組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì).doc

1、組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)前言隨著我國工業(yè)的發(fā)展，組態(tài)軟件是實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的好途徑。我國有三維力控、組態(tài)王、通用組態(tài)等。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是北京三維力控科技根據(jù)當(dāng)前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，總結(jié)多年的開發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的用戶需求而設(shè)計(jì)開發(fā)的高端產(chǎn)品，是三維力控全體研發(fā)工程師集體智慧的結(jié)晶，該產(chǎn)品主要定位于國內(nèi)高端自動化市場及應(yīng)用，是企業(yè)信息化的有力數(shù)據(jù)處理平臺。鍋爐是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小，無污染，運(yùn)行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動化程度高的優(yōu)點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設(shè)備。加上目前人們的環(huán)保意識的提高，鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活用水中應(yīng)用越來越普及。鍋爐目

2、前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水。力控組態(tài)軟件在秉承力控早期產(chǎn)品成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，對歷史數(shù)據(jù)庫、人機(jī)界面、 I/O 驅(qū)動調(diào)度等主要核心部分進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)了其中的核心構(gòu)件，力控 6.1 面向 NET開發(fā)技術(shù)，開發(fā)過程采用了先進(jìn)軟件工程方法： “測試驅(qū)動開發(fā) ”，產(chǎn)品品質(zhì)將得到充分保證。與力控早期產(chǎn)品相比，力控 6.1 產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理性能、容錯(cuò)能力、界面容器、報(bào)表等方面產(chǎn)生了巨大飛躍。本文從理論上說明了一個(gè)被測物體（鍋爐），組態(tài)軟件及計(jì)算機(jī)- 1 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)之間的連接，為今后走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。第一章設(shè)計(jì)任務(wù)和目的本課程設(shè)計(jì)要求在修完力控

3、組態(tài)軟件應(yīng)用實(shí)踐課程后，運(yùn)用工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件（ MCGS），結(jié)合一個(gè)自動控制系統(tǒng)，完成該控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)。是學(xué)生掌握監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)和編程方法，得到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，以及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件的初步訓(xùn)練。為從事計(jì)算機(jī)控制方面的工作打一下基礎(chǔ)。要求系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與下位機(jī) ( 智能儀表 ) 的通訊，動態(tài)顯示現(xiàn)場變量與設(shè)備工作狀態(tài)，顯示水溫、流量并進(jìn)行 PID 控制，出水溫度超過 10% 時(shí)進(jìn)行報(bào)警。- 2 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)第二章 總體方案設(shè)計(jì)料量、減溫鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對象，主要的輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃水、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、

4、過剩空氣等。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- 3 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)溫度等變化，因此鍋爐是一個(gè)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(gè)變量：鍋爐水位、爐內(nèi)溫度、爐膛壓力。第三章硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)- 4 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)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)。3.1 PC 系統(tǒng)對于計(jì)算機(jī)來說在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

5、與PLC的相聯(lián)系來進(jìn)行對鍋爐模擬的控制。3.2 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。3.3 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(shí)的水溫變化。3.4 液位計(jì)、壓力計(jì)主要顯示實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息，對此來做出相應(yīng)調(diào)整。3.5 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。- 5 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 鍋爐的監(jiān)控界面- 6 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)基于力控 PCAuto組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個(gè)步驟：畫面創(chuàng)建、動畫連接、 I/O 設(shè)備設(shè)置、創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)連接。1）畫面創(chuàng)建根據(jù)本系統(tǒng)的

6、特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(bào)警信息，溫控曲線四個(gè)界面。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，報(bào)警燈，加熱設(shè)備和一些控制閥門。4.2 組態(tài)硬件設(shè)備和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫利用力控進(jìn)行的組態(tài)畫面需要有PLC的相連來實(shí)現(xiàn)組態(tài)的硬件，首先我們應(yīng)建立一個(gè)新的工程項(xiàng)目，之后我們才能建立實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫連接如圖 3、4。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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)的查詢。主要包含趨勢曲線和歷史報(bào)表?！皻v史報(bào)表 ”工具可以方便的實(shí)現(xiàn)報(bào)表打印功能。- 7 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

