监控组态专业课程设计方案报告.doc

电控学院
监控组态软件结课设计

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指引教师：

4月 26日

目录
一、实际系统介绍： 3
二、设计目标： 4
三、硬件的设计和实现 ： 4
1、PC系统 4
2、PLC 4
3、传感器 4
4、液位计、压力计 4
5、泵、阀 4
四、软件设计 4
1、各画面设计与制作: 4
2、动画链接 6
3、脚本程序 9
4、系统相关功能连接与实现 10
5、变量定义 14
6、I/O数据连接 14
7、实时数据库的建立 15
五、运行结果 16
六、分析体会 16

一、实际系统简介：
工业锅炉是采暖供热系统核心设备，它重要任务是安全可靠、经济有效 地把燃料化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要蒸汽或 热水。 国内当前在役运营工业锅炉共约有 52 万台，多为燃煤链条炉，它们 特点是应用广，容量小(绝大多数都是 10 t/h 如下分散锅炉)，设备陈旧，耗煤 (或油、气)量大(年耗煤量占全国总耗煤量三分之一)，效率低(平均约为 60%)， 自动化限度不高。此外由燃料燃烧产生烟尘、SOX,NOX 等对环境导致了严重污染。 随着对生产自动化规定渐高趋势，变化工业锅炉运营中老式手动、半自动操 作方式已势在必行特别是近年来国内北方各大都市承受着持续低温天气和煤炭价 格大幅度上涨压力，还要面对供热原则。
工业供暖锅炉安全运营显越来越是重要，那么这就要咱们用某些办法来监控锅炉运营。并且在浮现异常状况下可以立即显示出来，这样以便于咱们进行整修。所觉得了供暖锅炉可以安全有效运营，咱们必要对它进行监控，这就是咱们经常说供暖锅炉监控控制系统。
锅炉设备是一种复杂控制对象，重要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；重要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等。因输入变量与输出变量互有关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化，因而锅炉是一种多输入、多输出且互有关联控制对象。锅炉对象简图，如图1所示。由于条件限制及能力有限，本控制系统将重要控制三个变量：锅炉水位、炉内温度、炉膛压力。
在本控制系统图形界面上具备报警告知及确认、报表组态及打印、历史数据查询与显示等功能。各种报警、报表、趋势都是动画连接对象，其数据源都可以通过组态来指定。每个画面内容可以依照实际状况灵活设计。

锅炉设备
给水量
减温水
燃料量
送风量
引风量
水位
蒸汽温度
蒸汽压力
过剩空气
炉膛负压
负荷

图1
二、设计目的：
对锅炉温度、压力、液位进行监测和控制。放气阀、给水阀和供气阀为执行器。工艺规定，放气阀为电磁阀，给水阀和供气阀为调节阀（开度在0~100%之间变化）。锅炉有热水供应和回水通路，运营界面有启停按钮控制系统运营与停止，同步规定系统运营时，运营画面中反映系统当前运营时间及运营状态。
系统控制规则为：
1.当温度不大于60℃，开打供气阀门100%加热，当温度不不大于75℃时，关小供气阀门至5%；当温度不大于60℃不不大于80℃时运营状态为“报警”；
2.当压力不不大于0.11MPa打开放气阀门，当压力不大于0.11MPa时关闭放气阀门；压力不不大于0.12MPa时运营状态为报警；
3.当液位不大于0.8m时开大给水阀门至100%，当液位不不大于1.0m时关小给水阀门至5%；当液位不大于0.5m或不不大于1.2m时运营状态为报警；
4.温度、压力、液位均在正常区域，系统运营状态为工作正常。
三、硬件设计和实现 ：
本系统重要由PC、PLC、传感器、液位计、压力计、泵以及阀等来对硬件设计和实现。
1、PC系统：对于计算机来说在其上面重要是运用相应软件来实现数据收集、解决分析、远程控制例如力控组态软件ForceContr-ol6.1来说咱们更是运用它与PLC相联系来进行对锅炉模仿控制。
2、PLC ：重要对底层设备进行数据采集及解决并做出相应控制。
3、传感器：重要运用其自身特性来对锅炉内外变化产生信号，信号传播从而达到PC对锅炉温度监控以及实时水温变化。
4、液位计、压力计：重要显示实时数据信息，对此来做出相应调节 。
5、泵、阀 ：与锅炉相连接通过相应控制而对水量做出调节。
四、软件设计
1、各画面设计与制作:
依照本系统特点，设计了锅炉监控系统主界面，专家报表，报警信息，实时曲线和历史曲线五个界面。
a.主界面如图2所示，重要涉及了系统开关，锅炉精灵，压力、温度精灵，加热设备和某些控制阀门。

图2

b.实时曲线界面如图3所示，反映了系统压强、液位以及温度实时变化。.

