论文 基于组态软件的水箱液位监控系统设计

基于组态软件的水箱液位监控系统设计摘要监控组态软件是面向监控与数据采集的软件平台工具，利用它可以快速、方便的构造和生成上位机监控系统，极大的缩短工业监控软件的开发周期，提高开发效率。随着信息化速度的加快，监控组态软件将发挥越来越重要的作用。本文首先对国内外的组态软件的现状和发展进行了介绍，论述了工业过程监控组态软件的基本工作原理，然后以双容水箱监控系统为例，详细介绍了基于昆仑通态MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)的系统监控软件的组态思路和方法。结合课题的需求，设计了本系统的组态式监控软件，完成了图形界面、趋势图、报表设计、I/O变量设置及报警界面等模块的功能设计，并对MCGS与下位机PLC的联接通讯进行了研究，最后，对设计的监控组态软件进行了测试和运行，整个系统人机对话方便，系统构成灵活，验证了所设计的监控软件的有效性。关键词：MCGS,组态软件,双容水箱,监控系统BasedonconfigurationsoftwarewaterlevelofthedesignofmonitoringsystemAbstractThemonitoringconfigurationsoftwareisfacingthesoftwareplatformtoolofthemonitoringanddatacollection.Byusingit,themonitoringsystemofabovemachinecanbeconstructedandformedrapidlyandconveniently.And,thedevelopmentperiodofindustrialmonitoringsoftwarewillgreatlyshortenandthedevelopmentefficiencywillimprove.WiththeexpeditingofITvelocity,themonitoringconfigurationsoftwarewillgiveplaytomoreimportantfunction.Thepresentsituationanddevelopmentoftheconfigurationsoftwarebothathomeandabroadwasfirstlyintroduced.Thebasicoperationtheoryofthemonitoringconfigurationsoftwareofindustrialprocesswasdescribed.ThethinkingandmethodofsystemmonitoringsoftwarebasedonMCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)wereintroducedindetails.Combiningtherequirementoftheproject,theconfigurationmonitoringsoftwareofthesystemwasdesigned.Thefunctionaldesignofmodalssuchasgraphicinterface,tendencygraph,reportformsdesign,I/Ovariablesettingandalarminginterfaceandetc.wereaccomplished.Atthesametime,theconnectingcommunicationforMCGSwiththebelowmachinePLCwasstudied.Finally,thetestingandrunningforthedesignedmonitoringconfigurationsoftwareweredone.Themanmachinedialogueofthewholesystemisconvenient.Theconstructionofthesystemisflexible.Itverifiedtheeffectivenessofthedesignedmonitoringsoftware.Keywords：MCGS,Configurationsoftware,Doublecapacitywater,Monitoringsystem目录摘要................................................................错误!未定义书签。Abstract...........................................................Ⅱ第1章绪论.........................................................11.1课题研究的背景和意义.........................................11.1.1组态软件的概念........................................21.1.2组态软件的组成、功能和特点................................21.1.3水箱液位控制组态流程......................................31.1.4组态软件的发展趋势........................................41.2本课题研究的内容.............................................6第2章MCGS组态软件.................................................72.1组态软件中实时数据库的基本工作原理...........................72.2MCGS组态软件的系统构成......................................112.3MCGS组态软件的特点..........................................132.4MCGS组态软件的工作方式......................................14第3章双容水箱控制系统............................................163.1系统基本硬件构成............................................163.1.1双容水箱.................................................173.1.2S7-200PLC................................................203.1.3其它硬件.................................................213.2系统基本软件构成............................................22第4章控制系统设计...............................................234.1组态软件....................................................234.1.1组态界面.................................................244.1.2水箱动画界面.............................................254.1.3动画连接.................................................264.1.4趋势曲线.................................................284.1.5报警显示和报警数据.......................................294.1.6数据报表界面.............................................314.2控制策略....................................................334.2.1数字PID控制.............................................334.2.2PID控制的意义............................................354.3组态参数整定与调试..........................................364.4遇到的问题及解决方法........................................39第5章总结.......................................................41谢辞...............................................................43参考文献...........................................................44第1章绪论1.1课题研究的背景和意义组态软件出现之前，原有的SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,数据采集与监视控制)系统中HMI(HumanMachineInterface，人机接口软件)存在不足。用户自己或者委托第三方开发的HMI应用软件，其开发时间长，效率低；或者购买专用的封闭系统，很难与外界数据进行交互，升级受到严重限制，往往不能满足用户需求。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来。组态(Configuration)又称配置，是指使用预定的组件和功能模块，生成最终应用系统的过程。组态的主要内涵是HMI，是使用者与机器间传达和接收信息的一个接口，是通过专用软件定义系统的过程，以解决人机对话界面问题。组态软件(ConfigurationSoftware)是数据采集与监控系统的专用软件，以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)，为用户提供友好的二次开发界面，将高性能的工控计算机和网络技术结合起来，向控制层和管理层提供软件和硬件接口，进行系统集成，其预制的软件模块便于实现工业现场数据采集和系统监控。因此，组态软件是数据信息交流的桥梁，是最基本的数据采集和显示环节，其角色不仅是一个图形显示软件，而且是连接现场数据和企业ERP（EnterpriseResourcePlanning，企业资源计划系统）的基础环节。随着社会进步和信息化速度的加快，组态软件将赢得巨大的市场空间。并且由于计算机和DCS技术的迅速发展，组态软件成为了自动化系统的主力军。1.1.1组态软件的概念在使用工控软件中，我们经常提到组态一词，组态一词的英文是“Configuration”,其意简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供用于快速构建工业自动控制系统的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。1.1.2组态软件的组成、功能和特点组态软件主要包括人机界面软件（HMI）、基于PC的控制软件以及生产执行管理软件。组态软件的功能：（1）工业生