7、處理和歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警信息處理、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)備的數(shù)據(jù)采集鏈接等幾個(gè)步驟便可以完成后數(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)采集與回送時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的一個(gè)最基本的功能。因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用所面向的監(jiān)控對象最終還是壓落實(shí)到具體的硬件設(shè)備。力控?cái)?shù)據(jù)支持的I/O 設(shè)備包括DOS、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)的有很多種。- 8 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)本系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立過程如下所示：以“temp” 點(diǎn)參數(shù)的建立、修改為例

8、，包括基本參數(shù)、報(bào)警參數(shù)、數(shù)據(jù)連接、歷史參數(shù)等設(shè)置。- 9 -組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)4.3 設(shè)計(jì)動畫連接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-10-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)了連接后，在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(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，從而到達(dá)監(jiān)控的目的。從控制系統(tǒng)中分別對開關(guān)精靈、警示燈、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（ a）（b）中各圖所示。4.4 設(shè)計(jì)報(bào)警及應(yīng)答對于報(bào)警系統(tǒng)主要由傳感器，及小型的單片機(jī)構(gòu)成，在超過溫度的界限的話會進(jìn)行

9、報(bào)警在該設(shè)計(jì)系統(tǒng)中報(bào)警裝置仍作為底層設(shè)備與PLC連接，由 PC將信息處理后報(bào)警裝置作出相應(yīng)的應(yīng)答，相關(guān)的組態(tài)畫面顯示圖如圖所示。-11-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)溫度的控制與觀測。報(bào)警信息界面如圖 4 所示，有報(bào)警組態(tài)及相關(guān)報(bào)警設(shè)置來完成系統(tǒng)的報(bào)警任務(wù)。-12-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)4.5 PID 參數(shù)整定在進(jìn)行這方面是我們需要用到力控的仿真驅(qū)動程序（Simulator ），因此對于前個(gè)階段的數(shù)據(jù)采集非常重要，我們所得到鍋爐水溫、水流量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表然后對其進(jìn)行仿真；對于該階段的報(bào)表和仿真如圖 6、7；另外仿真驅(qū)動程序（ Simulat

10、or ），并不是真實(shí)的硬件，因此，為了實(shí)現(xiàn)鍋爐的控制邏輯，在“應(yīng)用程序動作 ”中實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到邏輯控制仿真的效果。雙擊 “工程項(xiàng)目導(dǎo)航欄 ”中“動作 ”下的 “應(yīng)用程序動作 ”，彈出腳本編輯器對話框，填寫相應(yīng)的程序詳見附錄。-13-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)-14-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)第五章總結(jié)利用力控 PCAuto組態(tài)軟件所設(shè)計(jì)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(jìn)行監(jiān)控。但此次設(shè)計(jì)只是實(shí)現(xiàn)簡單的監(jiān)控功能，對于現(xiàn)場的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和科學(xué)的控制策略沒有實(shí)現(xiàn)。不過通過此次設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)控制組態(tài)，而且自帶實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是

11、一個(gè)高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強(qiáng)、跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。總之，組態(tài)軟件具有實(shí)時(shí)多任務(wù)、接口開-15-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)放、使用靈活、功能多樣、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。第六章 心得體會-16-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)通過將近兩周的課程設(shè)計(jì)，我們在搜集大量資料和觀看一系列力控教學(xué)視頻的基礎(chǔ)上，很好的完成了本次鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握了力控組態(tài)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(bào)警的運(yùn)用等等，通過繁瑣的動畫連接和實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)了組態(tài)功能。設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少問題，

12、軟件的安裝也嘗試了好幾個(gè)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(guān)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(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)課設(shè)要求圓滿地完成了設(shè)計(jì)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，體會到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，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和鼓勵(lì)。-17-組態(tài)軟件課程設(shè)計(jì)第七章附錄參考文獻(xiàn) :【1】 王永華 . 現(xiàn)代電氣控制及 PLC應(yīng)用技術(shù) . 北京 : 航空航天大學(xué)出版社 , 2011. 6【2】 黃堅(jiān) . 自動控制原理及其應(yīng)用 . 北京：高等教育出版社，2011.4【3】 力控參考手冊 . 2002. 9。【4】趙一丁 . 軟件工程基礎(chǔ) M. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007.7【5】馬國華 . 監(jiān)控組態(tài)軟件及