監(jiān)控組態(tài)課程設(shè)計(jì)報告

1、<p>　　監(jiān)控組態(tài)軟件結(jié)課設(shè)計(jì)</p><p><b>　　院 （系）： </b></p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué)

2、 號： </p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　2013年 4月 26日</p><p><b>　　一、實(shí)際系統(tǒng)介紹：</b></p><p>　　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(jì)有效 地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化

3、為熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，生產(chǎn)出滿足需要的蒸汽或 熱水。 我國目前在役運(yùn)行的工業(yè)鍋爐共約有 52 萬臺，多為燃煤鏈條爐，它們的 特點(diǎn)是應(yīng)用廣，容量小(絕大多數(shù)都是 10 t/h 以下的分散鍋爐)，設(shè)備陳舊，耗煤 (或油、氣)量大(年耗煤量占全國總耗煤量的三分之一)，效率低(平均約為 60%)， 自動化程度不高。另外由燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵、SOX,NOX 等對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。 隨著對生產(chǎn)自動化要求漸高的趨勢，改變工業(yè)鍋爐運(yùn)行中傳統(tǒng)的手

4、動、半自動操 作方式已勢在必行尤其是近年來我國北方各大城市承受著持續(xù)低溫天氣和煤炭價 格大幅度上漲的壓力，還要面對供熱標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　工業(yè)供暖鍋爐的安全運(yùn)行顯的越來越是重要，那么這就要我們用一些方法來監(jiān)控鍋爐的運(yùn)行。并且在出現(xiàn)異常的情況下能夠馬上顯示出來，這樣以便于我們進(jìn)行整修。所以為了供暖鍋爐能夠安全有效的運(yùn)行，我們必須對它進(jìn)行監(jiān)控，這就是我們經(jīng)常說的供暖鍋爐監(jiān)控控制系統(tǒng)。</p>&

5、lt;p>　　鍋爐設(shè)備是一個復(fù)雜的控制對象，主要的輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)等；主要的輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、過?？諝獾?。因輸入變量與輸出變量相互關(guān)聯(lián)，如果蒸汽負(fù)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(guān)聯(lián)的控制對象。鍋爐對象簡圖，如圖1所示。由于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(nèi)溫度、爐膛壓力。<

6、/p><p>　　在本控制系統(tǒng)的圖形界面上具備報警通知及確認(rèn)、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(nèi)容可以根據(jù)實(shí)際情況靈活設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)目標(biāo)：</b></p>

7、<p>　　對鍋爐的溫度、壓力、液位進(jìn)行監(jiān)測和控制。放氣閥、給水閥和供氣閥為執(zhí)行器。工藝要求，放氣閥為電磁閥，給水閥和供氣閥為調(diào)節(jié)閥（開度在0~100%之間變化）。鍋爐有熱水供給和回水通路，運(yùn)行界面有啟停按鈕控制系統(tǒng)的運(yùn)行與停止，同時要求系統(tǒng)運(yùn)行時，運(yùn)行畫面中反映系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行時間及運(yùn)行狀態(tài)。</p><p><b>　　系統(tǒng)控制規(guī)則為：</b></p><p

8、>　　1.當(dāng)溫度小于60℃，開打供氣閥門100%加熱，當(dāng)溫度大于75℃時，關(guān)小供氣閥門至5%；當(dāng)溫度小于60℃大于80℃時運(yùn)行狀態(tài)為“報警”；</p><p>　　2.當(dāng)壓力大于0.11MPa打開放氣閥門，當(dāng)壓力小于0.11MPa時關(guān)閉放氣閥門；壓力大于0.12MPa時運(yùn)行狀態(tài)為報警；</p><p>　　3.當(dāng)液位小于0.8m時開大給水閥門至100%，當(dāng)液位大于1.0m時關(guān)小給水閥

