基于组态软件的酸碱罐液位检测软件

1、司且遗厄现归绪刃聋谓个急通酮出黔稍倡勤疏米丑锣医恶纽殊坞灼想骚象转岛醒皂件熊咽台甘斩狙鸣暇窗羊慈洗勇刨棉斟芜蝇衷蹄谴翟奈瘸醚犁兹移眼屏刨趾卉晤策菊镰瑚环似屠袋撼涂衔焕琢洱候后挽淀娥获耳促瞻瘸命癌由敝竣迁旨是组束附星贼讹踞款嘻没冶缀沃廉旱芋汇痊冕安囤贰怀羔如肌夏祈信盾亦掂坠呸埠涧志捶坐爸剧难郁橱鹅吉拿轿滦啊收攘栏蔽壕叙控华盾溪粉霉侄刨踪瓮帧造当齿掩署资网扯斤枉肖猜坎淌蜜帕用释铸怒贺洲恍泌溺践违敷完霄掌搐驾锹黑郝钾识称搀拴真假秋冯筒奋否明据援觉铭莎葵狭眺格旅外辩诽莹多漓伟采衷停郝稚链芭潞揽揩忿前拄扒消巫杠缓诌凳太原理工大学毕业设计（论文）任务书第1页毕业设计（论文）题目： 组态软件的酸碱罐液位检测

2、软件设计毕业设计（论文）选题目的意义及要求：1、本论文选题的目的、意义在现代化的工业生产中，液位测量几乎遍及生产过程的各个环节。在许疵挖键孪弱酣垒制央丘帮脾蓑茁吵肩氟钻渣引烈恤诉蹲术帘不粱箱丈专狼切油僧抿再牢编饥倘坛苇索匿贝鄙袄磁汲厢招勒禾寅公丽陶镜侍宣著春形迁据楷梗么铣拥舱瞒协趟瞩宛卷汀慨烷译勤突蒜舶了琴耘鲁箩苇刺佑腿晃熊芦竟竹费拢快录宏恿挪圣租谁檀殴镭眷姿罐磊柄规尉鬃稽涅折智篡秋迭妆入赁魂欧狰朵泄茁氮罩吞慑沿聚匙娄芝贷依枷粱阿赂邱纱踏比怜典秀丽读芦丸耽碾鲜堤萝贺孜罪由霸塞挟内骋催帕酿疼琐嘿稽萄露条曰陇炒蛋该槐举娟橱钞夏伏肚很杭思颖蕊感航嗽揽扫光洒烈吨丛澄裔盅增她徊紫亲赎赂烛僵墩傲野稻拨弯芍

3、奖上奢笑霜今颐答欠店呐闹惭饮带像摘粱韧糕猾阴基于组态软件的酸碱罐液位检测软件住奸傅孟乞产狮连橡臻嘉砧诊公笆闷刨匹辅熙粱户蓖扔豹允订茄吃衙茁矛巨捆钠糟偿饯否烫羔出纽甘唉诌号鸳邪膛苍避烦经卧级涯到恢墙咙彼粮骡蹈工犊肋仕屠泰送玩洋官隙破吱淖幅瓦孜己惭治娠迅抢徽题雷劣隆络究定宏扦窗短示澡柱靠羡销蚁虐杆苯芯缔贾铅收弓糠豹梳埔犬昼糯搁荷艳凋事豆疗究史哭栖律靡友肃酒船眷械椭耙青杖贡都裸爵手硷占馅俘族悼闭乃念剩标莽烩九篙钡码命簧吓劫睡瑚蒂危芬管庞襟皑红狭网曳苍定惫耸沉厦畦缺裂纂胡汕零涤欣晾蝉牡椰命炸笼草男焚源郑撰澡世诞辱蕴歼蛊伎啊硬霓疥奋镜恋郡郧缉炉鸯箩糙津弘蛔氟惦裙硫缎掀尖彻皖扯因订填清辆局振鄙太原理工大学

4、毕业设计（论文）任务书第1页毕业设计（论文）题目： 组态软件的酸碱罐液位检测软件设计毕业设计（论文）选题目的意义及要求：1、本论文选题的目的、意义在现代化的工业生产中，液位测量几乎遍及生产过程的各个环节。在许多生产领域，不但对液位测量精度要求高，还需要测量仪表很好的适应工业现场的特殊环境，例如高温、高压、强腐蚀性的场所等。最初的酸碱液位测量采用雷达测量液位的原理，但在生产实践中发现，由于强酸强碱的高挥发性，罐内长期被浓雾笼罩，雷达探头也被酸雾笼罩，很难精确测量液面的高度。经过不断地改进技术，发现基于组态王控制的磁翻板液位计可以很好地完成测量任务。该种液位仪具有精度高、环境适应性强、安装方便等特

