1、 電控學院基于力控組態軟件的鍋爐監控系統設計院 （系）： 電氣與控制工程學院 專業班級： 10級測控1班 姓 名： 張坡坡 學 號： 1006070127 2013年 4月 29日目錄1.力控組態軟件PCAuto.31.1軟件的認識.31.2軟件的使用.32.系統功能概述.33.系統設計.43.1設計思想.43.2軟件組態設計.43.3系統功能實現的腳本程序.114.設計心得體會.121.力控組態軟件PCAuto1.1軟件的認識力控監控組態軟件PCAuto是對現場生產數據進行采集與過程控制的專用軟件，是在自動控制系統監控層一級的軟件平臺，它能同時和國內外各種工業控制廠家的設備進行網絡通訊，它可

2、以與高可靠的工控計算機和網絡系統結合，便可以達到集中管理和監控的目的，同時還可以方便地向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來實現與“第三方”的軟、硬件系統進行集成。力控監控組態軟件PCAuto最大的特點是能以靈活多樣的“組態方式” 進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實踐方法，用戶只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能，縮短了自動化工程師的系統集成的時間，大大地提高了集成效率。力控的應用范圍廣泛、可用于開發石油、化工、半導體、汽車、電力、機械、冶金、交通樓宇自動化、食品、醫藥、環保等多個行業和領域的工業自動化、過程控制、管

3、理監測、工業現場監測、遠程監測/遠程診斷、企業管理/資源計劃等系統。PCAuto組態軟件具有功能強大的圖形開發環境Draw，采用面向對象的圖形技術，創建動畫式人-機界面系統及高可靠性快速的圖形界面運行系統View，用來運行Draw創建圖形窗口。先進的分布式實時數據庫DB是整個應用系統的核心模塊，負責整個力控應用系統的實時數據處理、歷史數據存儲、統計數據處理、報警信息處理、數據服務請求處理及完成與過程的雙向通信。1.2軟件的使用在組態軟件中填寫一些事先設計的表格，再利用圖形功能把被控對象(溫度計、壓力計、鍋爐、趨勢曲線、報表、溫控曲線等)形象的畫出來，通過內部數據連接把被控對象的屬性與I/O設備

4、的實時數據進行邏輯連接。當由組態軟件生成的應用系統投入運行后，與被控對象相連的I/O設備數據發生變化會直接帶動被控對象的屬性變化。2.系統功能概述基于力控組態軟件的鍋爐監控系統的設計主要是充分利用軟件的優勢，通過對鍋爐系統中的三個主要參數，即鍋爐水位、爐膛壓力、鍋爐內溫度的控制來實現對鍋爐系統的實時監控。具體的控制原則為：當鍋爐液位“LEVEL”的值高于100時，系統產生報警，對應的入水閥門會變小到5%；當爐內壓強“YQ” 的值高于0.11Mpa時，系統也會報警，同時出氣閥門開啟；同樣，當鍋爐內溫度“WD”的值高于90時，系統也產生報警信息，同時進氣閥門會變小到5%。其中鍋爐水位由仿真PLC的

5、常量寄存器控制，爐膛壓力和鍋爐內溫度也分別由仿真PLC的常量寄存器控制，由于無法準確地建立鍋爐水位、爐膛壓力、鍋爐內溫度三者之間的函數關系，在設計時人為設定爐膛壓力和鍋爐內溫度分別隨鍋爐水位增減情況的不同而有不同的增減量變化。系統的啟停則由“開始”按鈕進行控制。系統報警時，會生成報警曲線。溫度過高時，加熱設備停止加熱，其中是否加熱有動畫連接實現，加熱時加熱設備一直閃爍，否則停止閃爍。3.系統設計3.1設計思想鍋爐設備是一個復雜的控制對象，主要的輸入變量是負荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風和引風等；主要的輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負壓、過剩空氣等。因輸入變量與輸出變量相互關聯，如果蒸汽

