基于組態(tài)的PLC液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書基于組態(tài)的PLC液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名*班級(jí)*學(xué)號(hào)*指導(dǎo)教師*完成日期 *基于組態(tài)的PLC液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，液位變量是最常見、最廣泛的過(guò)程參數(shù)之一。在油工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類流體的液位高度進(jìn)行檢測(cè)和控制。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變等特點(diǎn)，它對(duì)控制調(diào)節(jié)器要求極高。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為液位控制的主要技術(shù)之一。可編程控制器是一種應(yīng)用廣泛非常的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制能力強(qiáng)、操作靈活方便、可靠性高、適宜長(zhǎng)期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合液位控制的要求。目前常用的可編程控制器中，西門子公司的S7-200以其編程軟件STEP7的簡(jiǎn)潔易用和通信網(wǎng)絡(luò)的功能強(qiáng)大得到業(yè)內(nèi)人十的普遍認(rèn)可。組態(tài)監(jiān)控軟件組態(tài)王是由北京亞控公司開發(fā)，在PC機(jī)上建立工業(yè)控制對(duì)象人機(jī)接口的一種智能軟件包，充分利用了Window圖形功能設(shè)備，界面一致性好，易學(xué)易用等特點(diǎn)，具有功能完備的人機(jī)接口界面和面向?qū)ο蟮膱D形開發(fā)環(huán)境，便于高效、快捷地把整個(gè)工藝過(guò)程構(gòu)成監(jiān)控畫面，以動(dòng)畫的形式顯示各個(gè)控制設(shè)備的狀態(tài)，在報(bào)警和歷史趨勢(shì)一方面的功能，方便了對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控，具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能。關(guān)鍵詞：S7-200系列PLC，組態(tài)王，PID控制，液位控制。 PLC Control System Design of Level Based on ConfigurationAbstract: In the industrial production process, the level variable is the most common and one of the most widely used process parameters.In the oil industry, chemical production, power engineering, machinery manufacturing and food processing and many other areas, people need a high level of various fluids to detect and control.Because of its condition complicated and changeable parameters and other characteristics, in that it requires very high regulator. In engineering practice, the most widely used regulator control law is proportional, integral, differential control, referred to as PID control.Advent of PID controller has been nearly 70 years, with its simple structure, stable, reliable, easy to adjust and become one of the main technical level control. Programmable controller is a very wide range of applications of automatic control devices, it will traditional relay control technology, computer technology and communication technology integration, with the control ability, easy operation, high reliability, suitable for long-term continuousfeatures, is ideal for liquid level control requirements.Programmable controllers currently used in S7-200 Siemens STEP7 programming software for its ease of use and simplicity of powerful communication networks are widely recognized by the industry were ten. Kingview configuration monitoring software is developed by Beijing Asia-controlled companies in the PC, the establishment of industrial control objects of a intelligent man-machine interface software package, full use of the Window graphics device interface consistency, easy to use and so onwith full-featured man-machine interface graphical interface and object-oriented development environment to facilitate efficient and quick process constitutes the entire monitor screen to display the animation in the form of the status of the various control devices, alarms and historical trends in onesfunction to facilitate the monitoring of the system has strong networking capabilities.Keywords：S7-200 PLC , Kingview , PID control , level control目 錄1緒論11.1 題研究背景、意義和目的11.2 液位控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r11.3 課題研究的主要內(nèi)容22控制方案設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1.1 單容水箱液位自動(dòng)調(diào)節(jié)22.1.1 單容水箱對(duì)象特性42.2硬件設(shè)計(jì)82.2.1 控制單元82.2.2 檢測(cè)單元82.2.3 執(zhí)行單元93西門子PLC簡(jiǎn)介113.1 PLC的發(fā)展113.1.1 PLC的產(chǎn)生、定義113.1.2 PLC的發(fā)展現(xiàn)狀113.2 西門子PLC的介紹與比較123.3 SIMATIC S7-200133.3.1 CPU單元133.3.2 脈沖輸出133.3.