基于组态软件和远程数据模块设计的单容水箱

1、毕业设计（论文）课题（论文）名称：基于组态软件和远程数据模块设计的单容水箱液位定值远程监控系统姓名：孙海专业：电气自动化班级：电气0831班起止 日期：2010年9月1日-2010年10月25日指导教师：杨锥目录摘要前言1制方案设计22硬件设计23网软件介绍34系统制作过程和系统界面概述 44.1设计图形界面44. 2建立数据库54. 3动画连接64. 4系统趋势曲线64. 5运行和调试 7工结语106设计目的与要求106.1设计目的106.2设计要求118过程仪表选择13& 1液位传感器13& 2电动调节阀14& 3水泵148. 4模块选择159系统组态设计209.1

2、1艺流程图与系统组态图设计 219. 2组态画面219. 3数据字典229. 4动画连接229. 5报警画面 25结语谢词参考文献附录B PID控制算法流程图31基于组态软件和远程数据模块设计的单容水箱液位定值远程监控系统孙海（广西工业职业技术学院电气0831班）摘要：单容水箱恒液位控制系统主要是根据外界因素的变化，诸如出水阀门 的开度、外部用户用水量的变化等因素，对水箱中的液位值进行实时的采集， 通过控制入水调节阀进行实时自动调节，以此使水箱液位保持恒定的状态。U 前，关于液位控制系统的设计方法有很多，本设计提出利用组态软件、可控调 节阀及远程数据采集/控制模块作为控制核心，实现对系统的远程

3、监控及应用 数据库对相关核心参数进行有效的管理，使系统控制变得更加形象有效。关键词：组态软件、液位控制、数据釆集模块、监控、报警Abstract : Single Volume Water Tank Constant Liquid Level Control System mainly based on the change of the external factors to keep the liquid level invariable , these external factors , such as the opening degree of the effluent valve

4、, the change of the the external users's water consumption etc , real timely collecting the values of liquid level in the water tank , and automatic regulating timely by control the water-entry valve There are many design methods about Liquid Level Control System , this study use the configurati

5、on software , controllable valve and remote data collect/control module as the control core , to realize the system's remote monitoring , and have a effective management by using the related parameters of the core in the database , and make the system control much more imaginable and effectiveKe

6、y Words : Configuration Software , Liquid Level Control , Data Acquisition Module , Supervision , Alarm自20世纪30年代以来，自动化技术获得非常惊人的成就，已在工业和国民经 济各行各业起着关键的作用。随着控制技术的发展，良好的人机接口已经成为广大工业客户的迫切要求， 而在工程项LI的实际设计中，如何提供一个直观，实时，有效、可靠的人机接门 也日益受到工程人员的高度重视。H前，主要有两种方法。一是开发人员用VB, VC+等语言编写复杂的程序从底层开发，开发周期长，通用性差；二是用工控组 态软件

7、进行开发。组态软件能提供一个友好的界面，易于操作，图形丰富形象， 实时性好，开发周期短。因此，忖前大多数工程项忖都采用后种方法。组态软件 功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握 多数工程项LI的设计和运行操作。使用组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件 问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出 高性能，高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。国内外有很多工控组态软件可以供用户选择，国外的有美国Intellution公 司的FIX系列产品，澳洲两雅特公司的CITETo这些软件的研制时间比较早，功能 强大，但价格昂贵。国内的有：组态王和H

8、CGS等，这些软件虽然研制较晚.但都 吸收了国内外监控软件的优点而且采用_r最先进的软件设计思想和技术，在功能 上可以和国外的软件媲美，且价格是国外软件的三分之一到八分之一。它的升级 速度快，服务好，且采用中文界面，故赢得了日益广泛的市场。LI前它运行在九 千例控制工程项LI中，在电力，化工、交通、机械，过程控制等领域发挥重要作 用。因此，笔者选用了组态王6. 5软件设计了水箱液位检测和控制系统。笔者充分利用了组态王最强大的功能一一图形编辑功能，结合仪表过程控制 实验系统设备的实际情况，制作了多个控制界面。反映r控制现场的状况，设计 复杂的动画显示现场的操作状态和数据。监控和记录各种报警信息；

