水箱水位组态设计正文

1、目 录 HYPERLINK l _Toc344309040 摘 要 PAGEREF _Toc344309040 h I HYPERLINK l _Toc344309041 ABSTRACT PAGEREF _Toc344309041 h II TOC o 1-3 h z u c l _Toc344287427#_Toc344287427 第1章 前 言 PAGEREF _Toc344287427 h 1 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287428#_Toc3442874

2、28 1.1 设计目的和要求 PAGEREF _Toc344287428 h 1 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287429#_Toc344287429 1.1.1 设计目的 PAGEREF _Toc344287429 h 1 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287430#_Toc344287430 1.1.2 设计要求 PAGEREF _Toc3

3、44287430 h 2 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287431#_Toc344287431 1.2 主要研究内容 PAGEREF _Toc344287431 h 2 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287432#_Toc344287432 1.3 设计的意义 PAGEREF _Toc344287432 h 2 HYPERLINK file:/

4、C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287434#_Toc344287434 第2章 水塔水位系统方案设计 PAGEREF _Toc344287434 h 3 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287435#_Toc344287435 2.1 水塔水位系统结构 PAGEREF _Toc344287435 h 3 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20Se

5、ttingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287436#_Toc344287436 2.1.1 水塔水位检测原理 PAGEREF _Toc344287436 h 3 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287437#_Toc344287437 2.1.2 水塔水位控制系统的工作过程 PAGEREF _Toc344287437 h 4 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministr

6、ator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287439#_Toc344287439 2.1.3 水塔水位系统程序设计 PAGEREF _Toc344287439 h 5 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287440#_Toc344287440 第3章 组态王监控系统的构建 PAGEREF _Toc344287440 h 7 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l

7、_Toc344287441#_Toc344287441 3.1 组态王的组成 PAGEREF _Toc344287441 h 7 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287442#_Toc344287442 3.2 组态王的一般步骤 PAGEREF _Toc344287442 h 7 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287443#_Toc34428744

8、3 3.3 创建组态画面介绍及步骤 PAGEREF _Toc344287443 h 8 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287444#_Toc344287444 3.4 创建组态画面 PAGEREF _Toc344287444 h 9 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287445#_Toc344287445 3.5 命令语言 PAGEREF _Toc

9、344287445 h 11 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287446#_Toc344287446 3.5.1 命令语言概述 PAGEREF _Toc344287446 h 11 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287447#_Toc344287447 PAGEREF _Toc344287447 h 12 HYPERLINK file:/C:Do

10、cuments%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287448#_Toc344287448 总 结 PAGEREF _Toc344287448 h 13 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287449#_Toc344287449 致 谢 PAGEREF _Toc344287449 h 14 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组

11、态龙正文.doc l _Toc344287450#_Toc344287450 参考文献 PAGEREF _Toc344287450 h 15 HYPERLINK file:/C:Documents%20and%20SettingsAdministrator桌面组态龙正文.doc l _Toc344287451#_Toc344287451 附 录 PAGEREF _Toc344287451 h 16第1章 前 言1.1 设计目的和要求 设计目的1.熟悉并熟练掌握组态王软件； 2.通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识； 3.培养自主查找资料、收索信息的能力； 4.培养实践动手能

12、力与合作精神。 设计要求控制要求：罐1水位 80 关闭水泵 开调节阀 罐2水位 60 开出水阀 功能要求： 1）水塔水位下降至下线水位时，启动水泵上水。 2）水塔水位上升至上线水位时，关闭水泵。3）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。4）水箱水位下降至下线水位时，进水阀打开。5）水箱水位上升至上线水位时，进水阀关闭。1.2 主要研究内容设计一个水箱水位控制系统，当罐1水泵打开时，相应管道有液体流动，罐1水位自动上升；当水泵关闭时，相应管道停止流动，罐1水位停止上升；当出水阀打开时，相应管道有液体流动，罐2水位上升；当罐2出水阀关闭时，相应管道停止流动，罐2水位停止上升；当调节阀打开时

13、，相应管道有液体流动，罐1水位下降，罐2水位上升。1.3 设计的意义在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有很多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文的水塔水位控制系统采用交流电压检测水位，水位低于下限B点水位时，水泵抽水，水位达到最高水位线A时，水泵停止抽水，水位降低到最低水位线B以下时，恢复运行抽水从而实现自动控制。水塔水位控制是指应用在家用、机关单位、消防、学校、工厂等的水塔上进行水位控制的仪器。一般要求是全自动型，能实现无人值守，缺水自动补水，水满能自动停止进水。并

14、且要求水塔水位控制器安全性能好，稳定可靠。本实验主要是利用了PLC和组态王两种工具。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。他采用可以编程的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。第2章 水塔水位系统方案设计2.1 水塔水位系统结构 水塔水位检测原理水塔水位控制原理图见图3-2，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。