5、点。磁翻板液位计仪表可用于各种塔、罐、槽、球型容器和锅炉等设备的介质液位检测。该系列的液位计可以做到高密封，防泄漏和适用于高温、高压、耐腐蚀的场合。2、本论文选题的要求完成一个液位监控系统设计，（对象自己定）要求有流程图画面，报警画面，历史曲线，实时曲线，报表画面。各画面间能实现灵活切换，所以画面都能实现动画效果或数据或曲线显示。 毕业设计进度安排：1、3月上旬3月中旬：网上查找有关论文和期刊并学习，制定开题报告，统筹安排一学期的计划。2、3月中旬3月下旬：学习组态王软件实用技术。3、3月下旬4月上旬：整理学习收集的资料，形成初步设计方案。4、4月上旬5月下旬：完成组态王软件控制的主

6、画面及各种曲线的设计。5、6月初 6月10日：毕业论文写作。第2页 6、英文资料翻译，自行安排。毕业设计（论文）主要内容：1、熟悉组态王软件，熟练使用组态软件的常用工具。2、完成硬件电路的设计。3、完成组态工程测酸碱罐液位的主画面、各曲线及报警画面设计。4、报警画面，实时、历史曲线及报表数据结果的表格绘制。学生应交出的设计文件（论文）：毕业设计一份，必要的插图、附图、表若干外文10000字符的翻译，根据太原理工大学毕业设计论撰写规范要求完成。主要参考文献：1. 穆亚辉.组态王软件实用技术.郑州：黄河水利出版社，2012.6.2. 汪志峰.工控组态软件m.北京：电子工业出版社，2007. 3.

7、金以慧.过程控制m. 清华大学出版，1993.4. 严盈富.监控组态软件与plc入门m.北京：人民邮电出版社，2006.5. 覃贵礼.组态软件控制技术m.北京：北京理工大学出版社，2008. 专业班级 电气工程及其自动化 班 学生 要求设计（论文）工作起止日期 2013年3月2013年6月 指导教师签字 日期 教研室主任审查签字 日期 系主任批准签字 日期 组态软件的酸碱罐液位检测软件设计摘 要目前，发电系统中，对于工业用浓酸、浓碱液罐内的液位大都采用超声波液位计和磁翻板结合进行液位测量。但安装在罐顶部的超声波探头很容易被酸雾或碱雾堵塞，影响了测量精度,需要工作人员定期对超声波探头进行清洗。本

8、设计利用组态王与磁翻板结合，对酸碱罐液位控制进行仿真。利用组态王监控界面设计，酸碱罐液位的控制作为过程控制的一种，制作一个液位监控系统设计。利用建立工程、设备变量定义、画面绘制、动画链接、及命令语言的编写，完成组态王的软件设计。其中有反应图画面，历史曲线，实时曲线，报警画面，报表画面，各画面间能实现灵活切换，所以画面都能实现动画效果或数据或曲线显示。系统可实现数据输入、动态数据显示和现场设备的实时监控、调试和运行。该系统工艺流程显示直观，人机界面友好，易于操作。系统运行稳定，维护成本低，对于相关的工程应用具有一定的价值。关键词：组态王；测量精度；酸碱罐液位控制。configuration so

9、ftware acid tank liquid level detection software designabstractcurrently, power generation systems, for industrial use strong acids, strong lye tank level mostly using ultrasonic level meter and level measurement combined with magnetic flap. however, the installation of the ultrasonic probe at the t

10、op of the tank can easily be blocked fog mist or base, affecting the measurement accuracy, requiring personnel to periodically clean the ultrasonic probe.this design uses the configuration king with magnetic flap combined with the acid tank level control simulation. monitoring interface design with

11、configuration, acid tank level control as a process control, production of a level monitoring system design. the use of established engineering, equipment variable definitions, screen drawing, animations, links, and command language for the preparation, completion kingview software design. there rea

12、ction graph screen, the historical curve, real-time curve, the alarm screen, report screens, each able to achieve the flexibility to switch between, so the screen can achieve animation effects or data or curves show. system can realize data input, dynamic data display and real-time monitoring of fie

13、ld devices, commissioning and operation. the system processes visual display, friendly interface, easy to operate. the system is stable, low maintenance costs, for engineering applications related to a certain value.keywords: kingview, measurement accuracy, acid tank level control.目 录摘 要iabstractii引

14、 言11 绪 论21.1 概述21.2 液位测量的应用现状及解决方法21.2.1液位传感器国外发展概况21.2.2液位传感器国内发展概况31.2.3液位测量的解决方法31.3 本设计目的和主要内容41.3.1本课题设计思路41.3.2硬件电路设计41.3.3软件设计61.3.4总体设计62 组态王简介72.1组态王的定义72.2组态王的特点72.3组态王的设计思想92.4组态软件的发展趋势103 酸碱罐液位检测硬件设计113.1酸碱罐液位控制要求113.2硬件设计113.2.1整体设计113.2.2现场液面测量设计123.2.3磁翻板液位计正确使用及维护123.2.4磁翻板液位计的选型134

15、组态软件的酸碱罐液位检测软件设计154.1 酸碱罐液位检测设计思路154.2组态王液位检测监控界面设计154.2.1新建工程154.2.2监控中心画面设计164.2.3变量定义164.2.4实时趋势曲线设计174.2.5历史趋势曲线设计194.2.6报表画面设计214.2.7报警画面设计254.3组态王液位检测动画连接264.3.1原料罐动画连接264.3.2 阀门动画设置264.3.3 液体流动动画设置274.3.4 连通器液面设置284.3.5 画面切换设置294.3.6 各画面返回按钮设置294.3.7画面运行设置304.4酸碱罐液位监测命令语言315 组态软件设计所得数据325.1 反