9、绘制历史趋 势曲线和实时曲线反映液位的悄况；打印报表和检索数据库等。这样就避免了操 作人员到现场的实时监视，既减少了操作人员的劳动强度，乂町避免意外事故的 发生，可进行远程控制和网络控制。1制方案设计本系统是在实验室原有的设备基础上建立和完善的。系统控制的主要变量包 括液位和阀门开度，对这些变量的控制应采取闭环控制方式。本系统控制指标要 求是：对单容水箱液位调整范围为050cm,液位控制精度小于等于1 cm。软件 设讣须能进行人机对话，并能实现远程监控。针对上述指标要求，本系统通过组 态软件作为主控制核心，液位的采集通过远程数据采集模块采集到讣算机内，经 过PID运算后通过远程数据控制模块驱动

10、执行机构对液位进行控制，系统控制流 程图如图1所示。调节阀储水箱图-1系统控制流程图2硬件设计本系统通过计算机和组态软件作为主控制核心，液位的采集通过压力变送器 采集后送入宏格17017模拟量采集模块，组态软件通过读取该模块的相关寄存器 的数值并经过一定的算法后确定当前水箱液位值，与液位设定值比较后经过PID 运算把运算的结果送到宏格17024模拟量输出模块，通过该模块来控制调节阀的 开度，以此达到控制液位的LI的，通过宏格17520模块实现Rs232 '与Rs483的相 互转换及对系统进行远程监控，系统硬件结构如如图2所示。图-2系统硬件结构图3网软件介绍组态王软件是丄业自动化软件的

11、一种，是北京亚控科技发展有限公司的产 品。本设计用的是组态王6.,版本，。组态王6. 5”软件包由工程浏览器 (TouchExplorer)、工程管理器(ProjManager)和画面运行系统(TouchVew)三部分 组成。在工程浏览器中可以查看工程的各个组成部分，也日丁以完成数据库的构 造，定义外部设备等工作。工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和 已有工程的管理。画面的开发和运行山工程浏览器调用画面制作系统TOU CHMAK 和丄程运行系统TOUCHVEW来完成的。工程浏览器和画面运行系统是各自独立的Windows应用程序，均町单独使用； 两者乂相互独立，在工程浏览器的画面开发系

12、统中设计开发的画面应用程序必须 在画面运行系统运行环境中才可能运行。信息窗口是一个独立的Windows应用程 序，用来记录、显示组态王开发和运行系统在运行时的状态信息。TOUCHMAK是应用工程的开发环境，需要在这个环境中完成画面设计、动画连 接等工作。TOUCHMAK具有先进完善的图形生成功能，数据库提供多种数据类型， 能合理地提取控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线，过程记录、安全防范等 重要功能都有简洁的操作方法。PROJMANAGER是应用程序的管理系统。PROJMANAGER具有很强的管理功能，可 用于新工程的创建及删除，并能对已有工程进行搜索、备份及有效恢复，实现数 据词典的导入和

13、导出。4系统制作过程和系统界面概述利用组态王软件建立应用程序的一般过程如下。（1）设计图形界面；（2）定义设备；（3）构造数据库，（4）建屯动画连接t （5） 运行和调试。因此在用组态王画面开发系编制应用程序时，要依据此过程考虑三个方面。 图形。用户希望怎样的图形画面?也就是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工 业现场和相应的工控设备。怎样用数据来描述工控对象的各种属性?也就是创建一个具体的数据库，此 数据库中的变量反映了工控对象的各种属性，比如液位等。数据和图形画面中图素的连接关系是什么？也就是画面上的图素以怎样的动 画来模拟现场设备的运行，以及怎样操作者输入控制设备的指令。4.1设计图形界面