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘143.3.4 電池模塊144軟件設(shè)計(jì)144.1STEP 7-Micro/WIN編程144.1.1STEP 7-Micro/WIN編程軟件簡(jiǎn)介144.1.2STEP 7-Micro/WIN編程軟件的主界面功能144.1.3STEP 7-Micro/WIN軟件編程154.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)174.2.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介174.2.2 組態(tài)王簡(jiǎn)介184.2.3 組態(tài)王人機(jī)界面開發(fā)205系統(tǒng)調(diào)試245.1比例控制255.2比例積分調(diào)節(jié)265.3比例積分微分調(diào)節(jié)26結(jié) 論29致 謝30參考文獻(xiàn)31附 錄32附錄1：PLC接線圖33附錄2：組態(tài)界面圖34附錄3：系統(tǒng)原理圖35附錄4：程序清單36基于組態(tài)的PLC液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒論1.1題研究背景、意義和目的為了解決人工控制的控制準(zhǔn)度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問(wèn)題。從而我們現(xiàn)在就引入了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。在自動(dòng)化控制的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)很重要的控制參數(shù)就是液位。一個(gè)系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全與否、生產(chǎn)效率的高低、能源是否能夠得到合理的利用等一系列重要的問(wèn)題。隨著現(xiàn)在工業(yè)控制的要求越來(lái)越高，一般的自動(dòng)化控制已經(jīng)也不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求，所以我們就又引入了可編程邏輯控制（又稱PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及時(shí)。液位控制系統(tǒng)它使我們的生活、生產(chǎn)都帶來(lái)了不可想象的變化。它使在控制中更加的安全，節(jié)約了更多的勞動(dòng)力，更多的時(shí)間。在我國(guó)隨著社會(huì)的發(fā)展，很早就實(shí)行了自動(dòng)控制。而在我國(guó)液位控制系統(tǒng)也利用得相當(dāng)?shù)膹V泛，特別在鍋爐液位控制，水箱液位控制。還在黃河治水中也的到了利用，通過(guò)液位控制系統(tǒng)檢測(cè)黃河的水位的高低，以免由于黃河水位的過(guò)高而在不了解的情況下，給我們?nèi)嗣駧?lái)生命危險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失。1.2 液位控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r近幾十年來(lái)，控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在起研究和發(fā)展上也已趨于完備，控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周遭的事物。液位控制系統(tǒng)已是一般工業(yè)界所不可缺少的，蓄水槽、污水處理廠等都需要液位元的控制。使用液位控制系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)維持液位高度，工作人員可以輕易在操作室獲知整個(gè)設(shè)備的儲(chǔ)水狀況，大大減低工作人員工作的危險(xiǎn)性，同時(shí)更提高了工作的效率及簡(jiǎn)便性。除了傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)外，近年來(lái)隨著智能儀表和PLC的發(fā)展，加入智能型控制的系統(tǒng)也得以應(yīng)用。近年來(lái)液位控制系統(tǒng)取得了很大的進(jìn)步，出現(xiàn)了許多新型的液位控制儀，如超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、光電液位開關(guān)等，這些控制器的出現(xiàn)大大提高了控制系統(tǒng)的精度，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的豐富多樣性。近幾十年來(lái)，在自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)外液位控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，美國(guó)、德國(guó)、日本等技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家，生產(chǎn)開發(fā)出一系列性能優(yōu)異、實(shí)用性強(qiáng)的液位控制器以及和應(yīng)的儀器儀表，并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。這些先進(jìn)的控制器不僅能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜環(huán)境下的液位控制系統(tǒng)的控制，而且運(yùn)用先進(jìn)的算法，采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能及計(jì)算機(jī)技術(shù)，使液位控制器的適用范圍更加廣泛。國(guó)外的液位控制器正朝著高精度、智能化等力一向快速發(fā)展。反觀我國(guó)，雖然液位控制。