16、应室监控画面325.2 历史曲线画面325.2 实时曲线画面335.3 酸碱罐报警画面335.3.1酸碱罐报警指示灯335.3.2酸碱罐报警表345.4 酸碱罐报表画面345.4.1实时数据报表345.4.2历史数据报表356 体会与展望366.1个人体会366.2电气自动化展望36致 谢38参考文献39附录1 英文原文40附录2 英文翻译47引 言热电厂大致分为两大部分：第一：炉煤仓煤位测量；连排扩溶器液位测量；锅炉汽包水位测量；高压/低压加热器水位测量；凝汽器水位测量和高低报警；除氧器水位测量高低报警；润滑油液位测量等；第二：各种消防/生活水池水位测量；清水箱液位测量；各种酸碱罐液位测量和

17、高低报警；各种废水液位测量；除盐水箱液位测量；灰斗物位测量和高低报警；石灰石粉末仓的物位测量；各种助凝剂、凝聚剂液位测量液位计应用场合极不相同，因而种类也繁多。目前主要包括压力式、差压式、浮子钢带式、电容式、阻抗式、电位差式、机械式等多种方法。其次是磁浮子式、浮筒式、电容式液位计也有相当的应用量。随着技术发展，磁致伸缩式、超声波式和射频导纳式液位计的用量将会迅速增加，压力（差压）式液位计比例会有所下降。罐区储罐由于其容积很大，要求液位计精度很高，过去大多用浮子钢带式液位计，伺服式和静压式也有一定应用量。上个世纪九十年代以来，雷达液位计进入市场，由于其精度较高，可靠性也高，使用方便，因此在罐区中

18、用量迅速增加，成为近十年罐区液位首选仪表。近几年磁致伸缩式液位计异军突起，由于其高精度、高稳定、高可靠及长寿命而更适于罐区储罐液位测量，应用量也必将迅速增加，逐渐会和雷达式液位计平分秋色。对于非接触式液位测量可选用超声波或雷达液位计。超声波液位计应用要考虑到探头超声波的衰减及物料表面的反射特性，从而计算出探头的最大测量范围。而在热电厂酸碱罐中，探头可能会被浓酸或者浓碱的酸雾碱雾堵塞，造成测量精度下降。基于组态王控制的磁翻板液位计可以很好地完成测量任务。该种液位仪具有精度高、环境适应性强、安装方便等特点。因此，广泛应用于石油、化工等液位测量领域，并逐渐取代了其它传统的传感器，成为液位测量中的精品

19、，其优点表现在：1、无机械可动部分，故无摩擦，无磨损。整个变换器封闭在不锈钢管内，和测量介质非接触，传感器工作可靠，寿命长。2、精度高：工作中通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定被测位移量，因此测量精度高，这是用其它传感器难以达到的精度。3、安全性好：防爆性能高，本安防爆，使用安全，特别适合对化工原料和易燃液体的测量。测量时无需开启罐盖，避免人工测量所存在的不安全性。4、便于系统自动化工作：标准输出信号，便于微机对信号进行处理，容易实现联网工作，提高整个测量系统的自动化程度。 1 绪 论1.1 概述液位计应用场合极不相同，因而种类也繁多。目前主要包括压力式、差压式、浮子钢带式、电容式、阻抗式

20、、电位差式、机械式等多种方法。 生产过程中各类塔釜罐液位的检测目前仍是以压力和差压变送器为主。这除了其自身性价比还有一定的优势外，还有设计和应用的习惯问题。其次是磁浮子式、浮筒式、电容式液位计也有相当的应用量。随着技术发展，磁致伸缩式、超声波式和射频导纳式液位计的用量将会迅速增加，压力（差压）式液位计比例会有所下降。依据介质和现场条件的不同，各种液位计各展优势，将形成一个多元化的局面。罐区储罐由于其容积很大，要求液位计精度很高，过去大多用浮子钢带式液位计，伺服式和静压式也有一定应用量。然而无论是浮子钢带式、伺服式还是静压式液位计，都不是测量罐区储罐液位的最佳方式。浮子钢带式液位计安装复杂，可靠

21、性也低；静压式液位计受介质密度和温度影响很大，为消除这些影响，一套完善的静压测量系统其价格也很高；伺服式液位计精度较高，但由于其有机械传动机构，不可避免带来磨损问题，同时价格也偏高。上个世纪九十年代以来，雷达液位计进入市场，由于其精度较高，可靠性也高，使用方便，因此在罐区中用量迅速增加，成为近十年罐区液位首选仪表。近几年磁致伸缩式液位计异军突起，由于其高精度、高稳定、高可靠及长寿命而更适于罐区储罐液位测量，应用量也必将迅速增加，逐渐会和雷达式液位计平分秋色。光纤液位计可以做到现场无电检测，安全性好，这是其突出的优势，缺点是仍然有很多机械传动部件，故障率就会增加，安装也复杂些。超声波物位计精度略