6、負荷發生變化，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、多輸出且相互關聯的控制對象。由于條件限制及能力有限，本控制系統將主要控制三個變量：鍋爐水位、爐內溫度、爐內壓力。在本控制系統的圖形界面上具備報警通知及確認、報表組態及打印、歷史數據查詢與顯示等功能。各種報警、報表、趨勢都是動畫連接的對象，其數據源都可以通過組態來指定。每個畫面的內容可以根據實際情況靈活設計。3.2軟件組態設計基于力控PCAuto組態軟件的設計與實現主要包括以下幾個步驟：畫面創建、動畫連接、I/O設備設置、創建實時數據庫、數據連接。 畫面創建根據本系統的特點，設計了鍋爐監控系統主界面，數據的采集

7、、保存及查詢界面，報警信息，溫控曲線四個界面。主界面如圖1所示，主要包括了系統開關，鍋爐精靈，壓力、溫度的精靈，加熱設備和一些控制閥門。 圖1 鍋爐監控系統主界面數據的采集、保存及查詢界面如圖2所示，說明了系統的實時數據信息，及相關歷史數據的查詢。主要包含趨勢曲線和歷史報表。“歷史報表”工具可以方便的實現報表打印功能圖2 數據的采集、保存及查詢界面報警信息界面如圖3所示，由報警組態及相關報警設置來完成系統的報警任務。圖3 報警信息界面溫控曲線界面如圖4所示，主要有溫控曲線組件完成，便于更好的實現鍋爐內溫度的控制與觀測。圖4 溫控曲線界面 動畫連接動畫連接是指畫面中圖形對象與變量或表達式的對應關

8、系。建立了連接后，在監控系統運行時，根據變量或表達式的數據變化，圖形對象改變顏色，大小等外觀，文本會進行動態刷新。這樣就將現場真實的數據放映到計算機的監控畫面中，從而達到監控的目的。此控制系統中分別對開關精靈、報警燈、界面切換、加熱設備等進行了相關的動畫連接。從而可以動態的實現系統的良好控制。具體實現方法如圖5中各圖所示。(a)開關的相關動畫連接(b)閥門的相關動畫連接(c)各界面切換的相關動畫連接圖5 動畫連接 I/O設備設置及管理I/O設備設置是指對包括應用程序的“軟件設備”和現場數據采集交換的硬件設備在內的廣義上I/O設備驅動程序進行配置，使其與組態軟件建立通信，構成一個完成的系統。在被

9、監控系統中，分別對鍋爐的液位“LEVEL”，入口泵“IN_WATER”，出口閥門“OUT_WATER”，進行了定義，地址的分配，通信方式的選定等操作。在監控系統中建立的仿真PLC，其實現方法如圖6所示。圖6仿真PLC的建立配置I/O設備的過程在圖形開發環境Draw的導航器中進行，按照設備安裝對話框的提示就可以完成I/O設備的配置工作。I/O設備配置完成后，在導航器中將列出I/O設備的設備名稱，同時生成的設備名稱即可用于數據連接過程。在系統運行時，力控通過內部管理程序自動啟動相應的I/O驅動程序，I/O驅動程序負責與I/O設備的實時數據交換。 創建實時數據庫實時數據庫(DB)是整個監控系統的核心

10、。它負責整個系統的實時數據處理和歷史數據存儲、統計數據處理、報警信息處理、數據服務請求處理，完成與過程數據采集的雙向數據通信。在本系統中，經過創建點參數、定義I/O設備、數據連接等幾個步驟便可以完成數據庫的創建。系統中采用的I/O設備的數據采集與回送是實時數據庫的一個最基本的功能。因為實時數據庫系統應用所面向的監控對象最終還是要落實到具體的硬件設備。力控數據支持的I/O設備包括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。數據庫與I/O設備之間的數據交換方式也相應的有很多種。本系統實時數據庫的建立過程如下所示：以“LEVEL”點參數的建立、修改為例，包括基本參數、