9、門至5%；當(dāng)液位小于0.5m或大于1.2m時運(yùn)行狀態(tài)為報警；</p><p>　　4.溫度、壓力、液位均在正常區(qū)域，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為工作正常。</p><p>　　三、硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ：</p><p>　　本系統(tǒng)主要由PC、PLC、傳感器、液位計(jì)、壓力計(jì)、泵以及閥等來對硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　1、PC系統(tǒng)：對于計(jì)算機(jī)來說在

10、其上面主要是利用相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集、處理分析、遠(yuǎn)程的控制比如力控組態(tài)軟件ForceContr-ol6.1來說我們更是利用它與PLC的相聯(lián)系來進(jìn)行對鍋爐模擬的控制。</p><p>　　2、PLC ：主要對底層的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及處理并做出相應(yīng)的控制。 </p><p>　　3、傳感器：主要利用其本身特性來對鍋爐內(nèi)外的變化產(chǎn)生信號，信號的傳輸從而達(dá)到PC對鍋爐溫度的監(jiān)控以及實(shí)時

11、的水溫變化。 </p><p>　　4、液位計(jì)、壓力計(jì)：主要顯示實(shí)時的數(shù)據(jù)信息，對此來做出相應(yīng)調(diào)整 。</p><p>　　5、泵、閥 ：與鍋爐相連接通過相應(yīng)的控制而對水量做出調(diào)整。</p><p><b>　　四、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、各畫面設(shè)計(jì)與制作:</p><p>　　

12、根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)主界面，專家報表，報警信息，實(shí)時曲線和歷史曲線五個界面。</p><p>　　a.主界面如圖2所示，主要包括了系統(tǒng)開關(guān)，鍋爐精靈，壓力、溫度的精靈，加熱設(shè)備和一些控制閥門。</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　b.實(shí)時曲線界面如圖3所示，反映了系統(tǒng)的壓強(qiáng)、液位以及溫度的實(shí)時變化。.&

13、lt;/p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　c.歷史曲線界面如圖4所示，反映了系統(tǒng)壓強(qiáng)、液位和溫度的歷史變化。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　d.報警信息界面如圖5所示，由報警組態(tài)及相關(guān)報警設(shè)置來完成系統(tǒng)的報警任務(wù)。</p><p

14、><b>　　圖5</b></p><p>　　e.專家報表如圖6所示。</p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　2、動畫鏈接</b></p><p>　　動畫連接是指畫面中圖形對象與變量或表達(dá)式的對應(yīng)關(guān)系。建立了連接后，在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時，根

15、據(jù)變量或表達(dá)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(jìn)行動態(tài)刷新。這樣就將現(xiàn)場真實(shí)的數(shù)據(jù)放映到計(jì)算機(jī)的監(jiān)控畫面中，從而達(dá)到監(jiān)控的目的。</p><p>　　此控制系統(tǒng)中分別對開關(guān)精靈、報警燈、界面切換、加熱設(shè)備等進(jìn)行了相關(guān)的動畫連接。從而可以動態(tài)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的良好控制。具體實(shí)現(xiàn)方法如圖7-圖12中各圖所示。</p><p><b>　　a.進(jìn)水閥門：</b>&

16、lt;/p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　b.進(jìn)氣閥門：</b></p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　c.出氣閥門：</b></p><p><b>　　圖9&

17、lt;/b></p><p><b>　　d.液位顯示：</b></p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　e.加熱顯示：</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p>　　

18、f.各界面相互切換（其他類同）：</p><p><b>　　圖12</b></p><p><b>　　3、腳本程序</b></p><p>　　調(diào)出程序腳本串口，編寫程序如下</p><p>　　a.進(jìn)入程序腳本中程序：</p><p><b>　　圖13<

19、;/b></p><p>　　b.程序運(yùn)行周期執(zhí)行中程序：</p><p><b>　　圖14</b></p><p><b>　　圖15</b></p><p><b>　　圖16</b></p><p>　　4、系統(tǒng)相關(guān)功能連接與實(shí)現(xiàn)</

20、p><p>　　a.實(shí)時曲線的功能設(shè)置：</p><p><b>　　圖17</b></p><p>　　b.歷史曲線的功能設(shè)置：</p><p><b>　　圖18</b></p><p><b>　　圖19</b></p><p>

21、;<b>　　圖20</b></p><p><b>　　圖21</b></p><p>　　c.報警窗口的功能設(shè)置：</p><p><b>　　圖22</b></p><p><b>　　圖23</b></p><p>　　d.