15、B测量水位下限，C测量水位上限，A接+5V，B、C接地。图2-1 水塔水位检测原理图在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C为断开，B、C两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到C点时，C接通。这时B、C均接通，B、C两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到B点以下，B、C两点电平都为低

16、时，单片机输出控制电平又变低水泵供水。 水塔水位控制系统的工作过程设水塔、水池的初始状态都为空着的。当水池液位低于下限液位是，传感器S4此时为ON,电磁阀打开，开始往池里注水，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵开始工作，向水塔供水，当水池液面高于上限水位，则传感器S3为OFF电磁阀关闭。高低高低开始水箱水位补水泵停止补水泵启动水塔水位水泵启动水泵停止结束图2-2 水塔水位系统流程图当系统检测到信号水塔没有装满，可此时水塔液位超过水塔下限水位，则传感器S2为OFF，水泵继续工作，从水池抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔液位超过水塔上限，则水塔上限液位传感器S1为OFF，水泵停止。但刚刚给水塔供水的

17、时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水池液位已经低于水池上限。一个供水周期结束。当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵停止启动。2. 水塔水位系统程序设计整个供水系统可以抽象为水塔和水箱两个容器的液位控制。水塔的水来自地下水，水箱的液位由水塔的水泵和水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。系统通过智能模块将液位的检测量采集到组态王对应变量中,由组态王统一管理给出系统各部分运行趋势、报表及报警事件,并通过与给定的液位设定比较来控制入水量，从而使液位保持在一定的范围之内。本系统假定水箱满液位为100，水塔容量为100

18、.当水塔液位低于10时水塔进水，水箱液位低于0时水塔自动供水，高于90时供水关闭。由于工业用水和生活用水的需求相差比较大，所以给他们设定了不同的流速，并且它们的使用时随机的，顾没有对两储水罐的出水阀进行自动控制。应用程序代码见附录。第3章 组态王监控系统的构建 组态王的组成“组态王”软件包由工程管理器、工程浏览器、画面开发系统（内嵌于工程浏览器）和运行系统四部分组成。工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，在工程浏览器中可以查看、配置工程的各个组成部分，画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统和工程运行系统来完成。1）工程管理器：是计算机内的所有应用工程的统一管理环境。工程管理器具有很

19、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导出等功能。2）工程浏览器：是应用工程的设计管理配置环境，进行应用工程的程序语言的设计、变量定义管理、连接设备的配置、开放式接口的配置、系统参数的配置、WEB发布管理、第三方数据库的管理等。3）画面开发系统：是应用工程的开发环境。在这个环境中完成画面设计、画面连接、程序编写等工作。4）运行系统：是组态王6.5软件的实时运行环境，在应用工程的开发环境中建立的图形画面只有在运行系统中运行才能实时反应现场的运行情况。运行系统负责从控制设备中采集数据，并存在于实时数据库中。它还负责把数据的变化以动画的方

20、式形象地表示出来，同时可以变成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视、存储功能，并按实际需求记录到历史数据库中。3.2 组态王的一般步骤建立应用工程大致可分为以下五个步骤：1）设计图形界面。2）定义设备驱动。3）构造数据库变量。4）建立动画连接。5）运行和调试。需要说明的是，这五个步骤并不是完全独立的，事实上，这五个部分常常是交错进行的。3.3 创建组态画面介绍及步骤组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系统，

21、用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等

22、的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。组态王与 I/O 设备组态王软件作为一个开放型的通用工业监控软件，支持与国内外常见的 PLC、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如：西门子PLC、莫迪康PLC、欧姆龙PLC、三菱PLC、研华模块等等）通过常规通讯接口（如串口方式、USB 接口方式、以太网、总线、GPRS 等）进行数据通讯。组态王软件与 IO 设备进行通讯一般是通过调用*.dll 动态库来实现的，不同的设备、协议对应不同的动态库。工程开发人员无须关心复杂的动态库代码及设备通讯协议，只须使

23、用组态王提供的设备定义向导，即可定义工程中使用的I/O 设备，并通过变量的定义实现与I/O设备的关联，对用户来说既简单又方便。建立应用工程的一般过程通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤：第一步：创建新工程：为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。第二步：定义硬件设备并添加工程变量：添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和 I/O 变量。第三步：制作图形画面并定义动画连接：按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。第四步：编写命令语言：通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。第五步：进行运行系统的配置：对运行系统、报警、历史