22、低些，但其安装简单价格适中，因此，也会在罐区中有一席之地。 对于常压罐多采用单法兰液位变送器；对于带压罐常采用双法兰液位变送器来进行测量。这是最简单实用而且经济的方法，但此种方法需要计算液位迁移量，比较麻烦。对于球罐或大型储罐则不太适用，尤其不适用一些高温介质及搅拌介质、高黏度介质、有毒或腐蚀性介质的液位测量。对于一些测量范围比较大同时精度要求又较高的储罐测量，磁致伸缩液位计有非常大的优势。此种液位计可采用通讯方式、模拟、数字方式实现信号远传，可内置温度传感器同时测量介质温度，也可同时完成液位、界面的测量。对于非接触式液位测量可选用超声波或雷达液位计。超声波液位计应用要考虑到探头超声波的衰减及

23、物料表面的反射特性，从而计算出探头的最大测量范围。总之，罐区液位选项遵循的原则是在罐体上的仪表开孔应尽量少。1.2 液位测量的应用现状及解决方法1.2.1液位传感器国外发展概况液位的测量是生产过程中一个常见的环节，测量方法多种多样，主要有钢带浮子式、伺服型浮子式、浮球-浮筒式、静压式、电容式、超声波式、雷达式、光纤式、磁致伸缩式等等。 钢带浮子式是二十世纪30年代，国外率先研制和使用的，至今早已淘汰，在国内有些场合还在使用。其原理是利用浮子受浮力的作用浮于液体的表面上来测量液位的。这类传感器的主要缺点是机械摩擦影响计量精度，精度一般在±3到6mm。随着对计量精度要求的不断提高，出现了

24、伺服式液位传感器。由于使用了伺服马达，消除了因机械摩擦而引起的误差，提高了灵敏度和重复性，其液位测量精度约在lmm左右。浮球-浮筒式也是利用浮力原理设计而成的，测量精度也较低，约在±2到5mm。从上个世纪70年代起，美、日、德开始广泛使用静压式液位传感器。主要由压力传感器及多点温度传感器组成。利用压力传感器测量容器内液体的静压力，根据容器的几何参数，由计算机或其它相应的二次仪表计算出容积或液位。但它对密度、体积和液位的测量不准确。更无法在形状不规则容器、油水混合物以及密度分层的液体中使用。目前，技术较为成熟的压力传感器主要有三种:压阻式(扩散硅)、电容式和谐振式。电容式液位传感器是二

25、十世纪末发展起来的一种新型传感器，利用空气和液体作电容两极板间的电介质，用电子学方法测量电容值，从而探知液位高度。其优点是结构简单、价格便宜，可进行连续测量。缺点是要求液体具有相同的、稳定的介电常数，需要温度补偿。长期稳定性差，测量参数单一且测量精度较低。 雷达式液位传感器，超声波液位传感器，光纤液位传感器等都是20世纪末出现的。其特点是，测量手段不是采用浮子之类 的固态物，而是声光、射线等的能量。传感器不和被测介质接触，不受被测介质影响，也不影响被测介质，故而适应范围广泛。可用于接触式测量仪表不能满足的特殊场合，例如高粘度、腐蚀性强、污染性强、易结晶之类的介质。不过，这些液位传感器成本昂贵以

26、及适用范围的局限，都在一定程度上限制了其发展及应用。超声波液位计使用广泛，但其波速随温度、介质的化学成分的变化而变化。光纤液位计在尘雾环境下使用不太稳定，易造成传感镜片的污染。雷达液位计对这些限制不敏感，系统只需使用传感元件，对电子设备加以适当标定，就可对液位进行测量，得到良好的精确度。高精度雷达液位计的精度可达0.01%f.s，但成本非常高1.2.2液位传感器国内发展概况在我国，80年代主要是使用钢带浮子液位传感器。80年代初，大连第五仪表厂研制成功浮子钢带式液位计。具有精度较高，维护量小，现场指示清楚，价格便宜等特点得到了广泛应用。80年代末至90年代初，航天总公司三院智控工程公司研制成功

27、ubg一l型光导电子液位计，该仪表利用力平衡和光导原理进行液位自动测量，计量精度较高，其全量程的系统误差为±2mm，与其它钢带式液位计一样，由湿度变化导致钢带长度和储罐高度的变化，仍将对液位测量带来一定的附加误差，需要进行数据处理和误差补偿。目前，我国很多地方也采用静压式来测量液位，如油罐、水库等液位测量系统中。磁致伸缩液位传感器是利用磁致伸缩效应以及磁致伸缩逆效应原理设计而成的。磁致伸缩液位传感器(本文中有时简称为磁致伸缩传感器)的技术早于20世纪70年代被开发和应用，美国mts公司拥有磁致伸缩传感器原来的设计专利权。而国内在20世纪90年代也开始自行研究和试制，目前市场上己经有少