14、根据水箱液位检测和控制系统的要求，本系统共设计了多个界面，例如：控 制界面、历史趋势曲线、实时趋势曲线、报表等。其制作过程不一一介绍，这里 仅介绍大水箱液位控制实验控制界面的制作过程。在工程浏览器中，双击画面中的新建，则弹出新画面对话框，在画面名称中 输入“大水箱液位控制实验”。在画面设置中，设置左边为5,顶边为5,宽度为 1014,高度为688。然后点击确定按钮，则出现一个画面。点击调色板中的“窗口色”按钮，设置窗口颜色为暗蓝色。应用组态王开发系统的匸具箱和图库，绘 制组态控制画面内的各个元器件。这样一个画面就完成r。设置好的控制画面如 图3。图-3控制画面4.2建立数据库数据库是“组态王”

15、最核心的部分。在组态王运行时，工业现场的生产状况 要以动画的形式反映在屏幕上，同时丄程人员在计算机前发布的指令也要迅速送 达生产现场，这一切都是以实时数据库为中介环节，数据库是联系上位机和下位 机的桥梁。在数据库中存放的是变量的半前值，变量包括系统变量和用户定义的变量， 变量的集合形象的称为。数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变 量的详细信息。如图4显示。<钢0 J E3 A >图4数据变量定义画面工伶比】配日臣】MIVJ工且I】瘠助畀甥藉鶴釁舞廳蛊応益黑最工件 fii引N命呀逼倉Q韭緬仝表 您处竺 处扭書爼7 “鶴)擊5|! oco«填】nr 何应卡 Kor

16、c.«S 怒陽迖圭 =次乐游£22设宣开氐珀统 丈辟运行航S砂a 场史欝齋IH矛 禺喻壬 2PB» 9 H(FKM 參沁问苕&阴93玮蘇.(J i»tt -23 丫 33盘布田面 (J魚打咖皿勺 ff金布页史fi息艾眾玲捋耳诂甩書盘3| 13S?i7»內7?；儘1心3月内存兴出2内茯碓5內石型403分內掙曲a5曲锵用嗨6总3日哥內?FT務审1題则间0瘍3州QW丙芳罕彫田9拓3访内存参a100场动厉丈记釆内帀渺31甜3启力并.警佗令內不高畝3203启动话台G%送言133和F*内歹；I诂14紡如加g内存左力1S協诡內存戈占】。直3嗣伏玄1?

17、21融伽一 3AID內疗刁垫2223TO2C-2A£»勒目酬I24飙內疗英雯252?2C刘竝利9?4.3动画连接定义动画连接是指在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立一种关 系，当变量的值改变时，通过I/O接I： 1,在画面上以图形对象的动画效果表示 出来。在表示液位的长方形中建立缩放和隐含连接。在缩放连接中，设置最小时 为0。占拒百分比为0,最大时为500。占据白分比为100。44系统趋势曲线趋势分析是控制软件必不可少的功能，。组态王”对其提供了强有力的支持 和简单的控制方法。趋势曲线有实时趋势曲线和历史趋势曲线两种。曲线外形类 似于坐标纸，X轴代表时间，Y轴代表变量

18、值。本系统显示大水箱液位pv 1变量和 大水箱液位SV1变量两条曲线。本系统的历史趋势曲线设置参数和组态画面如图5所示。图5历史趋势曲线另外，建立大水箱液位控制实验数据浏览画面，绘制出报表。并调用 ReportSetHistData2()函数，在运行环境时通过选择记录的变量，可以查阅被选 的变量的各个时刻的值，实现报表功能。4.5运行和调试在对控制方案进行测试与调节之前，首先做一些前期的工作，了解设计方 案设备的特性，掌握单回路控制系统参数的整定方法，这些工作包括：调节阀 流量特性的研究一一调节阀流量控制实验，单容水箱液位的测定实验，单容水 箱液位定值控制实验。这3个实验让我们基本掌握了对简单