系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)生活的應(yīng)用十分廣泛，但是國(guó)內(nèi)的液位控制器的發(fā)展水平仍然不高，同先進(jìn)國(guó)家的差距仍然很大。國(guó)內(nèi)液位控制器仍以常規(guī)的PID控制器為主，無(wú)法適用于滯后、復(fù)雜、時(shí)變的液位系統(tǒng)控制。智能化、自適應(yīng)的控制系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)還沒有相關(guān)的成熟技術(shù)。我國(guó)相關(guān)控制器大量依靠國(guó)外的成熟技術(shù)，這些都是必須正視的現(xiàn)實(shí)。所以，發(fā)展先進(jìn)的液位控制技術(shù)是我們必須重視的趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)液位控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，特別是高精度、智能化、人性化的液位控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)外液位控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。1.3 課題研究的主要內(nèi)容A.一個(gè)系統(tǒng)是否能達(dá)到預(yù)期的控制效果，其系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型相當(dāng)?shù)闹匾苯雨P(guān)系到控制結(jié)果的正確與否。B.在液位控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥是否與所控制的液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等，直接的影響到控制結(jié)果。C.控制方案的選取，一個(gè)好的方案會(huì)讓系統(tǒng)更加完美，所以方案的選取也非常重要。D.調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，一個(gè)系統(tǒng)有了好的方案，但是如果參數(shù)整定錯(cuò)誤那也是功虧一簣。2 控制方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1.1 單容水箱液位自動(dòng)調(diào)節(jié)在這個(gè)部分中控制的是上水箱的液位。系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示。單相泵正常運(yùn)行，打開閥1，打開上水箱的出水閥，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以一定的開度來(lái)控制進(jìn)入水箱的水流量，調(diào)節(jié)手段是通過(guò)將壓力變送器檢測(cè)到的電信號(hào)送入PLC中，經(jīng)過(guò)A/D變換成數(shù)字信號(hào)，送入數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，經(jīng)PID算法后將控制量經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)送入電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中控制通道中的水流量。進(jìn)水口電動(dòng)閥LC溢水口水箱LT液位傳感器出水口出水口閥1單相泵儲(chǔ)水箱圖2.1 系統(tǒng)原理圖當(dāng)上水箱的液位小于設(shè)定值時(shí)，壓力變送器檢測(cè)到的信號(hào)小于設(shè)定值，設(shè)定值與反饋值的差就是PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)。經(jīng)過(guò)運(yùn)算后即輸出控制信號(hào)給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，使其開度增大，以使通道里的水流量變大，增加水箱里的儲(chǔ)水量，液位升高。當(dāng)液位升高到設(shè)定高度時(shí)，設(shè)定值與控制變量平衡，PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)為零，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥就維持在那個(gè)開度，流量也不變，同時(shí)水箱的液位也維持不變。系統(tǒng)的控制框圖如圖2.1所示。其中SP為給定信號(hào)，由用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)定，PV為控制變量，它們的差是PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)，經(jīng)過(guò)PLC的PID程序運(yùn)算后輸出，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)PLC的D/A轉(zhuǎn)換成4-20mA的模擬電信號(hào)后輸出到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度，以控制水的流量，使水箱的液位保持設(shè)定值。水箱的液位經(jīng)過(guò)壓力變送器檢測(cè)轉(zhuǎn)換成相關(guān)的電信號(hào)輸入到PLC的輸入接口，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成控制量PV，給定值SP與控制量PV經(jīng)過(guò)PLC的CPU的減法運(yùn)算成了偏差信號(hào)e ,又輸入到PID調(diào)節(jié)器中，又開始了新的調(diào)節(jié)。所以系統(tǒng)能實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)水箱的液位。2.1.1 單容水箱對(duì)象特性所謂單容過(guò)程，是指只有一個(gè)貯蓄容量的過(guò)程。單容過(guò)程還可分為有自衡能力和無(wú)自衡能力兩類。A.自衡過(guò)程的建摸所謂自衡過(guò)程，是指過(guò)程在擾動(dòng)作用下，其平衡狀態(tài)被破壞后，不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠起自身重新恢復(fù)平衡的過(guò)程。液位過(guò)程，圖2.3所示為一個(gè)單容液位被控過(guò)程，其流入量，改變閥1的開度可以改變的大小。其流出量為，它取決于用戶的需要改變閥2開度可以改變。液位h的變化反映了與不等而引起貯罐中蓄水或泄水的過(guò)程.若作為被控過(guò)程的輸入變量,h為其輸出變量,則該被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型就是h與之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。