图3
c.历史曲线界面如图4所示，反映了系统压强、液位和温度历史变化。

图4
d.报警信息界面如图5所示，由报警组态及有关报警设立来完毕系统报警任务。

图5

e.专家报表如图6所示。

图6
2、动画链接
动画连接是指画面中图形对象与变量或表达式相应关系。建立了连接后，在监控系统运营时，依照变量或表达式数据变化，图形对象变化颜色，大小等外观，文本会进行动态刷新。这样就将现场真实数据放映到计算机监控画面中，从而达到监控目。
此控制系统中分别对开关精灵、报警灯、界面切换、加热设备等进行了有关动画连接。从而可以动态实现系统良好控制。详细实现办法如图7-图12中各图所示。
a.进水阀门：

图7
b.进气阀门：

图8

c.出气阀门：

图9
d.液位显示：

图10
e.加热显示：

图11

f.各界面互相切换（其她类同）：

图12
3、脚本程序
调出程序脚本串口，编写程序如下
a.进入程序脚本中程序：

图13
b.程序运营周期执行中程序：

图14

图15

图16
4、系统有关功能连接与实现
a.实时曲线功能设立：

图17
b.历史曲线功能设立：

图18

图19

图20

图21
c.报警窗口功能设立：

图22

图23
d.专家报表功能设立：

图24

图25

图26

图27
5、变量定义

图28

图29
6、I/O数据连接
I/O设备设立是指对涉及应用程序“软件设备”和现场数据采集互换硬件设备在内广义上I/O设备驱动程序进行配备，使其与组态软件建立通信，构成一种完毕系统。在监控系统中建立仿真PLC，其实现办法如图30所示。

图30
7、实时数据库建立
实时数据库(DB)是整个监控系统核心。它负责整个系统实时数据解决和历史数据存储、记录数据解决、报警信息解决、数据服务祈求解决，完毕与过程数据采集双向数据通信。在本系统中，通过创立点参数、定义I/O设备、数据连接等几种环节便可以完毕数据库创立。系统中采用I/O设备数据采集与回送是实时数据库一种最基本功能。由于实时数据库系统应用所面向监控对象最后还是要贯彻到详细硬件设备。力控数据支持I/O设备涉及DCS、可编程控制器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表、控制器、变频器等。数据库与I/O设备之间数据互换方式也相应有诸各种。本系统实时数据库建立过程如图31所示（以level为例）：

图31
五、运营成果
当温度不大于60℃，开打供气阀门100%加热，当温度不不大于75℃时，关小供气阀门至5%；当温度不大于60℃不不大于80℃时运营状态为“报警”；当压力不不大于0.11MPa打开放气阀门，当压力不大于0.11MPa时关闭放气阀门；压力不不大于0.12MPa时运营状态为报警；当液位不大于0.8m时开大给水阀门至100%，当液位不不大于1.0m时关小给水阀门至5%；当液位不大于0.5m或不不大于1.2m时运营状态为报警；温度、压力、液位均在正常区域，系统运营状态为工作正常。
六、分析体会
通过这次作业，我在收集大量资料和观看一系列力控软件教学视频基本上，完毕了本次锅炉监控系统设计任务，掌握了监控软件这门课理论与实际间联系，也纯熟了数据库建立，数据采集创立，报警运用等等，通过繁琐动画连接和实时数据库中各种变量建立，找到了一定规律。通过简朴控制语句编程，发现了其中诸多控制变量间编程规律，实现了组态功能。设计过程中遇到过不少问题，软件安装也尝试了好几种版本，或者是程序编写问题，或者是变量创立不适当，再或者是动画关联，等等，通过我征询同窗，查阅资料，解决了一系列困难，最后可以将实验中各种现象完美呈现出来，但是还是有地方没有弄太明白，但是最后仍旧依照规定完毕了设计任务，在困难陪伴下体验了一下成功喜悦，增强了后来学习和解决困难、问题信心，更增添了对力控软件研究兴趣。最后感谢教师对咱们教学和指引，也但愿在后来设计中教师可以予以协助与勉励。

作业：
1.力控支持各种方式网络通信，重要涉及哪几种？
答：力控支持网络通信方式重要涉及DDE，OPC,ODBC。

2.什么是网络数据库连接？
答：网络数据库：（1）在网络上运营数据库（2）网络上包括其她顾客地址数据库（3）信息管理中，数据记录可以以各种方式互有关联一种数据库。网络数据库是跨越电脑在网络上创立、运营数据库。网络数据库中数据之间关系不是一一相应，也许存在着一对多关系，这种关系也不是只有一种途径涵盖关系，而也许会有各种途径或从属关系。网络数据库连接即将网络数据库作为服务器或客户端提供或接受数据。

3.若要自启动力控WebServe和网络服务器程序，应当如何设立？
答：设立：双击系统配备导航器中“系统配备/初始启动程序”，在力控程序启动设立中查看Web服务器HttpSvr和NetServer与否已经选中。如果没有选取，手动选取这个程序。选取后启动力控程序是将会自动启动力控Web服务器程序。

4.解释“系统冗余”和“双机热备”，力控软件冗余系统如何配备？
答：“系统冗余”：在某些对系统可靠性规定很高应用中，需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中某些核心模块或网络在设计上有一种或各种备份，当当前工作某些浮现问题时，系统可以通过特殊软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
“双机热备”：特指基于高可用系统中两台服务器热备（或高可用），因两机高可用在国内使用较多，故得名双机热备。
力控冗余系统配备：假设构成双机冗余系统两个节点计算机分别为M机和S机。将M机当作主机，S机当作从机。讲组态好力控工程分别安装到M机和S机上。（1）主站配备：在M机上打开应用工程，在开发系统Draw导航器中选取“系统配备/节点配备”，“本机配备”采用缺省“默认配备”。双击“网络节点”，增长一种代表从机（S机）节点配备项。（2）从机配备：在S机上打开应用工程，在开发系统Draw导航器中选取“系统配备/节点配备”，“本机配备”采用缺省“默认配备”。双击“网络节点”，增长一种代表主机（M机）节点配备项。在导航器中“系统配备/双击冗余”选项中设立本机类型为从机，主机节点为“M”，其她同主站配备。