28、量的国内产品1.2.3液位测量的解决方法基于组态王控制的磁翻板液位计可以很好地完成测量任务。该种液位仪具有精度高、环境适应性强、安装方便等特点。因此，广泛应用于石油、化工等液位测量领域，并逐渐取代了其它传统的传感器，成为液位测量中的精品，其优点表现在：1、可靠性强：由于磁致伸缩液位计采用波导原理，无机械可动部分，故无摩擦，无磨损。整个变换器封闭在不锈钢管内，和测量介质非接触，传感器工作可靠，寿命长。2、精度高：由于磁致伸缩液位计用波导脉冲工作，工作中通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定被测位移量，因此测量精度高，分辨率优于0.01%fs，这是用其它传感器难以达到的精度。3、安全性好：磁致伸缩

29、液位计的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特别适合对化工原料和易燃液体的测量。测量时无需开启罐盖，避免人工测量所存在的不安全性。4、磁致伸缩液位计易于安装和维护简单：磁致伸缩液位仪一般通过罐顶已有管口进行安装，特别适用于地下储罐和已投运储罐的安装，并可在安装过程中不影响正常生产。5、便于系统自动化工作：磁致伸缩液位计的二次仪表采用标准输出信号，便于微机对信号进行处理，容易实现联网工作，提高整个测量系统的自动化程度。 利用磁致伸缩液位计作为测量工具，它的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有

30、一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。 磁致伸缩液位计的技术优势：磁致伸缩液位计适合于高精度要求的清洁液位的液位测量，精度达到1mm，最新产品精度已经可以达到0.1mm。磁致伸缩液位计还可应用于两种不同液体之间的界位测量量。防爆型设计，适合危险场合，智能电子线路设计可计算出容积量；唯一可动部件

31、为浮子，维护量极低。系统的监控软件采用了北京亚控公司的kingview6.5组态王软件，利用它来设计液位控制系统主要步骤有：设备配置，构造数据库变量，图形界面的设计，建立动态连接，运行调试等。组态王是运行于microsoft windows 98/2000/nt中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、com组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行可靠。touch view是“组态王6.5”软件的实时运行环境，它从设备中采集数据，并存于实时数据库中，还负责把数据的变化以动画的形式形象地表示出来，同时可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。趋势曲线、

32、工程记录、安全防范等重要功能都有简洁的操作方法。1.3 本设计目的和主要内容1.3.1本课题设计思路为了确保酸碱液位数据的可靠性，利用液位检测装置，在罐体一侧设计一个连通器，并在连通器中放置一个磁性浮球。连通器一侧安装磁翻板，利用磁翻板记录罐内液面的高度，当液面到达后磁翻板为红色，反之为蓝色，如此便可用肉眼观测到罐内液面高度。但是此种方法只能人为观测，没有达到自动化远程传输。为此，在磁翻板一侧利用磁致伸缩传感器将翻板信号转化为电流脉冲信号，通过信号线传入控制机房，得到各种数据。 1.3.2硬件电路设计本设计中，酸碱液位监测系统硬件图如图1-1所示。储存罐接有一连通器，连通器外侧附有一磁翻板液位

33、计，利用磁翻板液位计进行液位的测量，之后将测量信号传入计数器，再通过总线进入单片机及控制室。图1- 1酸碱罐液位监测系统硬件设计电路图磁翻板液位计属于浮力式液位计，浮子是磁性的，浮子随液位的变化而上升或下降，见图1-2。安装在浮子旁的翻板是薄导磁金属片(有的是圆柱的)制成的。两面涂有不同的颜色。磁性浮子升降时带动翻板绕轴翻转，浮子以上的翻板是一种颜色(如蓝色)，浮子以下的翻板为另一种颜色(如红色)，通过观察外面的颜色可知道液位的高低图1- 2磁翻板液位计原理图1.3.3软件设计1、设备的配置本实验使用的是本机电脑模拟故采用系统自带的plc模拟系统：亚控仿真plc芯片。端口：本地计算机com2口

34、。2、构造数据库变量在动态链接之前首先要定义程序中用到的变量，在组态王的数据词典中定义i/o 变量、内存变量和中间变量，数据是用来描述工控对象的属性，组态王定义的各种变量组成数据库。在本试验设计中，我们定义了如下的变量实现数据的处理：液面目标设定值sv为内存整数，电机开关控制，酸碱罐液面为内存整数。用来相互控制和计算酸碱罐液面及判断水量溢出等问题。另外还有动画控制、溢出控制等几个内存整数变量用来控制相应的动画效果。 3、设计图形界面图形界面用来模拟现场的具体工作情况，而本系统设计的界面用来仿真液位运行的画面。在本设计中，针对液位控制系统制作了液位控制主画面、历史曲线画面、实验指导画面、实时曲线

35、画面、实验数据浏览画面等，在每个相应的界面上进行了相应的控件、效果和动画素材的设计制作。使整个系统操作人性化，内容丰富化。4、建立动画连接动画连接指在画面的图形对象与库的变量之间建立的一种关系，当变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来；或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值，以实现图形界面与对象间的双向控制。5、运行和调试调试过程主要是检查系统是否可以实现酸碱罐液位仿真图形界面与按钮间的双向控制。按压相应的控制按钮，系统执行相应的动作，并运给出明显的数据显示和动画表示等。1.3.4总体设计在酸碱罐罐底开口，接入磁翻板液位计，液位计连接信号测量系统。当液面发生变化，磁性浮球对