19、控制系统调节器参 数进行整定的方法，在此基础上，对水箱液位控制系统的调节器参数进行整定, 获得适宜的调节参数，得到满意的过程响应曲线。(1) 模块测试首先是使用DCON UTILITY VER软件查找出17017、17024、I7060D的地址是多少，并且修改好。如图5-1和5-2所示。图5-1查找地址图图5-2修改地址图（2）组态王软件测试将通讯参数与组态王设置-致，模块采用使用说明中的通讯参数，即波特率:9600bps,数据长度：8位，停止位长度：i位，奇偶校验位：无校验，同时组态 王的C0M1 口设置要与模块设置一致。图5-3串口通讯参数采集列表寄存器名数狂冬型800BitB01BitB

20、02Bit803Bxt打FJ打打开开开1617-10-,.10401617-10-.10401617-10-.10401617-10-.3040丰口设备测试|x|通讯多数设备测试I寄存|B03zJ 数据类型:|BNzJ|厂话加补删除停止加入变呈| 全部加入|确定 | 瑕消 I图5-4 串口设备测试（3）系统整体调试设置完上述参数后切换至组态王运行环境，给液位设置不同的数值进行调试，找出合理的PID参数设置，即为完成调试。图5-5 PID参数的设置然而准确的参数值是在多次的重复的调试过程中得到的，假如出现液位的给 定值和液位真实值相差大于±lcm的液位控制，那样是不正确的参数值，需要再

21、 进行多次的调试，直到让液位的给定值和液位真实值土 lcm的液位控制精度， 获得满意的动静态控制效果。结语本设计是采用当今最流行的工控软件一组态王6. 5软件来制作水箱液位的检 测和控制系统。充分利用了组态王的特点：如强大的图形编辑功能、丰富的动画 连接、实时数据库、强大的命令语言、先进的记录和报表功能和I / 0服务程序等, 制作了模拟工业现场的多个组态画面。本系统实现了预期的功能。6设计目的与要求6.1设计目的通过某种组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据 较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美 观组态画面和较完善组态控制程序的单容水箱液位

22、定值远程监控系统。6.2设计要求(1) 根据单容水箱液位定值远程监控系统的具体对象和控制要求，独立设讣 控制方案，正确选用过程仪表。(2) 根据单容水箱液位定值远程监控系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正 确选用过程模块。(3) 根据与讣算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模 块。(4) 运用组态软件，正确设讣液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面 和组态控制程序。(5) 提交包括上述内容的课程设计报7统结构设计7.1控制方案整个过程控制系统山控制器、调节器、测量变送、被控对象组成。在本次控 制系统中控制器为计算机，采用算法为PID控制规律（见附录A和附录B）,调

23、 节器为电磁阀，测量变送为HB、FT两个组成，被控对象为流量PV。结构组成 如下图7.1所示。图7.1设计对象总貌图当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道将水送到水箱，山HB返回信号，。 若还需要（即水位过低），则通过电磁阀控制流量的大小，加大流量，从而使下 水箱水位达到合适位置；若不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使 流量保持或减小。其过程控制系统图如图7.2所示。图7.1.2控制系统框图7.2系统结构过程控制系统山四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。本次设讣为流量回路控制，即为闭环控制系统，如下图7.2图7.2 液位单回路控制系统框图8过程仪表选择8. 1液位传

24、感器液位传感器用来对上谁为水箱的圧力进行检测，采用工业的DBYG扩散硅 压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，喜爱用高品质低耗精密器件，稳定 性、可靠性大大提高。可方便的与其他DDZ3X型仪表互换配置，并能直接替 换进口同类仪表。校验的方法是通电预热15分钟后，分别在零压力和满程压力 下检查输出电流值。在零压力下调整量程电位器，使输出电流为4mA,在满量 程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。本传感器精度为0.5级，因为 为二线制，故工作时需串24V直流电源。压力传感器用来对上水位水箱和中水 位水箱的压力进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，0.5级精度， 二线制4-20m