24、数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。第六步：保存工程并运行：完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。3.4 创建组态画面为建立一个新的画面请执行以下操作：1、在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”选项，在右侧视图中双击“新建”图标，弹出新建画面对话框，如图3-1所示：图3-1 新建画面2、新画面属性设置；3、在对话框中单击“确定”组态王软件将按照您指定的风格产生出一幅名为“监控中心”的画面；接下来在此画面中绘制各种图素。绘制图素的主要工具放置在图形编辑工具箱内。当画面打开时，工具箱自动显示。工具箱中的每个工具按钮都有“浮动提示”，帮助您了

25、解工具的用途。1、如果工具箱没有出现，选择“工具”菜单中的“显示工具箱”或按F10 键将其打开，工具箱中各种基本工具的使用方法和Windows 中的“画笔”很类似如图3-2 所示。 图3-2 图 3-3 图 3-42、在工具箱中单击文本工具，在画面上输入文字：反应车间监控画面。3.使用调色板：选择“工具”菜单中的“显示调色板”，或在工具箱中选择按钮，弹出调色板画面（注意，再次单击就会关闭调色板画面），如图3-3所示：选中文本，在调色板上按下“对象选择按钮区”中“字符色”按钮（即图 所示），然后在“选色区”选择某种颜色，则该文本就变为相应的颜色。选择“图库”菜单中“打开图库”命令或按 F2 键打

26、开图库管理器，如图3-4所示：使用图库管理器降低了工程人员设计界面的难度，用户更加集中精力于维护数据库和增强软件内部的逻辑控制，缩短开发周期；同时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；另外利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素。1、选择工具箱中的立体管道工具，在画面上鼠标图形变为“+”形状，在适当位置作为立体管道的起始位置，按住鼠标左键移动鼠标到结束位置后双击，则立体管道在画面上显示出来。如果立体管道需要拐弯，只需在折点出单击鼠标，然后继续移动鼠标，就可实现折线形式的立体管道绘制。2、选中所画的立体管道，在调色板上按下“对象选择按钮区”中“线条色” 按钮，在“选色

27、区”中选择某种颜色，则立体管道变为相应的颜色。选中立体管道，在立体管道上单击右键在弹出的右键菜单中选择“管道宽度”来修改立体管道的宽度。3、打开图库管理器，在阀门图库中选择图素，双击后在反应车间监控画面上单击鼠标，则该图素出现在相应的位置，移动到原料油罐和成品油罐之间的立体管道上，并拖动边框改变其大小，并在其旁边标注文本：原料油出料阀，重复以上的操作在画面上添加催化剂出料阀和成品油出料阀。制作出组态控制流图如下：图3-5 组态控制流图3.5 命令语言 命令语言概述组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。命令语言的格式类

28、似语言的格式，工程人员可以利用其来增强应用程序的灵活性。组态王的命令语言编辑环境已经编好，用户只要按规范编写程序段即可，它包括：应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言和画面命令语言等。命令语言的句法和语言非常类似，可以说是的一个简化子集，具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL 函数和系统函数。各种命令语言通过“命令语言编辑器”编辑输入并进行语法检查，在运行系统中进行编译执行。命令语言有六种形式，其区别在于命令语言执行的时机或条件不同：1、应用程序命令语言：可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。如果

29、希望周期执行，还需要指定时间间隔。2、热键命令语言：被链接到设计者指定的热键上，软件运行期间，操作者随时按下热键都可以启动这段命令语言程序。3、事件命令语言：规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。离散变量名或表达式都可以作为事件。4、数据改变命令语言：只链接到变量或变量的域。在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定义的变化灵敏度时，它们就被触发执行一次。5、自定义函数命令语言：提供用户自定义函数功能。用户可以根据组态王的基本语法及提供的函数自己定义各种功能更强的函数，通过这些函数能够实现工程特殊的需要。6、画面、按钮命令语言：可以在画面显示时、隐含时或在画面存在期间定时执行画面命令语言

30、。在定义画面中的各种图索的动画连接时，可以进行命令语言的连接。如何退出系统如何退出组态王运行系统，可以通过Exit函数来实现。1、选择工具箱中的工具，在画面上画一个按钮，选中按钮并单击鼠标右键，在弹出的下拉菜单中执行“字符串替换”命令，设置按钮文本为：系统退出。2、双击按钮，弹出动画连接对话框，在此对话框中选择“弹起时”选项弹出命令语言编辑框，在编辑框中输入如下命令语言：Exit(0);3、单击“确认”按钮关闭对话框，当系统进入运行状态时单击此按钮系统将退出组态王运行环境。总 结一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在第一节课，指导老师给我们介绍了此次课程设计的题目。一听到老师对课程设计的介绍和要求，我一下懵了。对于组态控制从未接触。为了完成课程设计，我认真阅读了老师给的课程设计资料和一些设备的使用规范和参数。从而对水塔水位的设计有了大致的了解。有了了解之后，我把遇到的不懂的问题在之后的几节课中逐个向老师