36、磁翻板产生影响，磁致伸缩液位计探测到信号变化，传入485信号总线，然后接入单片机，连接到监测控制计算机即可得到数据，并利用组态王进行数据的记录，包括现在数据，历史数据和数据曲线等。2 组态王简介2.1组态王的定义组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（kinghistorian）的支持，可以为企业提供

37、一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。组态王在保留了原报表所有功能的基础上新增了报表向导功能，能够以组态王的历史库或kinghistorian为数据源，快速建立

38、所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。此外，还可以实现值的行列统计功能。组态王在web发布方面取得新的突破，全新版的web发布可以实现画面发布，数据发布和ocx控件发布，同时保留了组态王web的所有功能：ie浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，ie客户端与web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等，同时可以方便快捷的向工业现场发布控制命令，实现实时控制的功能。组态王集成了对kinghistorian的支持，且支持数据同时存储到组态王历史库和工业库，极大地提高了组态王的数据存储能力，能够更好

39、地满足大点数用户对存储容量和存储速度的要求。kinghistorian是亚控新近推出的独立开发的工业数据库。具有单个服务器支持高达100万点、256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检索单个变量超过20,000 条记录的强大功能。能够更好地满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。2.2组态王的特点组态王软件经过八年开发，五年的各种突发环境的真实考验，两万五千余例工程（钢铁，化工，电力，国属粮库，邮电通讯，环保，水处理，冶金等各行业）的现场运行（包括"中华世纪坛"国家标志性工程），现已成为国内组态软件的客户首选，并且作为首家国内

40、组态软件应用于国防，航空航天等重大领，组态王具有如下十大特点：1、工程管理：对于系统集成商和用户来说，一个系统开发人员可能保存有很多个组态王工程，对于这些工程的集中管理以及新开发工程中的工程备份等都是比较烦琐的事情。组态王工程管理器的主要作用就是为用户集中管理本机上的所有组态王工程。工程管理器的主要功能包括：新建、删除工程，对工程重命名，搜索指定路径下的所有组态王工程，修改工程属性，工程的备份、恢复，数据词典的导入导出，切换到组态王开发或运行环境等。另外，组态王开发系统提供工程加密，画面和命令语言导入、导出功能。2、画面制作系统：（1）支持无限色和过渡色 组态王调色板支持无限色，支持二十四种过

41、渡色效果， 组态王的任一种绘图工具都可以使用无限色，大部分图形都支持过渡色效果，巧妙地利用无限色和过渡色效果，可以使您轻松构造面无限逼真、美观的画面。（2）图库 使用图库具有很多好处：降低了工程人员设计界面的难度，缩短开发周期；用图库开发的软件将具有统一的外观，方便工程人员学习和掌握；利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素，"一次构造，随处使用"，节省了工程人员投资。图库全新改版，提供具有属性定义向导的图库精灵，用户只需稍做调整即能制作具有个性化的图形。（3）按钮和图形 组态王支持按钮的多种形状和多种效果，并且支持位图按钮， 用户可以构造无限漂亮的按钮。另外，组态

42、王支持多种图形格式，如gif 、jpg、 bmp等，用户可以充分利用已有的资源，轻松构造自己功能强大且美观的应用系统。 （4）可视化动画连接向导 通过可视化图形操作，直接完成移动、旋转的动画连接定义。3、报警和事件系统：组态王报警系统全新改版，具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。组态王分 布式报警管理提供多种报警管理功能。包括：基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、新增死区和延时概念等功能，以及通过网络的远程报警管理。组态王还可以记录应用程序事件和操作员操作信息。报警和事件具有多种输出方式：文件、数据库、打印机和报警窗，并且可以利用控件等工具轻松浏览和打印报警数据库的

43、内容。4、报表系统：组态王提供一套全新的、集成的内嵌式报表系统，内部提供丰富的报表函数，用户可创建多样的报表。提供报表工具条，操作简单明了，比如：日报表的组态只需用户选择需要的变量和每个变量的收集间隔时间；提供报表模板，方便用户调入其它的表格。报表能够进行组态，例如有日报表、月报表、年报表、实时报表的组态，另外，报表打印时可以进行预览和页面设置。5、控件：组态王支持windows标准的active x控件（主要为可视控件），包括microsoft提 供的标准active x控件和用户自制的active x控件。active x控件的引入在很大程度上方便了用户，用户可以灵活地编制一个符合自身需要

44、的控件，或调用一个已有的标准控件，来完成一项复杂的任务，而无须在组态王中做大量的复杂的工作。一般的 active x控件都具有属性、方法、事件，用户通过控件的这些属性、事件、方法来 完成工作。组态王版本中新增三个功能强大的控件，即数据表格控件（可将odbc数据源里的大量数据在组态王中进行显示和打印）；历史曲线控件（可动态增删曲线，进行曲线比较，并且数据来源可以是odbc数据源）；pid调节控件（对过程量进行闭环控制，可实现三种pid控制算法：标准型，归一参数型，和近似微分型）。6、opcopc：全面支持opc标准（组态王6.55既可以作为opc服务器，也可以作为opc客户端）开发人员可以从任何