25、A标志信号输出。8. 2电动调节阀电动调节阀对控制回路流量进行调节。采用德国PSL202型智能电动调节 阀，无需配伺服放大器，驱动电机釆用高性能稀土磁性材料制造的同步电机， 运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。控制单元与电动执行机构 一体化，可靠性高，操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。 有输入控制信号4-20mA及单相电源即可控制与转实现对压力流量温度压力等 参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。釆用PS电子 式直行程执行机构，4-20mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量 具有等白分比特性，直线特性和快开特性，阀门采用弹簧连接，可预置阀门

26、关 断力，保证阀门的可靠关断，防止泄露。性能稳定可靠，控制精度高，使用寿 命长等优点。电动调节阀的控制信号为420mA,通过17024的IoutO通道输出 420mA信号进行控制。I-7024图8-0模块接线图8.3水泵CQ型磁力驱动泵CQ型磁力驱动泵（简称磁力泵）是将永磁联轴器的工作原理应用于离心泵的新产品，设计合理、工艺先进、具有全密封、无泄漏、耐腐蚀的特点，其性能 达到国外同类产品的先进水平。磁力泵以静密封取代动密封，使泵的过流部件处 于完全密封状态，彻底解决了其他泵机械密封无法避免的跑、冒、滴之弊病。磁 力泵选用耐腐蚀、高强度的工程塑料、钢玉陶瓷、不锈钢等作为制造材料。因此 它具有良好

27、的抗腐蚀性能，并可以使被输送介质免受污染，使用温度不超过100o技术参数 功率（kw） 0. 18流量（m3/h） 1.5出口尺寸10扬程（m） 8性 能描述特点结构紧凑、外观美观、体积小、噪音低、运行可黑、使用维修方便。 用途广泛应用于化工、制药、石油、电镀、食品、电影照相洗印、科研机构、 国防工业等单位抽送酸、碱液、油类、澳乙烷、稀有贵重液、有毒液体、挥发性 液体，以及循环水设备配套、过滤机配套。特别是易漏、易燃、易爆液体的抽送。8. 4模块选择模块的功能介绍在工控领域内，智能采集模块有着相当重要的地位，它可以通过串口通讯协 议（RS232、RS485等）或其他通讯协议与PC机相连，并与外

28、界现场信号直接相 连或与山传感器转换过的外界信号相连，III PC机中的程序控制并实现采集现场 的模拟信号，并处理釆集到的现场信号并输出模拟控制信号、开关量输入输出等 功能。因此，智能采集模块在工业控制领域内有着极其广泛的应用。本装置所使 用的MCGS工控组态软件为了实现监控、记录现场的情况，将每种智能釆集模块 作为一个设备构件，挂在MCGS的设备窗口中，用来采集和处理现场信号和输出 控制信号。本实验装置采用了台湾威达公司的鸿格智能采集模块。鸿格ICP系列智能釆集模块通过RS485等审行口通讯协议与PC相连，111 PC 中的程序控制并实现数据采集模块对现场的模拟量、开关量信号的输入和输出、

29、脉冲信号的讣数和测量脉冲频率等功能。本文数据采集模块与计算机建立的监控网络如图8. 1所示：用通讯电缆线并 联接到7017、7024的485通讯接口，再通过483/232转换器连接到汁算机COM 口上。图8. 1监控网络如图1 、 1-70171-7017共有8路差分输入，模块为16位分辨率，高达115. 2K 的通讯 速率，主要用于工业现场或其它分布式数据采集。I-7017采用简单易操作的软 件校准，用户可方便地进行零点和满量程校准。采集模块采用RS485通讯网路， 将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输到主机或山PC控制远程主站点。有 独特的双看门狗安全设讣，即软件看门狗和硬件看门狗组成

30、。模块万一出现程序 飞跑时，可瞬间重新开机。个采集模块可与主控计算机之间进行软件看门狗互锁, 万一主控计算机死机，所有的输出模块就进入预设的安全状态，符合工业的安全 要求。RS485通讯网路如因故障或断线，主控计算机和模块间将无法互锁无法通 讯时，也会启动软件看门狗。软件看门狗的设计非常巧妙，使用方便，可大幅增 加系统安全性。品主要技术参数输入端口： 8路差动接线接口：采用外接式10位接线端子，可方便地拆卸连线输入类型：mA （内部已有高精密100欧电阻，无需外接）输入范圉：420mA输入阻抗：100欧采样速率：每秒15次分辨率：16位带宽：15. 75Hz精确度：±0.02%或更好

