基于力控组态软件的控制实例

1电控学院基于力控组态软件的锅炉监控系统设计院（系）：电气与控制工程学院专业班级：10级测控1班姓名：张坡坡学号：10060701272013年4月29日2目录1.力控组态软件PCAuto...................................31.1软件的认识...............................................31.2软件的使用...............................................32.系统功能概述.........................................33.系统设计.............................................43.1设计思想..................................................43.2软件组态设计..............................................43.3系统功能实现的脚本程序....................................114.设计心得体会.........................................1231.力控组态软件PCAuto1.1软件的认识力控监控组态软件PCAuto是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平台，它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便地向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统进行集成。力控监控组态软件PCAuto最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实践方法，用户只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大地提高了集成效率。力控的应用范围广泛、可用于开发石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监测、远程监测/远程诊断、企业管理/资源计划等系统。PCAuto组态软件具有功能强大的图形开发环境Draw，采用面向对象的图形技术，创建动画式人-机界面系统及高可靠性快速的图形界面运行系统View，用来运行Draw创建图形窗口。先进的分布式实时数据库DB是整个应用系统的核心模块，负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理及完成与过程的双向通信。1.2软件的使用在组态软件中填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象(温度计、压力计、锅炉、趋势曲线、报表、温控曲线等)形象的画出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的应用系统投入运行后，与被控对象相连的I/O设备数据发生变化会直接带动被控对象的属性变化。2.系统功能概述基于力控组态软件的锅炉监控系统的设计主要是充分利用软件的优势，通过4对锅炉系统中的三个主要参数，即锅炉水位、炉膛压力、锅炉内温度的控制来实现对锅炉系统的实时监控。具体的控制原则为：当锅炉液位“LEVEL”的值高于100时，系统产生报警，对应的入水阀门会变小到5%；当炉内压强“YQ”的值高于0.11Mpa时，系统也会报警，同时出气阀门开启；同样，当锅炉内温度“WD”的值高于90时，系统也产生报警信息，同时进气阀门会变小到5%。其中锅炉水位由仿真PLC的常量寄存器控制，炉膛压力和锅炉内温度也分别由仿真PLC的常量寄存器控制，由于无法准确地建立锅炉水位、炉膛压力、锅炉内温度三者之间的函数关系，在设计时人为设定炉膛压力和锅炉内温度分别随锅炉水位增减情况的不同而有不同的增减量变化。系统的启停则由“开始”按钮进行控制。系统报警时，会生成报警曲线。温度过高时，加热设备停止加热，其中是否加热有动画连接实现，加热时加热设备一直闪烁，否则停止闪烁。3.系统设计3.1设计思想锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要的输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；主要的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相互关联，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，因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象。由于条件限制及能力有限，本控制系统将主要控制三个变量：锅炉水位、炉内温度、炉内压力。在本控制系统的图形界面上具备报警通知及确认、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、趋势都是动画连接的对象，其数据源都可以通过组态来指定。每个画面的内容可以根据实际情况灵活设计。3.2软件组态设计基于力控PCAuto组态软件的设计与实现主要包括以下几个步骤：画面创建、动画连接、I/O设备设置、创建实时数据库、数据连接。①画面创建根据本系统的特点，设计了锅炉监控系统主界面，数据的采集、保存及查询界面，报警信息，温控曲线四个界面。主界面如图1所示，主要包括了系统开关，锅炉精灵，压力、温度的精灵，加热设备和一些控制阀门。5图1锅炉监控系统主界面数据的采集、保存及查询界面如图2所示，说明了系统的实时数据信息，及相关历史数据的查询。主要包含趋势曲线和历史报表。“历史报表”工具可以方便的实现报表打印功能图2数据的采集、保存及查询界面报警信息界面如图3所示，由报警组态及相关报警设置来完成系统的报警任务。6图3报警信息界面温控曲线界面如图4所示，主要有温控曲线组件完成，便于更好的实现锅炉内温度的控制与观测。