǎn)單的方法隨心所欲地設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)本地及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。本文以世紀(jì)星組態(tài)軟件在水廠氣水反沖洗過(guò)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為例，闡述了世紀(jì)星組態(tài)軟件在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。1CenturyStar7.0組成與功能介紹CenturyStar7.0是在PC機(jī)上開(kāi)發(fā)的智能型人機(jī)接口軟件系統(tǒng)，它以MicrosoftWindows95/98/NT/2000/XP中文平臺(tái)作為其操作系統(tǒng)，充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。它比以往使用專用機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，并且可以利用PC機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。CenturyStar7.0由開(kāi)發(fā)系統(tǒng)CSMAKER和運(yùn)行系統(tǒng)CSVIEWER兩部分組成。CSMAKER和CSVIEWER是各自獨(dú)立的Windows32位應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用；兩者又相互依存，在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的工程和畫面應(yīng)用程序必須在CSVIEWER運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。世紀(jì)星組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)CSMAKER是其應(yīng)用程序的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。開(kāi)發(fā)者在這個(gè)環(huán)境中完成工況畫面的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)定義、動(dòng)畫連接、設(shè)備安裝、命令語(yǔ)言編寫等。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫(kù)中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理地抽象控制對(duì)象的特性，對(duì)數(shù)據(jù)的報(bào)警、趨勢(shì)曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等重要功能有簡(jiǎn)單的操作辦法。利用圖形控件功能可以大大減少設(shè)計(jì)界面的時(shí)間，從整體上提高工控軟件的質(zhì)量。世紀(jì)星組態(tài)軟件實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境CSVIEWER主要用于顯示開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中建立的動(dòng)畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)與I/O服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換。它通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理從工業(yè)控制對(duì)象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動(dòng)畫的方式形象地表示出來(lái)，同時(shí)完成報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。

使用世紀(jì)星組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的氣水反沖洗過(guò)程控制系統(tǒng)是針對(duì)水廠濾池液位及輸水管道流量參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、處理后實(shí)現(xiàn)濾池氣水反沖洗的管控系統(tǒng)，可將濾池液位及管道內(nèi)水的流量、壓力等參數(shù)集中送往遠(yuǎn)程監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)顯示、打印、儲(chǔ)存、報(bào)警、控制及繪制歷史記錄曲線等功能，省掉了大量的記錄儀、數(shù)顯表，既降低了投資成本，又可使采集的數(shù)據(jù)更直觀、準(zhǔn)確、可靠。2過(guò)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)常用的前端控制設(shè)備，我們?cè)O(shè)計(jì)了采用變頻器和PLC構(gòu)建的氣水反沖洗過(guò)程控制系統(tǒng)，利用世紀(jì)星組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話界面，完成交流變頻電機(jī)起圖1氣水反沖洗過(guò)程控制框圖3HMI設(shè)計(jì)動(dòng)、停止與調(diào)速，以及圖1氣水反沖洗過(guò)程控制框圖3HMI設(shè)計(jì)利用PPI電纜將西門子CPU224XPCN型PLC與主機(jī)RS232斷口直接相連，再用RS485/232轉(zhuǎn)換器將富士FRENIC5000G/P11S型變頻器RS485控制端子（DX+,DX-,SD）與主機(jī)RS232端口相連，實(shí)現(xiàn)PLC和變頻器與主機(jī)之間的串行通訊。氣水反沖洗過(guò)程控制系統(tǒng)主要是針對(duì)水廠生產(chǎn)工藝流程中的濾池過(guò)濾處理的控制，其控制原理是依據(jù)超聲波液位變送器采集的濾池濾層液位變化情況，將實(shí)時(shí)液位數(shù)據(jù)傳送給PLC處理，之后上傳給上層組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，同時(shí)利用變頻器調(diào)節(jié)氣、水泵的輸出量，利用PLC自動(dòng)控制濾池進(jìn)行氣水反沖洗。反沖洗過(guò)程是：首先進(jìn)氣反沖1?2分鐘，在濾層底部形成一穩(wěn)定厚度的氣墊層，保證在反沖洗過(guò)程中配氣的均勻性，然后氣水同時(shí)反沖洗4?6分鐘，除去過(guò)濾過(guò)程中截留在濾料上的污物，并使其上浮排出池外，最后再單獨(dú)用水漂洗6?8分鐘，徹底清除濾料中間的污物，保證初濾水水質(zhì)。系統(tǒng)組態(tài)界面如圖2所示。變頻器變頻調(diào)速控制運(yùn)行狀態(tài) 「停止卩正轉(zhuǎn)「反轉(zhuǎn)［運(yùn)行頻率JIz變頻器變頻調(diào)速控制運(yùn)行狀態(tài) 「停止卩正轉(zhuǎn)「反轉(zhuǎn)［運(yùn)行頻率JIz「最高頻率：120.00席運(yùn)行頻率：25,00Hz|「最低頻率：W00Hz變速時(shí)間 廠加速時(shí)間： ~Is「減速時(shí)間：［TuuIsPLC氣水反沖洗控制圖2過(guò)程控制界面圖利用世紀(jì)星組態(tài)軟件設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話界面時(shí)，首先在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)CSMAKER中創(chuàng)建一個(gè)新工程和工程畫面，在畫面中添加組件并設(shè)置相應(yīng)屬性，然后在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇串口通訊設(shè)備，分別添加富士FRENIC5000G/P11S型變頻器和西門子PLC,正確S06（啟動(dòng)控制）、4功能實(shí)現(xiàn)設(shè)置各自彳的端口、I地址、波特率等通訊屬性以及在變量字典中05（頻率設(shè)定）、S08（變速控制）等I/O組態(tài)變量，最后保彳境，|即可實(shí)現(xiàn)變頻器據(jù)PLC與世紀(jì)星組態(tài)軟S06（啟動(dòng)控制）、4功能實(shí)現(xiàn)1）報(bào)警報(bào)警處理是“工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”中的一個(gè)重要內(nèi)容。