31、零点漂移：20uV/° C满程量漂移：25ppm/° CCMR50/60Hz： 92dB min过电压保护：±35V光电隔离耐压： 375OVrms微处理器：内置带看门狗的22兆CPU,高速可靠，防止死机RS485速率：1200115200BPS 之间与RS485总线速度自适应，无须设置, 参数设置：波特率、校验和需将INIT端子接地，其他参数实时改变状态指示灯：上电自检通过常亮，通信时闪亮工作温度：-25° C+75。C存放温度：-40° C+85° C工作湿度：5%95%,无凝露功耗： 1.3W导轨安装或简单固定方式外接电源电压：

32、 +1030V 安装方式： 可选标准DIN 模块图形及接线图如图& 2：5eu«H上T9U;mAmvau】 、<u WA I9UIA1-7017图8.2 P7017模块图形及接线图2 、 1-70241-7024采用RS485通讯网路，ill PC主站点控制远程现场，经D/A变换将4 20mA模拟量输送到分散的现场。它具有独特的双看门狗安全设计，即软件看门 狗和硬件看门狗组成。模块万一出现程序飞跑时，可瞬间重新开机。主控计算机 和每个模块之间，有软件看门狗互锁，万一主控计算机死机，所有的输出模块就 进入预设的安全状态，符合工业的安全要求。RS485通讯网路如因故障或断线

33、， 主控计算机和模块间将无法互锁无法通讯时，也会启动软件看门狗。软件看门狗 的设计非常巧妙，使用方便，可大幅增加系统安全性。产品主要技术参数 输出通道：四路420mA相互隔离接线接口：采用外接插拔式接线端子，可方便地拆卸连线输出类型：mA输出范围：420mA、020mA（客户定制）、010V（客户定制） 分辨率：16 位 DA±0. 002%FSR精确度：±0. 03WFSR零点漂移：电压输出±30uV/° C：电流输出±0。2uA/° C满程量漂移：±25ppm/° C 最大电流负载阻抗：内部电源500欧；外部电

34、源1050欧过电压保护：±33V光电隔离耐压：3750Vrms,四个通道间相互隔离微处理器：内置带看门狗的22兆CPU,高速可靠，防止死机 RS485速率：1200115200BPS八档可通过软件设置 状态指示灯：上电自检通过常亮，通信时闪亮 工作温度：-25° C+75° C存放温度：-40° C+83° C工作湿度：5%9熬,无凝露外接电源电压：+724V 功耗：0.3W安装方式：标准DI?（导轨安装 17024模块图形及接线图如图& 3(W<ID(D)Q)Q)(Da)CW述签观CD(D(DOaacoaaziaaa1-7024

35、图8. 3 1-7017模块图形及接线图8. 5压力变送器工作原理：被测压力直接作用在压力传感器膜片的前面，使膜片产生微小的 形变，使传感器产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压 信号，传感器输出的电圧信号经过差分归一放大器输出放大后，再经过电压电流 的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性矫正环路的补偿，即产 生了与输入压力成线性对应关系的1'5V或者420mA标准信号输出。技术参数：测量范围：-0. 1MPA（T120MPA精度等级：±0.2%FS, ±0. 5%FS输出信号：4-20mA或1-5VDC供电电压：12-28VDC标准型

36、压力变送器接线图8. 3：12-40V Gift电源图8. 3标准型压力变送器接线图9系统组态设计组态王是运行在Windows98/NT/2000/XP等上的一种组态软件。使用组态王, 用户可以方便地构造适应自己需要的“数据釆集和监控系统”，在任何需要的时 候把生产现场的信息处理和判断决策的控制信号传向现场实施有效的生产控制。组态王的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系，现场操作人员和工 厂管理人员都可以看到各种数据。管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实 时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。组态网易于学习和使用，拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，既可以节省 您的大量时