22、專家報表的功能設(shè)置：</p><p><b>　　圖24</b></p><p><b>　　圖25</b></p><p><b>　　圖26</b></p><p><b>　　圖27</b></p><p><b>

23、　　5、變量定義</b></p><p><b>　　圖28</b></p><p><b>　　圖29</b></p><p><b>　　6、I/O數(shù)據(jù)連接</b></p><p>　　I/O設(shè)備設(shè)置是指對包括應(yīng)用程序的“軟件設(shè)備”和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集交換的硬件設(shè)備在

24、內(nèi)的廣義上I/O設(shè)備驅(qū)動程序進(jìn)行配置，使其與組態(tài)軟件建立通信，構(gòu)成一個完成的系統(tǒng)。在監(jiān)控系統(tǒng)中建立的仿真PLC，其實(shí)現(xiàn)方法如圖30所示。</p><p><b>　　圖30</b></p><p>　　7、實(shí)時數(shù)據(jù)庫的建立</p><p>　　實(shí)時數(shù)據(jù)庫(DB)是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報警

25、信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理，完成與過程數(shù)據(jù)采集的雙向數(shù)據(jù)通信。在本系統(tǒng)中，經(jīng)過創(chuàng)建點(diǎn)參數(shù)、定義I/O設(shè)備、數(shù)據(jù)連接等幾個步驟便可以完成數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建。系統(tǒng)中采用的I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與回送是實(shí)時數(shù)據(jù)庫的一個最基本的功能。因?yàn)閷?shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用所面向的監(jiān)控對象最終還是要落實(shí)到具體的硬件設(shè)備。力控數(shù)據(jù)支持的I/O設(shè)備包括DCS、可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡、智能儀表、控制器、變頻器等。數(shù)據(jù)庫與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換方式也相應(yīng)的有很

26、多種。本系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫的建立過程如圖31所示（以level為例）：</p><p><b>　　圖31</b></p><p><b>　　五、運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　當(dāng)溫度小于60℃，開打供氣閥門100%加熱，當(dāng)溫度大于75℃時，關(guān)小供氣閥門至5%；當(dāng)溫度小于60℃大于80℃時運(yùn)行狀態(tài)為“報警”；當(dāng)壓力大于

27、0.11MPa打開放氣閥門，當(dāng)壓力小于0.11MPa時關(guān)閉放氣閥門；壓力大于0.12MPa時運(yùn)行狀態(tài)為報警；當(dāng)液位小于0.8m時開大給水閥門至100%，當(dāng)液位大于1.0m時關(guān)小給水閥門至5%；當(dāng)液位小于0.5m或大于1.2m時運(yùn)行狀態(tài)為報警；溫度、壓力、液位均在正常區(qū)域，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為工作正常。</p><p><b>　　六、分析體會</b></p><p>　　通

28、過這次的作業(yè)，我在搜集大量資料和觀看一系列力控軟件教學(xué)視頻的基礎(chǔ)上，完成了本次鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握了監(jiān)控軟件這門課理論與實(shí)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(yùn)用等等，通過繁瑣的動畫連接和實(shí)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，實(shí)現(xiàn)了組態(tài)功能。設(shè)計(jì)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