1h12(a)Xhtt00(b)(c)圖2.2液位被控過(guò)程及其階躍響應(yīng)根據(jù)動(dòng)態(tài)物料平衡關(guān)系有 （2-1）將公式（2-1）表示成增量式為 （2-2）式中： 、分別表示為偏離某一平衡狀態(tài)、的增量；A貯蓄截面積。在靜態(tài)時(shí)，；當(dāng)發(fā)生變化時(shí)，液位h隨之變化，貯蓄出口處的靜壓隨之變化，也發(fā)生變化。由流體力學(xué)可知，流體在紊流情況下，液位h與流量之間為非線形關(guān)系。但為了簡(jiǎn)化起見，經(jīng)線形變化，則可近似認(rèn)為與h成正比關(guān)系，而與閥2的阻力成反比，即 （2-3）式中：閥2的阻力，稱為液阻。為了求單容過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，需消去中間變量。消去中間變量的方法很多，如可用代數(shù)代換法，可用信號(hào)流圖法，也可用畫方框圖的方法。這里，介紹后一種方法。將式（2-2）、式（2-3）拉氏變換后,畫出圖2.3方框圖。圖2.3方框圖 單容液位過(guò)程的傳遞函數(shù)為 （2-4）式中：過(guò)程的時(shí)間常數(shù)，；過(guò)程的放大系數(shù)，； C過(guò)程的容量系數(shù)，或稱過(guò)程容量。被控過(guò)程都具有一定貯存物料或能量的能力，其貯存能力的大小，稱為容量或容量系數(shù)。其物理意義是：引起單位被控量變化時(shí)被控過(guò)程貯存兩變化的大小。圖2.2（b）所示為單容液位被控過(guò)程的階躍響應(yīng)曲線。從上述分析可知，液阻不但影響過(guò)程的時(shí)間常數(shù)，而且還影響過(guò)程的放大系數(shù)，而容量系數(shù)C僅影響過(guò)程的時(shí)間常數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)程的純時(shí)延問(wèn)題是經(jīng)常碰到的。如皮帶運(yùn)輸機(jī)的物料傳輸過(guò)程，管道輸送、管道反應(yīng)和管道的混合過(guò)程等。下面以圖2.4為例討論純時(shí)延過(guò)程的建模。圖2.4純時(shí)延單容過(guò)程及其響應(yīng)曲線圖2.4所示，流量通過(guò)長(zhǎng)度為l的管道流入貯罐。當(dāng)進(jìn)水閥開度產(chǎn)生擾動(dòng)后，需要流經(jīng)管道長(zhǎng)度為l的傳輸時(shí)間后才流入貯罐，才使液位h發(fā)生變化。具有純時(shí)延單容過(guò)程的階躍響應(yīng)曲線如圖2.4曲線2所示，它與無(wú)時(shí)延單容過(guò)程的階躍響應(yīng)曲線在形狀上完全相同，僅差一純時(shí)延。具有純時(shí)延單容過(guò)程的微分方程和傳遞函數(shù)為 （2-5）式中：過(guò)程的時(shí)間常數(shù)，； 過(guò)程的放大系數(shù)，； 過(guò)程的純時(shí)延時(shí)間。B.無(wú)自衡過(guò)程的建模所謂無(wú)自衡過(guò)程，是指過(guò)程在擾動(dòng)的作用下，其平衡狀態(tài)被破壞后，不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠其自身能力不能重新恢復(fù)平衡的過(guò)程。下面以圖2.5所示為例，介紹其建模方法。圖2.5 單容過(guò)程及其響應(yīng)曲線如果將圖2.2所示貯罐的出口閥2換成定量泵，則為圖2.5所示。這樣，其流出量與液位h無(wú)關(guān)。當(dāng)流入量發(fā)生階躍變化時(shí)，液位h即發(fā)生變化。由于流出量是不變的，所以貯罐液位或等速上升直至液體溢出，或者等速下降直至液位被抽干，其階躍響應(yīng)曲線如圖2.5所示。圖2.5所示過(guò)程的微分方程為 （2-6）式中：C貯罐的容量系數(shù)。過(guò)程的傳遞函數(shù)為 （2-7）式中：過(guò)程的積分時(shí)間常數(shù)，。 當(dāng)過(guò)程具有純時(shí)延時(shí)，則其傳遞函數(shù)為 （2-8）2.2 硬件設(shè)計(jì)2.2.1 控制單元控制單元是整個(gè)系統(tǒng)的心臟。在液位控制系統(tǒng)中一般使用的是智能儀表或可編程控制器。但是可編程控制器有以下特點(diǎn)：A.實(shí)現(xiàn)成本低 由于可以直接利用已有的配電網(wǎng)絡(luò)作為傳輸線路，所以不用進(jìn)行額外布線，從而大大減少了網(wǎng)絡(luò)的投資，降低了成本。 B.范圍廣 電力線是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模是其他任何網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的。PLC可以輕松地滲透到每個(gè)家庭，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造極大的空間。 C.高速率 PLC能夠提供高速的傳輸。目前，其傳輸速率依設(shè)備廠家的不同而4.5M45Mbps之間。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于撥號(hào)上網(wǎng)和ISDN，比ADSL更快，足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。更高速率的PLC產(chǎn)品正在研制之中。 D.永遠(yuǎn)在線 PLC屬于即插即用，不用煩瑣的撥號(hào)過(guò)程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)。 所以系統(tǒng)應(yīng)用的是西門子S7-200系列的PLC，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活且易于維護(hù)。它采用模塊化設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)主要包括CPU模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和電源模塊。2.2.2 檢測(cè)單元在過(guò)程控制系統(tǒng)中，檢測(cè)環(huán)節(jié)是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。液位是指密封容器或開口容器中液位的高低，通過(guò)液位測(cè)量可知道容器中的原料、半成品或成品的數(shù)量，以便調(diào)節(jié)流入流出容器的物料，使之達(dá)到物料的平衡，從而保證生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)中涉及到液位的檢測(cè)和變送，以便系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)通道中的水流量，控制水箱的液位。液位變送器分為浮力式、靜壓力式、電容式、應(yīng)變式、超聲波式、激光式、放射性式等。靜壓投入式液位變送器（液位計(jì)）適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。