创新设计与实践课程设计报告立交桥水位显示系统设计基于组态王软件

1、精品毕业设计 创新设计与实践成绩评定表设计课题 ： 立交桥水位显示系统设计 学院名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 设计时间 ： 成绩: 签名： 2012年1月 日创新设计与实践 实践设计名称： 立交桥水位显示系统设计 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 设 计 地 点 ： 课程设计时间： 创新设计与实践任务书学院（系）电气工程学院控制工程系选题教师姓 名专 业自动化专业技术职务副教授实训题目立交桥水位显示系统设计课题简介 本课题要求基于计算机，采用组态软件对立交桥地下道水位监测数据进行实时显示。主要设计内容如下：1

2、. 地下道最深处截面图；2. 显示水位填充直方图；3. 历史数据查询报表；4. 每个变量的实时和历史曲线。通过本次创新设计使得学生巩固所学的理论与技能，提高学生的实践能力和应用能力，初步掌握实际的工程设计方法，设计步骤，为将来的学习与毕业设计打下坚实的基础。报告要求包括应具备的条件。图表等1. 界面设计图1张；2. 报表单1分；3. 符合格式要求的创新设计与实践报告书1份；4. 可能时完成系统调试。课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难一般易参考资料1 组态软件使用手册【m】2 组态控制技术教材.北京：科学出版社，2002.3 相关实验指导书.注：本课题由 同学选定，学号： 目 录1 组

3、态软件简介12 设计的目的及其现实意义23 地下道截面图的设计24 水位填充直方图的设计35 液位实时和历史曲线设计46 实时数据报表和历史数据报表的设计67 组态软件整个设计系统简述及相关的变量定义98 总结10参考文献111 组态软件简介 组态软件，又称组态监控软件系统软件。即数据采集与监视控制。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处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，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给排水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。 组

4、态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。 组态的含义是配置、设定、设置等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为二次开发，组态软件就称为“二次开发平台”。 监控即监视和控制，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理 组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如dcs（集散控制系统）组态，plc（可编程控制）梯形图组态。在其他行业也有组态的概念，如autocad，photoshop等。不同之处在

5、于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。 工控组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译，提供类basic语言，有的支持vb，现在有的组态软件甚至支持c#高级语言。 组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的hmi（人机接口软件，human machine interface）的概念，组态软件还是一个使用户能快速建立自己的hmi的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写hmi应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是

6、封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、scada、通讯及联网、开放数据接口、对i/o设备的广泛支持已经成为它的主要内容监控组态软件将会不断被赋予新的内容。2 设计的目的及其现实意义 这次的创新设计是针对“立交桥地下道水位显示”的监视，即是将立交桥地下道的水位信息能够实时的、直观的显示在计算机的界面上。另外设计不仅仅要求工作人员能够实时观测到水位的信息变化，而且还能够进行历史数据的查询，即任何时间段的地下道的水位变化信息，都

7、能够通过对系统的操作提取出来。用以前的相同时间段的地下道水位变化信息作对比，能够让我们对将来的水位变化作出相关的预测。“立交桥地下道水位显示系统”的创新设计具有很大的现实意义。进入21世纪以来，交通的拥挤现象越来越严重，这就促使了立交桥的大量建设，用以来缓解交通压力的增加。立交桥的大量出现也同时带来了一些相关的问题，其中下雨时，特别是暴雨时候带来的地下道积水问题，就是其中一个比较棘手的待解决的问题。这次的创新设计能够实时的、直观的观测立交桥地下道水位的变化，对解决立交桥的地下道积水问题起到很大帮助作用。3 地下道截面图的设计 这次设计中所画的截面图是立交桥地下道最深处的截面图，设计中假想有六个

8、水位的测量点。分别是中间双向车道的两个测量点，测量点1用液位1表示，并用红色的色彩填充，和其它测量点以作区别，并和下面的水位柱状图相对应，以后的色彩填充具有相同的作用。测量点2用液位2表示，用灰棕色的色彩填充，测量点3用液位3来表示，用黄色的色彩来填充，测量点4用液位4来表示，用绿色的色彩来填充，测量点5用液位5来表示，用蓝色的色彩来填充，测量点6用液位6来表示，用紫色的色彩来填充。截图如下：4 水位填充直方图的设计 水位填充直方图能够直观的、实时的根据测量点的测量数据，显示各个测量点水位的变化情况。为了便于和立交桥的地下道截面图相对应，对应的测量点的水位变化情况，用相应的色彩填充，比如液位1

9、对应测量点1，就用红色的柱状图来表示。并且为了便于真是的显示数据，在相应的柱状图的上方，有一个液位具体数据的显示窗口。水位填充直方图截图如下：5 液位实时曲线和历史曲线设计 液位的实时曲线能够从图形上看出液位的变化情况，还可以根据液位的变化情况来预测曲线的走势，也就能够预测液位的变化情况。实时曲线的变化是紧紧跟随液位的各个测量点的测量数据的变化，也即是和外面水位的变化情况是一致的，所以实时曲线的设计和准确性显得尤为重要。本次设计共有六个测量点，也即是有六个测量数据，所以实时曲线图上会有六条实时曲线走势图。和前面的设计一样，每条实时曲线对应的测量液位用曲线的颜色加以区别。液位1实时曲线图用红色的