37、间，乂能提高系统性能。组态王可用于电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等多种工程领域。无 论您的应用场合如何，您都可以使用组态王构造有效的监控和数据采集系统。9.1工艺流程图与系统组态图设计图9.1工艺流程图图9.1.2系统组态图设讣9. 2组态画面9.2系统组态图9.3数据字典松工理別RarXS?JMOT 工貝口 眾:3）凤"令涪百TJBW0，瞅性衰 O避縣龙e伽姐 匸WJtscmiJcone bfim 日扳卡 辱oZF乡35 %碗站占.«»设E开去花 丈妞运行航 a伽上卫©用户任3打卬空 M5问咎E农H记*右 二亠心23忑布田面 m叢祁轲佬毘 a芨布

38、傍史n?息 a触布抽至床供息1英蚣久21 1J疋5包备1内孕£出2內亦対134内用迪S內亦刘18日用1瘍初司8纺用户1内曲转串0爱$访句絵陽0直3启励历史记录H疥3姥功擔苗记匚内疗厲融12必$启动后EG今运右)3或3$捋兰阪?髙超H紡咖焙焙1S力存KUW或3碎3状玄內行里出17g型21TOlT-3AIO穴存Kitt220WO开段SiTCC<-2W»內疗監型242327越劭创：.£1"25$砂健_0中丄，园，尸9.3数据字典图9. 4动画连接PID控制PID （比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现 在仍然是应用最广泛的工

39、业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模 型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。是组态王提供的用于对过程量进行 闭环控件的专用控件。通过该控件，用户可以方便地制作PID控制。实现PID控制算法：标准型。显示过程变量的精确值，显示范围-999999. 99 999999.99。以百分比显示设定值（SP）、实际值（PV）和手动设定值（M）。开发状态 下可设置控件的总体属性、设定/反馈范围和参数设定。运行状态下可设置PID参数 和手动自动切换。使用说明：在使用PID控件前，首先要注册此控件，注册方法是在Windows系统“开 始/运行”输入下命令“regsvr32控件所在路径/K

40、ingviewPid. ocx"，按下“确定”按钮，系统会有注册信息弹出。在画面中插入控件：在组态王画面菜单中编辑/插入 通用控件，或在工具箱中单击“插入通用控件”按钮，在弹出对话框中选择“Kingview Pid Control” ,单击确定。按下鼠标左键，并拖动，在画面上绘制出表格区域即为 PID控制画面。如图下图所示。一显示pm的类型且示F啲实际位标准位宜凰PID9.4 PID画面设置设置动画连接：双击控件或选择右键菜单中动画连接，弹出动画连接属性对话框， 如图所示。常规：设置控件名称、优先级和安全区。属性：设置类型和关联对象。 SP为控制器的设定值，PV为控制器的反馈值，YO

41、UT为控制器的输出值。Type为PID 的类型，CtrlPeriod为控制周期。FeedbackFilter为反馈加入滤波，FillterTime 为滤波时间常数。CtrlLimitHigh为控制量高限,CtrlLimitLow为控制量低限。 InputHigh为设定值SP的高限，InputLow为设定值SP的低限。OutputHigh为反馈值 PV的高限,OutputLow为反馈值PV的低限。Kp为比例系数，Ti为积分时间常数,Td 为积分时间常数。Reverseffect是否反向作用，IncrementOutput是否增量型输出。 设置控件属性：选择控件右键菜单中的“控件属性”。弹出控件固