精巧的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。420mA、 05v、 010mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。 靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： = + Po式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ：被測(cè)液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣?Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度 同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po 。 使傳感器測(cè)得壓力為：，顯然通過(guò)測(cè)取壓力 P ，可以得到液位深度。壓力變送器被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過(guò)隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。 當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過(guò)振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號(hào)。壓力變送器和絕對(duì)壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。 系統(tǒng)中用到的液位變送器是北京中西化玻儀器有限公司UYS-100A22壓力變送器，屬于靜壓力式液位變送器，量程為5030000mm，精度等級(jí)為0.05，由24V直流電源供電，輸出信號(hào)為420mADC二線制，其實(shí)物如圖2.6所示。圖2.6 UYS-100A22壓力變送器2.2.3 執(zhí)行單元執(zhí)行單元是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成環(huán)節(jié)，它接受來(lái)自調(diào)節(jié)單元的輸出信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成直角位移或轉(zhuǎn)角位移，以改變調(diào)節(jié)閥的流通面積，從而控制流入或流出被控過(guò)程的物料或能量實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)控制。執(zhí)行器的工作原理，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)首先將來(lái)自調(diào)節(jié)器的信號(hào)轉(zhuǎn)變成推力或位移，對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力或位移，改變調(diào)節(jié)閥的閥芯或閥座間的流通面積，以達(dá)到最終調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的目的。來(lái)自調(diào)節(jié)器的信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換信號(hào)制式后，與來(lái)自執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋信號(hào)比較，其信號(hào)差值輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用的方向和大小，其輸出的力或位移控制調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作，改變調(diào)節(jié)閥的流通面積，從而改變被控介質(zhì)的流量。當(dāng)位置反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相等時(shí)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥處于某一開度。系統(tǒng)中用到的調(diào)節(jié)閥是上海恒星公司的ZDRO電動(dòng)O型球閥。用于兩位切斷、調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接采用直連方式，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)置伺服系統(tǒng)，無(wú)須另配伺服放大器，輸入4-20mA信號(hào)及220V的AC電源即可控制運(yùn)轉(zhuǎn)。具有連線簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、阻力小、動(dòng)作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可根據(jù)用戶要求另配置UNIC、PSQ、HQ、DHL等型號(hào)電子式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或GTX、AL等氣活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖3.1 ZDRO電動(dòng)O型球閥來(lái)自PLC的4-20mA信號(hào)與位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較，其差值經(jīng)放大后，控制伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，再經(jīng)減速器后，改變調(diào)節(jié)器的開度，同時(shí)輸出軸的位移，經(jīng)位置發(fā)生器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。當(dāng)=時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)閥處于某一開度，即Q=K，式中Q為輸出軸的轉(zhuǎn)角，K為比例常數(shù)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥還提供手動(dòng)操作，它的上部有個(gè)手柄，和軸連在一起，在系統(tǒng)掉電時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)控制，保證系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。3 西門子PLC簡(jiǎn)介3.1 PLC的發(fā)展3.1.1 PLC的產(chǎn)生、定義A.可編程控制器的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代，在世界技術(shù)改造的沖擊下，要求尋找一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器。