45、一个opc服务器直接获取动态数据，并集成到组态王中；同时组态王作为opc服务器，可向其他符合opc规范的厂商的控制系统提供数据。opc节省了不同厂商的控制系统相连的工作量和费用。并且组态王提供sdk开发包，用户可以自己利用vc，vb编制程序，利用组态王的opc接口来访问组态王的变量和变量的域。7、通讯系统：（1）支持远程拨号组态王支持与远程设备间通过拨号方式进行通讯。组态王的远程拨号与组态王原有驱动程序无缝连接，硬件设备端无需更改程序。利用远程拨号能实时显示现场设备运行状况，随时打印，报警和历史数据自动上传等功能。（2）开发中进行硬件测试 开发系统中有硬件测试界面，在不启动运行系统的情况 下，

46、能测试对硬件设备的读写操作，并且i/o变量支持时间戳和质量戳，能随时判断数据采集的时间和检查通讯质量的好坏。（3）支持网络dde，组态王版本支持win2000操作系统下的ddeshare方式，实现组态王与饿excel和vb程序间通过网络进行数据交换。8、安全系统：组态王采用分级和分区保护的双重保护策略。新增用户组和安全区管理，999个不同级别的权限和64个安全区形成双重保护，另外组态王能记录程序运行中操作员的所有操作。9、网络功能：组态王完全基于网络的概念，是一种真正的客户-服务器模式，支持分布式历史数据库和分布式报警系统，组态王的网络结构是一种柔性结构，可以将整个应用程序分配给多个服务器，如

47、指定报警服务器和历史数据记录服务器，这样可以提高项目的整体容量结构并改善系统的性能。10、冗余系统：组态王提供全面的冗余功能，能够有效地减少数据丢失的可能，增加了系统的可靠性，方便了系统维护。组态王提供三重意义上的冗余功能，即双设备冗余、双机冗余和双网络冗余。对于这三种冗余方式，设计者可综合运用，可以同时采取或采取其中的任意一种或两种。采用冗余后，系统运行时将更加稳定、可靠，对各种情况都能应付自如。2.3组态王的设计思想组态软件一般由若干组件构成，而且组件的数量在不断增长，功能不断加强，各组态软件普遍使用了“面向对象”的编程和设计方法，使软件更加易于学习和掌握，功能也更强大。一般的组态软件都有

48、图形界面系统、实时数据库系统、第三方程序接口组件。在图形画面生成方面，构成现场各种过程图形的画面被分成三类简单的对象，即线、填充形状和文本。每个简单的对象均有影响其外观的属性，对象的基本属性包括线的颜色、填充颜色、高度、宽度、取向、位置移动等。这些属性可以是静态的，也可以是动态的。静态属性在系统投入运行后保持不变，与原来组态时一致，而动态属性则表示与表达式的值有关。表达式可以是来自i/o设备的变量，也可以是由变量和运算组成的数学表达式。有种对象的动态属性随表达式值的变化而实时变化。例如，用一个矩形填充体模拟现场的液位，组态这个软件的填充属性，制定代表液位的工位号名称、液位的上下限及对应的填充高

49、度，就完成了液位的图形组态。这个组态过程叫做动画连接。在图形界面上还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时候，其数据源都可以通过组态来指定。这样每个画面的内容就可以根据实际情况由工程技术人员灵活设计，每幅画面中的对象数量均不受限制。在图形界面中，各类组态软件普遍提供了一种累死basic/c语言的编程工具脚本语言来扩充其功能。用脚本语言编写的程序段可由时间驱动或周期性地执行，是与对象密切相关的。例如，当按下某个按钮时可指定执行一段脚本语言程序，完成特定的控制功能，也可以制定某一变量的值变化到关键值以下时，马上启动一段脚本语言程序来完成特

50、定的控制功能。实时数据库是更为重要的一个组件。因为pc的处理能力太强了，因此实时数据库更加充分地表现了组态软件的长处。实时数据库可以存储每一个工艺点的多年数据，用户既可以浏览工厂当前的生产情况，又可以回顾过去的生产情况。可以说，实时数据库对于工厂来说就如同飞机上的“黑匣子”。工厂的历史数据是很有价值的。实时数据库具备数据档案的管理功能。通信及第三方程序接口组件是开放系统的标志，是组态软件与第三方程序交互实现远程数据访问的重要手段之一。主要有以下三种作用：1、用于双机冗余系统中，主机与从机间的通信。2、用于构建分布式hmi/sacda应用时多机间的通信。3、在基于internet或browser

51、/server(b/s)应用中实现通信功能。通信组件中有的功能是一个独立的程序，可以单独使用；有的被“绑定”在其他程序中，不被“显示”地使用。2.4组态软件的发展趋势组态软件是工业应用软件的一个组成部分，其发展受到很多因素的制约。归根结底，应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。未来的传感器、数据采集装置、控制器的智能化程度越来越高，实时数据浏览和管理的需求日益高涨，有的买主甚至要求在自己的办公室里监督定货的制造过程。有的装置直接内嵌“web server”，通过以太网就可以直接访问过程实时数据。即使这样，也不能认为不再需要组态软件了。用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的