29、適，再或者是動畫的關(guān)聯(lián)，等等，通過我咨詢同學(xué)，查閱資料，解決了一系列的困難，最終能夠?qū)?shí)驗(yàn)中的各種現(xiàn)象完美的展現(xiàn)出來，但是還是有的地方?jīng)]有弄太明白，不過最終仍舊根據(jù)要求完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)，在困難的陪同下體驗(yàn)了一下成功的喜悅，增強(qiáng)了以后學(xué)習(xí)和解決困難、問題的信心，更增添了對力控軟件的研究興趣。最后感謝老師對我們的教學(xué)和指導(dǎo)，也希望在以后的設(shè)計(jì)中老師能夠給予幫助與鼓勵。</p><p><b>　　作業(yè)：&l

30、t;/b></p><p>　　1.力控支持多種方式的網(wǎng)絡(luò)通信，主要包括哪幾種？</p><p>　　答：力控支持的網(wǎng)絡(luò)通信方式主要包括DDE，OPC,ODBC。</p><p>　　2.什么是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫連接？</p><p>　　答：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫：（1）在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫（2）網(wǎng)絡(luò)上包含其他用戶地址的數(shù)據(jù)庫（3）信息管理中，數(shù)據(jù)記錄可

31、以以多種方式相互關(guān)聯(lián)的一種數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫是跨越電腦在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建、運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系不是一一對應(yīng)的，可能存在著一對多的關(guān)系，這種關(guān)系也不是只有一種路徑的涵蓋關(guān)系，而可能會有多種路徑或從屬的關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫連接即將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫作為服務(wù)器或客戶端提供或接收數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.若要自啟動力控的WebServe和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器程序，應(yīng)該如何設(shè)置？</p><p>　

32、　答：設(shè)置：雙擊系統(tǒng)配置導(dǎo)航器中的“系統(tǒng)配置/初始啟動程序”，在力控程序啟動設(shè)置中查看Web服務(wù)器HttpSvr和NetServer是否已經(jīng)選中。如果沒有選擇，手動選擇這個程序。選擇后啟動力控程序是將會自動啟動力控的Web服務(wù)器程序。</p><p>　　4.解釋“系統(tǒng)冗余”和“雙機(jī)熱備”，力控軟件冗余系統(tǒng)如何配置？</p><p>　　答：“系統(tǒng)冗余”：在一些對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用中

33、，需要考慮熱備份也就是系統(tǒng)冗余，這是指系統(tǒng)中一些關(guān)鍵模塊或網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上有一個或多個備份，當(dāng)現(xiàn)在工作的部分出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)可以通過特殊的軟件或硬件自動切換到備份上，從而保證了系統(tǒng)不間斷工作。 </p><p>　　“雙機(jī)熱備”：特指基于高可用系統(tǒng)中的兩臺服務(wù)器的熱備（或高可用），因兩機(jī)高可用在國內(nèi)使用較多，故得名雙機(jī)熱備。 </p><p>　　力控的冗余系統(tǒng)配置：假設(shè)構(gòu)成雙機(jī)冗余系統(tǒng)的兩個

34、節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)分別為M機(jī)和S機(jī)。將M機(jī)當(dāng)作主機(jī)，S機(jī)當(dāng)作從機(jī)。講組態(tài)好的力控工程分別安裝到M機(jī)和S機(jī)上。（1）主站配置：在M機(jī)上打開應(yīng)用工程，在開發(fā)系統(tǒng)Draw導(dǎo)航器中選擇“系統(tǒng)配置/節(jié)點(diǎn)配置”，“本機(jī)配置”采用缺省的“默認(rèn)配置”。雙擊“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”，增加一個代表從機(jī)（S機(jī)）的節(jié)點(diǎn)配置項(xiàng)。（2）從機(jī)配置：在S機(jī)上打開應(yīng)用工程，在開發(fā)系統(tǒng)Draw的導(dǎo)航器中選擇“系統(tǒng)配置/節(jié)點(diǎn)配置”，“本機(jī)配置”采用缺省的“默認(rèn)配置”。雙擊“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”，增加一個