1968年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件后，立即引起了開發(fā)熱潮。B.可編程控制器的定義國(guó)際工委員會(huì)（IEC）曾于1982年11月頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了第二稿，1987年2月頒布了第三稿。該草案中對(duì)可編程控制器的定義是“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)計(jì)算等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。3.1.2 PLC的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。3.2 西門子PLC的介紹與比較德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。 SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200(CN)，S7-1200, S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（種單獨(dú) 的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.60.1s）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。 SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就 S7-400 PLC采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。 系統(tǒng)中我們選用SIMATIC S7-200系列PLC。它價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，運(yùn)行速度快，有豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，具有很高的性能/價(jià)格比。3.3 SIMATIC S7-2003.3.1 CPU單元集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA。可用作負(fù)載電源。 A.不同的設(shè)備類型 ：CPU 221226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。 B.本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn) ：CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 224XP具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。 C.本機(jī)模擬量輸入/輸出點(diǎn) ： CPU 224XP具有2個(gè)輸入點(diǎn)，1個(gè)輸出點(diǎn)。 D.中斷輸入：允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 E.高速計(jì)數(shù)器 ：A) CPU 221/222 4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90的A/B相增量編碼器 B) CPU224/224XP/226 6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 C) CPU 222/224/224XP/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可使用仿真器（選件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。3.3.2 脈沖輸出2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。 3.3.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制。EEPROM存儲(chǔ)器模塊（選件），可作為修改與拷貝程序的快速工具（無(wú)需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。 3.3.4 電池模塊用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存貯時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。4 軟件設(shè)計(jì)4.1 STEP 7-Micro/WIN編程4.1.1 STEP 7-Micro/WIN編程軟件簡(jiǎn)介STEP 7編程軟件是基于windows的應(yīng)用軟件，用于西門子系列工控產(chǎn)品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinCC,是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具，是SIMATIC工業(yè)軟件的重要組成部分。該軟件功能強(qiáng)大，界面友好，有聯(lián)機(jī)幫助功能，主要為用戶開發(fā)PLC應(yīng)用程序使用；同時(shí)也可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，是SIMATIC S7-200用戶不可缺少的開發(fā)工具。STEP 7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通訊組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在線幫助，用鼠標(biāo)打開或選中某一對(duì)象，按F1可以得到該對(duì)象的在線幫助。 在STEP 7中，用項(xiàng)目來(lái)管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP 7用SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATIC S7、M7、C7和WinCC的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)STEP 7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP 7中。4.1.2 STEP 7-Micro/WIN編程軟件的主界面功能STPE 7-Micro/WIN的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)任務(wù)，例如創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序；利用編程軟件可設(shè)置PLC的工作模式和參數(shù)，編譯、上載和下載用戶程序，進(jìn)行程序的運(yùn)行監(jiān)控等；它還具有簡(jiǎn)單語(yǔ)法的檢查、對(duì)用戶程序的文檔管理和加密，以及提供在線幫助等功能。STPE 7-Micro/WIN編程軟件的主界面元素如圖4.1所示。