當(dāng)液位、壓力等變量的數(shù)值或數(shù)值的變化異常時(shí)，將產(chǎn)生報(bào)警，以便操作者采取必要的措施。世紀(jì)星組態(tài)軟件具有兩種類型報(bào)警窗口：實(shí)時(shí)報(bào)警窗口和歷史報(bào)警窗口。實(shí)時(shí)報(bào)警窗口只顯示當(dāng)前處于報(bào)警狀態(tài)的報(bào)警事件，歷史報(bào)警窗口則顯示與報(bào)警有關(guān)的所有的報(bào)警事件（報(bào)警發(fā)生、報(bào)警應(yīng)答、報(bào)警恢復(fù)。）在定義組態(tài)變量時(shí)，設(shè)置好各個(gè)變量的上下限，組態(tài)程序自動(dòng)會(huì)根據(jù)設(shè)置好的數(shù)值進(jìn)行報(bào)警。不論是實(shí)時(shí)報(bào)警窗口和歷史報(bào)警窗口都可以設(shè)置報(bào)警時(shí)間、報(bào)警類型、事件、優(yōu)先級(jí)、變量名、報(bào)警組名、當(dāng)前值等，還可以設(shè)置報(bào)警顏色、報(bào)警恢復(fù)的顏色以及語(yǔ)音報(bào)警。(2)數(shù)據(jù)報(bào)表利用PrintHisData函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的查詢，函數(shù)格式為：PrintHisData(變量1,變量2，變量3，變量4，變量5，變量6，起始時(shí)間，終止時(shí)間，間隔時(shí)間，打印方式)；其中：變量1?6：指定的查詢的變量名，最多查詢六個(gè)變量；起始時(shí)間和終止時(shí)間確定了顯示數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍；間隔時(shí)間：顯示數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔；單位：秒；打印方式“：0”表示不設(shè)置打印參數(shù)，直接輸出，“1”表示打印報(bào)表，“2”表示打印曲線，“3”表示打印報(bào)表及曲線，“4”表示調(diào)用對(duì)話框，由用戶定制輸出打印。同樣，也可以利用函數(shù)查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表等。(3)趨勢(shì)曲線趨勢(shì)曲線反應(yīng)的是數(shù)據(jù)變化狀況，如液位、流量等，其中實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線用于實(shí)時(shí)顯示變量數(shù)據(jù)的變化情況，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線對(duì)象由系統(tǒng)自動(dòng)更新，不需專門定義實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線變量。運(yùn)行時(shí)，趨勢(shì)曲線會(huì)自動(dòng)從右向左卷動(dòng)，便于觀察變量的變化趨勢(shì)。而歷史趨勢(shì)曲線用于歷史數(shù)據(jù)的查看工作，可使您得到過(guò)去的時(shí)間和數(shù)據(jù)。(4)遠(yuǎn)程監(jiān)控世紀(jì)星組態(tài)軟件Web發(fā)布是世紀(jì)星組態(tài)軟件以B/S模式在廣域網(wǎng)(Internet)上發(fā)布圖形和數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程瀏覽功能。Web發(fā)布功能采用了國(guó)際上最先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)，確保數(shù)據(jù)傳輸精確、實(shí)時(shí)，用戶在Internet網(wǎng)上，通過(guò)IE瀏覽器，輸入服務(wù)器的IP地址，就可以查看現(xiàn)場(chǎng)的畫面和數(shù)據(jù)。由于Web發(fā)布無(wú)法修改現(xiàn)場(chǎng)工況變量值、調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等不足，為了解決這一問(wèn)題，我們利用世紀(jì)星組態(tài)監(jiān)控軟件以C/S模式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，通過(guò)應(yīng)用程序向客戶機(jī)提出數(shù)據(jù)要求，客戶機(jī)則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將用戶的數(shù)據(jù)要求提交給服務(wù)器，服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)，然后把經(jīng)過(guò)處理后的用戶需要的那部分?jǐn)?shù)據(jù)，傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)上，最后由客戶機(jī)完成對(duì)其所需數(shù)據(jù)的加工，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制功能。(5)系統(tǒng)安全系統(tǒng)安全管理主要是根據(jù)用戶權(quán)限不同我們將操作人員分成三個(gè)等級(jí)：一般用戶、特殊用戶、超級(jí)用戶。一般用戶主要負(fù)責(zé)信息查詢，可以進(jìn)入操作菜單的各個(gè)界面，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與工作狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)，查看歷史數(shù)據(jù)、歷史報(bào)警、歷史趨勢(shì)曲線圖以及操作記錄和打印報(bào)表;特殊用戶負(fù)責(zé)信息查詢與歷史數(shù)據(jù)處理外，還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)報(bào)警、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線圖的監(jiān)視與處理；超級(jí)用戶權(quán)限最高,能進(jìn)行用戶管理，包括用戶的添加、刪除、修改、登錄以及授權(quán)，可以進(jìn)入工藝流程圖中所有設(shè)備控制界面，查詢信息與處理數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行修改、調(diào)整以及負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理與維護(hù)。5結(jié)束語(yǔ)目前，自動(dòng)化產(chǎn)品呈現(xiàn)出智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化的發(fā)展趨勢(shì)，并逐漸形成了各種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件規(guī)范。組態(tài)軟件在自動(dòng)化系統(tǒng)的“水平”和“垂直”集成中起著橋和紐帶的作用，既可以完成現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)又可以實(shí)現(xiàn)本地與遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，己成為自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的重要組