图4温控曲线界面②动画连接动画连接是指画面中图形对象与变量或表达式的对应关系。建立了连接后，在监控系统运行时，根据变量或表达式的数据变化，图形对象改变颜色，大小等外观，文本会进行动态刷新。这样就将现场真实的数据放映到计算机的监控画面中，从而达到监控的目的。此控制系统中分别对开关精灵、报警灯、界面切换、加热设备等进行了相关的动画连接。从而可以动态的实现系统的良好控制。具体实现方法如图5中各图所示。7(a)开关的相关动画连接(b)阀门的相关动画连接(c)各界面切换的相关动画连接图5动画连接③I/O设备设置及管理I/O设备设置是指对包括应用程序的“软件设备”和现场数据采集交换的硬件设备在内的广义上I/O设备驱动程序进行配置，使其与组态软件建立通信，构8成一个完成的系统。在被监控系统中，分别对锅炉的液位“LEVEL”，入口泵“IN_WATER”，出口阀门“OUT_WATER”，进行了定义，地址的分配，通信方式的选定等操作。在监控系统中建立的仿真PLC，其实现方法如图6所示。图6仿真PLC的建立配置I/O设备的过程在图形开发环境Draw的导航器中进行，按照设备安装对话框的提示就可以完成I/O设备的配置工作。I/O设备配置完成后，在导航器中将列出I/O设备的设备名称，同时生成的设备名称即可用于数据连接过程。在系统运行时，力控通过内部管理程序自动启动相应的I/O驱动程序，I/O驱动程序负责与I/O设备的实时数据交换。④创建实时数据库实时数据库(DB)是整个监控系统的核心。它负责整个系统的实时数据处理和历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理，完成与过程数据采集的双向数据通信。在本系统中，经过创建点参数、定义I/O设备、数据连接等几个步骤便可以完成数据库的创建。系统中采用的I/O设备的数据采集与回送是实时数据库的一个最基本的功能。因为实时数据库系统应用所面向的监控对象最终还是要落实到具体的硬件设备。力控数据支持的I/O设备包括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设备之间的数据交换方式也相应的有很多种。本系统实时数据库的建立过程如下所示：9以“LEVEL”点参数的建立、修改为例，包括基本参数、报警参数、数据连接、历史参数等的设置。10图7相关点参数的设置113.3系统功能实现的脚本程序调出程序脚本串口，编写程序如下：图8脚本程序程序：IFRUN.PV==1THENLEVEL.PV=LEVEL.PV-3;WD.PV=WD.PV-2;YQ.PV=YQ.PV+0.001875;IFIN_WATER.PV==100THENLEVEL.PV=LEVEL.PV+6;ENDIFIFIN_WATER.PV==5THENLEVEL.PV=LEVEL.PV+0.3;ENDIFIFIN_GAS.PV==100THENWD.PV=WD.PV+4;ENDIF12IFIN_GAS.PV==5THENWD.PV=WD.PV+0.2;ENDIFIFOUT_GAS.PV==1THENYQ.PV=YQ.PV-0.00375;ENDIFIFLEVEL.PV=80THENIN_WATER.PV=100;ENDIFIFWD.PV=60THENIN_GAS.PV=100;ENDIFIFYQ.PV=0.11THENOUT_GAS.PV=0;ENDIFIFLEVEL.PV=100THENIN_WATER.PV=5;ENDIFIFWD.PV=75THENIN_GAS.PV=5;ENDIFIFYQ.PV=0.11THENOUT_GAS.PV=1;ENDIFENDIF4.设计心得体会通过这次对力控组态软件的使用，我们在搜集大量资料和观看一系列力控软13件实例的基础上，很好的完成了本次锅炉监控系统的设计任务，掌握了组态软件课理论与实际间的联系，也熟练了数据库的建立，数据采集的创建，报警的运用等等，通过繁琐的动画连接和实时数据库中各种变量的建立，找到了一定的规律。通过简单的控制语句的编程，发现了其中很多控制变量间的编程规律，很好的实现了组态功能。设计的过程中遇到过不少问题，软件的安装也尝试了好几个版本，或者是程序的编写问题，或者是变量的创建不合适，再或者是动画的关联，等等，通过大家一起探讨，一起研究，解决了一系列的困难，最终能够在一台电脑上将实验中的各种现象完美的展现出来，但是还是有的地方没有弄太明白，不过最终仍旧根据要求圆满地完成了设计的任务，在困难的陪同下体验了一下成功的喜悦，增强了以后学习和解决困难、问题的信心，更增添了对力控软件的研究兴趣。最后感谢老师对我们的教学和指导，也希望在以后的设计中老师能够给予帮助与鼓励。作业1.力控支持多种形式的网络通信，主要有哪几种？答：力控支持的网络通信方式包括DDE,OPC,ODBC.2.什么是网络数据库连接？答：网络数据库：（1）在网络上运行的数据库；（2）网络上包含其他用户地址的数据库；（3）信息管理中，数据记录可以以多种形式相互关联的一种数据库。网络数据库是跨越电脑在网络上创建、运行的数据库。网络数据库中的数据之间的关系不是一一对应的，可能存在着一对多的关心，这种关系也不是只有一种路径的涵盖关系，而可能会有多种路径和从属关系。网络数据库连接即将网络数据库作为服务器和客户端提供或接收数据。143.若要自启动力控的WebServe和网络服务器程序，应该如何设置？答：双击系统配置导航器中的“系统配置/初始启动程序”，在力控程序启动设置查看Web服务器HttpSvr和NetServer是否已经选中。如果没有选择，手动选择这个程序。选择后启动力控程序是否将会自动启动力控的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置？答：“系统冗余”：在一些对系统可靠性要求很高的应用中，需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的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的两台服务器的设备（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