10、曲线图来表示，液位2实时曲线图用灰棕色的曲线图来表示，液位3实时曲线图用黄色的曲线图来表示，液位4实时曲线图用绿色的曲线来表示，液位5实时曲线图用蓝色的曲线来表示，液位6实时曲线图用紫色的曲线图来表示。液位实时曲线图如下：液位的历史曲线也有很重要的现实意义，如果说液位的实时曲线是对最近一两个小时内的测量点液位的变化情况的一种预测，那么液位的历史曲线就能够对液位测量点最近一段时间的液位的变化情况作出很好的预测。每年的液位历史曲线都不会有太大的差别，这是由当地的气候环境决定的，所以如果能够对液位的每年的历史曲线加以分析，就能大致预计出这几天、甚至是这一个季度的液位变化情况，由此来看制作出液位的历史

11、曲线也显得尤为重要。这次创新设计液位的历史曲线也采用相应的颜色来标注，以用来区别液位1到液位6每个测量点的历史曲线变化情况，同样是红色的曲线代表液位1，黄色的曲线代表液位3，以此类推，和前面的相照应。液位历史曲线截图如下：6 实时数据报表和历史数据报表的设计有了实时数据曲线图和历史数据曲线图，我们就能够直观的来观察液位数据的变化情况，但有的时候曲线显得不够简单明了，也有些特殊的时候，我们需要纸质的报表来作为文件，由此可见，实时液位数据报表和历史液位数据报表也是设计中不可缺少的部分。这次创新设计的实时液位报表，显得比较简单，因为实时液位数据报表是随时间在变化的，不用做数据的记录，它是和显示液位的

12、填充直方图及实时液位曲线相照应的，本次的创新设计一共有六个液位的数据变量，即是从液位1到液位6六个变量。液位实时数据报表如下：相比于液位的实时数据报表，液位的历史数据报表就显得比较复杂，而且也显得比较重要。液位的历史数据报表要求的功能是报表能够随时调出液位1到液位6的任何时刻的数据，真正意义上的达到了随取随有的方便性和精确性。从液位的历史数据报表中我们能够调出任何一年，及任何一段时间的数据的具体数值，从而我们能够观察出液位的变化情况，来对当年的液位的变化趋势作出相应的预测。液位的历史数据报表，可以精确到每一分或是每一秒的数据情况，具体的精确精度依赖于我们队报表的设置情况。再一点就是历史数据报表

13、，可以随时打印出来，进一步提供了数据处理的方便性。液位历史数据报表截图如下：这次的历史数据报表，我们设置的是每个11秒显示一次液位的测量数值选取的时间间隔是从2011年12月21日晚上22点十六分到2011年12月21日晚上22点19分的时间段。一次类推，如果我们想调出其它时间段的液位数据值，只要在设置中输入相应的时间段即可，需要多大的时间间隔，也是有我们自己来决定的。假如我们调出了相应的时间段的历史数据情况，想要打印出来，只要点击上系统界面上的打印按钮，在连接上打印机，就能得到打印版的液位历史数据报表。下面是我截取打印预览的报表截图，它和上面的历史数据报表是相对应的，只显示出来了液位1到液位

14、3的数据情况，是由于页面纸张的所限制的，打印报表截图如下：7 组态软件整个设计系统简述及相关的变量定义 这次设计的“立交桥地下道水位显示系统”作为一个工程，它包括了好几个设计界面，由于将几个画面共同画在一个界面上，会显得设计画面很小，不能够直观的表示出设计出的效果，这里就不再把几个设计画面共同移到同一个设计界面上来。不过在现实的应用中，由于电脑的操作很方便，或是采用较大的显示屏，不会带来运用过程的不方便。基于组态软件的创新设计数据词典的定义是非常重要的，因为定义的变量是一切组态设计的基础。本次的创新设计主要定义了六个数据变量，即是液位1到液位6，全部是内存整型。下面是截取的数据词典的截图：8

15、总结通过这次的创新设计我真真切切的感受到了做设计、做研究一定要有严谨和踏实的工作态度，当然这也是我们的指导老师的对我们最主要的要求。除了在工作学习的态度上，我有了新的认识外，对于这次设计所用到的组态软件，我也有了更加深刻的了解。对组态软件的基本概念，产生的背景以及组态软件的功能特点，基本特征性以及组态软件的发展趋势，国内外的主要组态软件都有了进一步的理解。进一步理解了组态王的软件结构，组态王与外部设备的通信以及组态王开发工程的步骤。对显示系统设计过程进行了详细的描述，介绍了组成组态王工程的各个画面的具体功能及各功能的实现方法，但由于受到时间和设备等的限制，也是由于本人自身的能力有限，有许多的知识还有待继续的学习，本次的创新设计完成的还不够完善，可能设计中会出现许多的不够理想