11、報警參數、數據連接、歷史參數等的設置。圖7 相關點參數的設置3.3系統功能實現的腳本程序調出程序腳本串口，編寫程序如下：圖8 腳本程序程序：IF RUN.PV=1 THENLEVEL.PV=LEVEL.PV-3;WD.PV=WD.PV-2;YQ.PV=YQ.PV+0.001875;IF IN_WATER.PV=100 THENLEVEL.PV=LEVEL.PV+6;ENDIFIF IN_WATER.PV=5 THENLEVEL.PV=LEVEL.PV+0.3;ENDIFIF IN_GAS.PV=100 THENWD.PV=WD.PV+4;ENDIFIF IN_GAS.PV=5 THENWD.P

12、V=WD.PV+0.2;ENDIFIF OUT_GAS.PV=1 THENYQ.PV=YQ.PV-0.00375;ENDIFIF LEVEL.PV<=80 THENIN_WATER.PV=100;ENDIFIF WD.PV<=60 THENIN_GAS.PV=100;ENDIFIF YQ.PV<=0.11 THENOUT_GAS.PV=0;ENDIFIF LEVEL.PV>=100 THENIN_WATER.PV=5;ENDIFIF WD.PV>=75 THENIN_GAS.PV=5;ENDIFIF YQ.PV>=0.11 THENOUT_GAS.PV=1;

13、ENDIFENDIF4.設計心得體會通過這次對力控組態軟件的使用，我們在搜集大量資料和觀看一系列力控軟件實例的基礎上，很好的完成了本次鍋爐監控系統的設計任務，掌握了組態軟件課理論與實際間的聯系，也熟練了數據庫的建立，數據采集的創建，報警的運用等等，通過繁瑣的動畫連接和實時數據庫中各種變量的建立，找到了一定的規律。通過簡單的控制語句的編程，發現了其中很多控制變量間的編程規律，很好的實現了組態功能。設計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，或者是變量的創建不合適，再或者是動畫的關聯，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

14、驗中的各種現象完美的展現出來，但是還是有的地方沒有弄太明白，不過最終仍舊根據要求圓滿地完成了設計的任務，在困難的陪同下體驗了一下成功的喜悅，增強了以后學習和解決困難、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和指導，也希望在以后的設計中老師能夠給予幫助與鼓勵。作業1. 力控支持多種形式的網絡通信，主要有哪幾種？ 答：力控支持的網絡通信方式包括DDE,OPC,ODBC.2. 什么是網絡數據庫連接？答：網絡數據庫：（1）在網絡上運行的數據庫；（2）網絡上包含其他用戶地址的數據庫；（3）信息管理中，數據記錄可以以多種形式相互關聯的一種數據庫。網絡數據庫是跨越電腦在網絡上創建、

15、運行的數據庫。網絡數據庫中的數據之間的關系不是一一對應的，可能存在著一對多的關心，這種關系也不是只有一種路徑的涵蓋關系，而可能會有多種路徑和從屬關系。網絡數據庫連接即將網絡數據庫作為服務器和客戶端提供或接收數據。3. 若要自啟動力控的WebServe和網絡服務器程序，應該如何設置？ 答：雙擊系統配置導航器中的“系統配置/初始啟動程序”，在力控程序啟動設置查看Web服務器HttpSvr和NetServer是否已經選中。如果沒有選擇，手動選擇這個程序。選擇后啟動力控程序是否將會自動啟動力控的Web服務器程序。4. 解釋“系統冗余”和“雙機熱備”，力控軟件冗余系統如何配置？ 答：“系統冗余”：在一些對系統可靠性要求很高的應用中，需要考慮熱備份也就是系統冗余，這是指系統中一些關鍵模塊或網絡在設計上有一個或多個備份，當現在工作的部分出現問題時，系統可以通過特殊的軟件或硬件自動切換到備份上，從而保證了系統不間斷工作。 “雙機熱備”：特指基于高可用系統中的兩臺服務器的設備（或高可用），因兩機高可用在國內使用較多，故得名雙機熱備。 力控冗余系統配置：假設構成雙機冗余系統的兩個節點計算機分別為M機和S機。將M機當做主機，S機當做從機。將組態好的力控工程