圖4.1 STPE 7-Micro/WIN主界面主界面可以分以下幾個(gè)區(qū)：菜單欄、工具欄、瀏覽條、指令樹窗口、輸出窗口、狀態(tài)條和程序編輯器、局部變量表等（可同時(shí)或分別打開5個(gè)用戶窗口）。除菜單欄外，用戶可根據(jù)需要決定其他窗口的取舍和樣式設(shè)置。4.1.3 STEP 7-Micro/WIN軟件編程利用STPE 7-Micro/WIN編程軟件編輯和修改控制程序是用戶要做的最基本的工作，以下是本設(shè)計(jì)的程序如下。主程序：調(diào)用輸入子程序，調(diào)用計(jì)算子程序，調(diào)用輸出子程序/ 調(diào)用輸入子程序SBR0，采集PV信號(hào)，同時(shí)設(shè)定SP值LD SM0.0CALL SBR0/ 調(diào)用子程序1，初始化PID參數(shù)，同時(shí)使能定時(shí)中斷0，調(diào)用定時(shí)中斷程序0，進(jìn)行PID計(jì)算LD SM0.1CALL SBR1Network 3 / Network Title/ 調(diào)用子程序2將PID的計(jì)算結(jié)果送輸出LD SM0.0CALL SBR2TITLE=子程序0采集PV值，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)工程量/ 讀入采集口AIW0數(shù)據(jù)到PID0，工程量標(biāo)準(zhǔn)化。LD SM0.0LPSITD AIW0, AC0AENO-D +6400, AC0LRDDTR AC0, AC0AENO/R 25600.0, AC0LRDMOVR AC0, VD100AENO*R 100.0, AC0LPPMOVR AC0, VD300/ 回路PID設(shè)定，組態(tài)軟件參數(shù)SP值設(shè)置寫入PIDLD SM0.0LPSMOVR VD304, AC0AENOMOVR VD304, AC0/R 100.0, AC0LPPMOVR AC0, VD104/ 初始化PID參數(shù)，同時(shí)使能定時(shí)中斷0LD SM0.1LPSMOVR 50.0, VD304AENOMOVR 2.0, VD112LRDMOVR 1.0, VD116AENOMOVR 1.0, VD120LRDMOVR 0.0, VD124AENOMOVB 0, VB190LRDMOVB 100, SMB34AENOATCH INT0, 10LPPENI/ 自動(dòng)狀態(tài)：把最后的結(jié)果MV輸出到AQW0(轉(zhuǎn)換到6400-32000)LDB= VB190, 0MOVR VD308, AC0*R 256.0, AC0ROUND AC0, AC0DTI AC0, AC0+D +6400, AC0MOVW AC0, AQW04.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)4.2.1 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)是一個(gè)約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。 “組態(tài)(Configure)”的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過(guò)類似“搭積木”的簡(jiǎn)單方式來(lái)完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計(jì)算機(jī)程序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時(shí)候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺(tái)”。 “監(jiān)控（Supervisory Control）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)信號(hào)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備或過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理 組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中。如DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài)，PLC（可編程控制器）梯形圖組態(tài)。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時(shí)控制的。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。 工控組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語(yǔ)言，有的支持VB，現(xiàn)在有的組態(tài)軟件甚至支持C#高級(jí)語(yǔ)言。 組態(tài)軟件大都支持各種主流工控設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件還是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過(guò)手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)選用的組態(tài)王kingview：由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)，該公司成立于1997年，目前在國(guó)產(chǎn)軟件市場(chǎng)中占據(jù)著一定地位。4.2.2 組態(tài)王簡(jiǎn)介組態(tài)王軟件經(jīng)過(guò)七年開發(fā)，五年的各種突發(fā)環(huán)境的真實(shí)考驗(yàn)，九千例工程（鋼鐵，化工，電力，國(guó)屬糧庫(kù)，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行（包括中華世紀(jì)壇國(guó)家標(biāo)志性工程），現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件應(yīng)用于國(guó)防，航空航天等重大領(lǐng)域。組態(tài)王6.0具有如下十大特點(diǎn)：A.工程管理 對(duì)于系統(tǒng)集成商和用戶來(lái)說(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)開發(fā)人員可能保存有很多個(gè)組態(tài)王工程，對(duì)于這些工程的集中管理以及新開發(fā)工程中的工程備份等都是比較煩瑣的事情。組態(tài)王工程管理器的主要作用就是為用戶集中管理本機(jī)上的所有組態(tài)王工程。工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對(duì)工程重命名，搜索指定路徑下的所有組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開發(fā)或運(yùn)行環(huán)境等。