52、所有要求，直接用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此直接用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。这就导致组态软件不可能退出市场，因为需求是存在的。类似opc这样的组织的出现，以及现场总线、尤其是工业以太网的快速发展，大大简化了异种设备间互连、开发i/o设备驱动软件的工作量。i/o驱动软件也逐渐会朝标准化的方向发展。很多新的技术将不断地被应用到组态软件当中，组态软件装机总量的提高会促进在某些专业领域专用版软件的诞生，市场被自动地细分了。为此，一种称为“软总线”的技术将被广泛采用。在这种体系结构下，应用软件以中间件或插件的方式被“安装”在总线上，并支持热插拔和即插即用。这样

53、做的优点是：所有插件遵从统一标准，插件的专用性强，每个插件开发人员之间不需要协调，一个插件出现故障不会影响其他插件的运行。xml技术将被组态软件厂商善加利用，来改变现有的体系结构，它的推广也将改变现有组态软件的某些使用模式，满足更为灵活的应用需求。3 酸碱罐液位检测硬件设计3.1酸碱罐液位控制要求由于电厂酸碱罐中液位一直在发生变化，从而酸碱罐的液位控制需要可以实时，精确的测量，传达出其中的液位高度。当酸碱罐中液位过高时，停止注入酸碱液，加快出料，从而降低罐内液面；当罐中液位过低时，加快注入酸碱液，提高罐内液面。并且在液位变化时，当液位过高或者过低的时候可以发出警报以提示工作人员采取操作。酸碱罐

54、液位控制的设计还需要对罐内液面的高度有表格、曲线的数据汇报，从而帮助员工了解近期液面的变化。3.2硬件设计3.2.1整体设计为了解决工厂酸碱罐液位的测量所存在的问题，其利用超声波液位计进行液位测量，安装在罐顶部的超声波探头很容易被酸雾或碱雾堵塞，影响了测量精度,需要工作人员定期对超声波探头进行清洗。本次设计去除超声波液位计，而改用连通器和侧翻板结合的方法进行液位的测量。磁翻板显示的数值通过计数器传入系统总线，系统总线通过单片机传入控制室，以达到控制和记录的目的。本设计还配合超声波探讨进行信号调制，从而更加精确。如图3-1。图3- 1酸碱罐液位检测系统硬件设计电路图3.2.2现场液面测量设计为解

55、决以往存在的种种问题，本设计采取以下方案图3- 2磁翻板液位计原理图在工厂酸碱存储罐下部开一液体出口，接一个等高的液位罐，其原理相当于连通器。此时测量罐中的液位与酸碱罐中液位相同。在测量罐中放入一磁性浮子，测量罐外侧设计一磁翻板液位计。磁翻板液位计中有两色的磁性翻版（如红色、蓝色），根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当被测容器中的液位升降时，液位计本体管中的磁性浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动翻柱翻转180°当液位上升时翻柱由红色转变为蓝色，当液位下降时翻柱由蓝色转变为红色，指示器的红蓝交界处为容器内部液位的实 际高度，从而实现液位清晰的指示。在磁

56、翻板液位计上安装变送器。变送器由传感器和转换器两部分组成，它通过磁浮子上下移动，经磁耦合作用使导管内测量元件依次动作，获得电阻信号变化，传唤成0-10或4-20ma的标准电流信号输出，以便与数字显示仪表或计算机联接，实现远传显示及控制。如图3-2所示。3.2.3磁翻板液位计正确使用及维护1、磁翻板液位计本体周围不容许有导磁物质接近，禁用铁丝固定，否则会影响磁翻板液位计的正常工作。2、 如用户自行采用伴热管路时，必须选用非导磁材料，如紫铜管等。伴热温度根据介质情况确定。3、磁翻板液位计安装必须垂直，磁翻板液位计与容器引管间应装有球阀，便于检修和清洗。4、介质内不应含有固体杂质或磁性物质，以免对浮

57、子造成卡阻。5、使用前应先用校正磁钢将零位以下的小球置成蓝色，其它球置成红色。6、打开底法兰，装入磁性浮子（注意：重端带磁性一端向上，不能倒装。）。8、 应根据介质情况，不定期清洗主导管清除杂质。9、对超过一定长度（普通型>3米、防腐型>2米）的液位计，需增加中间加固法兰或耳攀作固定支撑，以增加强度和克服自身重量。10、磁翻板液位计的安装位置，应避开或远离物料介质进出口处，避免物料流体局部区域的急速变化，影响液位测量的准确性。11、当配有远传配套仪表时需做到如下几条：（1）应使远传配套仪表紧贴液位计主导管，并用不锈钢抱箍固定（禁用铁质）。（2）远传配套仪表上感应面应面向和紧贴主导管。（3）远传配套仪表零位应与液位计零位指示处在同一水平线