42、有属性页如图下图所示。9.5控件固有属性总体属性设置：控制周期为大于100的整数，且控制周期必须大于系统的采样周 期。反馈滤波：PV值在加入到PID调节器之前可以加入一个低通滤波器。输出限幅为 控制器的输出限幅。 输入变量设定值sp对应的最大值（100%）和最小值（0%）的实 际值。输出变量反馈值pv对应的最大值（100%）和最小值（0%）的实际值。设定反 馈变量范围，如图下图所示9. 6总体属性设置比例系数Kp：设定比例系数，积分时间Ti：设定积分时间常数，九是积分项的 输出量增加与比例项输出量相等的值所需要的时间。微分时间Td：设定微分时间常数, 九是对于相同的输出调节量，微分项超前于比例

43、项响应的时间。如图15所示。反向 作用：输出值取反。增量型输出：控制器输出为增量型。运行时的操作：手动/自动, 自动时，控制器调节作用投入。手动时，控制器输出为手动设定值经过量程转换后的 实际值。手动值设定（上/下），每次点击手动设定值增加/减少瑰。运行时的参数设 置。标准型PID参数、积分常数、微分常数，PID的常规参数。反向作用输出值取反。9.6设定/反馈变量范围9.5报警画面报警画面能够对系统的异常情况进行报警，而且可以通过形象的人机界面，用户 可以监控到水箱的液位异常情况。如图所示,图9-5历史报警画面本方案的监控画面可直观、动态地显示了控制系统各参数的变化及报警信息，做 到了数据的接

44、收、处理和发送，实现人机对话，完成对水箱液位的控制通过此次设讣，我掌握了液位单回路控制系统的构成。知道它最基本的部分有控 制器、调节器、被控对象和测量变松组成。并且学会了如何去设计一个过程控制系统，掌握了基本的设计步骤。了解到，一 般惜况下，它都要经过一下儿个步骤：认知被控对象、设计控制方案、选择控制规律、 选择过程仪表、选择过程模块、设汁系统流程图和组态图、设计组态画面、设讣数据 词典等，直到最后的动画链接成功，并达到控制要求。经过以上步骤，我对整个过程 控制系统的设计有了很深的体会，也学会了很多与设计相关的知识。对组态王软件也有了很大的了解，学会了初步的应用。认识到了组态王的一些应 用情况

45、，组态王软件的组成与功能，其应用程序项H如何建立，数据词典如何建立， 动画如何进行链接，命令语言程序如何编写，趋势曲线如何建立，还有I/O设备的配 置和组态网络的建立等等一系列与组态王软件应用相关的知识。总的来说，这次设计是一次收获很大的设计，学到了很多教学中学不到的东西， 对我的动手能力有了很大的帮助。致谢这次基于组态软件的单容水箱液位定值远程监控系统设汁很顺利的完成了，虽然 说没有什么创新点，但是确实一个比较完整的设计。能这么好的完成，离不开学院能 给我提供这么好的设计环境和教育的原因，本次毕业设计从选题、查资料，设备调试, 论文编写，到完成设计说明书历时两个月。在论文即将写完之际，我要忠

46、心感谢那些 在我大学求学过程中帮助过我的所有老师，在这两年多的学习培养过程中，他们教会 了我许多许多，不仅让我学会了作学问的方法，更使我学到了许多做人做事的道理。 他们严谨的管理态度，精益求精的工作作风，正直的人格以及对科研事业孜孜以求的 精神深深影响了我，这些也都将使我受益终生。忠心感谢我的指导老师杨锌，他在我编写毕业设讣过程中给予精心指导，和无数 次的帮助。杨老师渊博的知识、严谨的工作态度、旺盛的工作热情给我留下了深刻印 象，值得我终生学习。在他的帮助下让我从对毕业设计的茫然到最后的顺利完成，这 一过程中我真的受益匪浅，同时感觉到自己的综合水平有了很大的提高。本次毕业设计的完成过程中，还得到了很多同学们的帮助，他们给了我很多的意 见和参考，使我在设计过程中更有思绪少走了很多弯路，获益很多。我们虽然来自不 同班级，但是我们表现出了积极团队精神，在设计中我们团结合作，共同解决一个个 困难，同时也建立了身后的友情。在此我非常感谢所有帮助、关心、支持我的所有老 师、同学和朋友，没有