另外，組態(tài)王6.0開發(fā)系統(tǒng)提供工程加密，畫面和命令語(yǔ)言導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。B.畫面制作系統(tǒng) A）支持無(wú)限色和過(guò)渡色 組態(tài)王6.0調(diào)色板支持無(wú)限色，支持二十四種過(guò)渡色效果， 組態(tài)王的任一種繪圖工具都可以使用無(wú)限色，大部分圖形都支持過(guò)渡色效果，巧妙地利用無(wú)限色和過(guò)渡色效果，可以使您輕松構(gòu)造面無(wú)限逼真、美觀的畫面。 B）圖庫(kù) 使用圖庫(kù)具有很多好處：降低了工程人員設(shè)計(jì)界面的難度，縮短開發(fā)周期；用圖庫(kù)開發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；利用圖庫(kù)的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫(kù)元素，一次構(gòu)造，隨處使用，節(jié)省了工程人員投資。6.0圖庫(kù)全新改版，提供具有屬性定義向?qū)У膱D庫(kù)精靈，用戶只需稍做調(diào)整即能制作具有個(gè)性化的圖形。 C）按鈕和圖形 組態(tài)王6.0支持按鈕的多種形狀和多種效果，并且支持位圖按鈕， 用戶可以構(gòu)造無(wú)限漂亮的按鈕。另外，組態(tài)王6.0支持多種圖形格式，如Gif 、Jpg、 Bmp等，用戶可以充分利用已有的資源，輕松構(gòu)造自己功能強(qiáng)大且美觀的應(yīng)用系統(tǒng)。 D）可視化動(dòng)畫連接向?qū)?通過(guò)可視化圖形操作，直接完成移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)的動(dòng)畫連接定義。C.報(bào)警和事件系統(tǒng) 組態(tài)王6.0報(bào)警系統(tǒng)全新改版，具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)。組態(tài)王分 布式報(bào)警管理提供多種報(bào)警管理功能。包括：基于事件的報(bào)警、報(bào)警分組管理、報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警過(guò)濾、新增死區(qū)和延時(shí)概念等功能，以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程報(bào)警管理。組態(tài)王還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。報(bào)警和事件具有多種輸出方式：文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、打印機(jī)和報(bào)警窗，并且可以利用控件等工具輕松瀏覽和打印報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。D.報(bào)表系統(tǒng) 組態(tài)王6.0提供一套全新的、集成的內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，內(nèi)部提供豐富的報(bào)表函數(shù)，用戶可創(chuàng)建多樣的報(bào)表。提供報(bào)表工具條，操作簡(jiǎn)單明了，比如：日?qǐng)?bào)表的組態(tài)只需用戶選擇需要的變量和每個(gè)變量的收集間隔時(shí)間；提供報(bào)表模板，方便用戶調(diào)入其它的表格。報(bào)表能夠進(jìn)行組態(tài)，例如有日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)表的組態(tài)，另外，報(bào)表打印時(shí)可以進(jìn)行預(yù)覽和頁(yè)面設(shè)置。E.控件 組態(tài)王6.01支持Windows標(biāo)準(zhǔn)的Active X控件（主要為可視控件），包括Microsoft提 供的標(biāo)準(zhǔn)Active X控件和用戶自制的Active X控件。Active X控件的引入在很大程度上方便了用戶，用戶可以靈活地編制一個(gè)符合自身需要的控件，或調(diào)用一個(gè)已有的標(biāo)準(zhǔn)控件，來(lái)完成一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，而無(wú)須在組態(tài)王中做大量的復(fù)雜的工作。一般的 Active X控件都具有屬性、方法、事件，用戶通過(guò)控件的這些屬性、事件、方法來(lái) 完成工作。組態(tài)王6.0版本中新增三個(gè)功能強(qiáng)大的控件，即數(shù)據(jù)表格控件（可將ODBC數(shù)據(jù)源里的大量數(shù)據(jù)在組態(tài)王中進(jìn)行顯示和打印）；歷史曲線控件（可動(dòng)態(tài)增刪曲線，進(jìn)行曲線比較，并且數(shù)據(jù)來(lái)源可以是ODBC數(shù)據(jù)源）；PID調(diào)節(jié)控件（對(duì)過(guò)程量進(jìn)行閉環(huán)控制，可實(shí)現(xiàn)三種pid控制算法：標(biāo)準(zhǔn)型，歸一參數(shù)型，和近似微分型）。F.OPC 全面支持OPC標(biāo)準(zhǔn)（組態(tài)王6.0既可以作為OPC服務(wù)器，也可以作為OPC客戶端）開發(fā)人員可以從任何一個(gè)OPC服務(wù)器直接獲取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并集成到組態(tài)王中；同時(shí)組態(tài)王作為OPC服務(wù)器，可向其他符合OPC規(guī)范的廠商的控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。OPC節(jié)省了不同廠商的控制系統(tǒng)相連的工作量和費(fèi)用。并且組態(tài)王提供SDK開發(fā)包，用戶可以自己利用VC，VB編制程序，利用組態(tài)王的OPC接口來(lái)訪問(wèn)組態(tài)王的變量和變量的域。 G.通訊系統(tǒng) A） 支持遠(yuǎn)程撥號(hào)組態(tài)王6.0支持與遠(yuǎn)程設(shè)備間通過(guò)撥號(hào)方式進(jìn)行通訊。組態(tài)王的遠(yuǎn)程撥號(hào)與組態(tài)王原有驅(qū)動(dòng)程序無(wú)縫連接，硬件設(shè)備端無(wú)需更改程序。利用遠(yuǎn)程撥號(hào)能實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，隨時(shí)打印，報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳等功能。 B）開發(fā)中進(jìn)行硬件測(cè)試 開發(fā)系統(tǒng)中有硬件測(cè)試界面，在不啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的情況 下，能測(cè)試對(duì)硬件設(shè)備的讀寫操作，并且IO變