自动化-组态软件

成绩课程设计报告设计题目供暖锅炉运行监控系统组态设计课程名称工控系统监控程序设计姓名张涵学号2012001397班级自动化1204设计日期2015年01月08日供暖锅炉摘要工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效的把燃烧的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，产出满足需要的蒸汽或热水。为了锅炉工作能够安全高效的正常功过，需要对锅炉进行实时监控。并且一旦发生异常情况能够马上发现，以便及时整修。本文主要通过组态软件（MCGS）做一个锅炉监控系统。设计分为三部分，分别为锅炉给水系统、燃烧加热系统、蒸汽系统。主要的输出对象为液位、温度和压力；三个对象之间相互联系，相互约束；通过三个输出对象来实现对锅炉工作的实时监测与控制。而且可以通过改变系统的参数来改变系统的工作情况。监控的结果可以通过数据表格和数据曲线来观察。此外，还有报警系统对锅炉的工作情况进行实时报警，以便对报警情况进行及时处理。关键词：采暖供热；组态软件；锅炉；监控系统HeatingboilerAbstractIndustrialboiler

isthekeyequipment

ofheatingsystem,

itsmaintask

issafeandreliable,

economicandeffective

combustion

chemicalenergyintoheat,thustheheattransferwater,

steamorhotwateris

output

tomeetthe

needsof.Inorderto

normal

themeritsanddemeritsof

boiler

workcanbe

safeandefficient,

theneedfor

real-timemonitoringofthe

boiler.

Andonce

theabnormalconditions

canimmediatelyfound,

inordertorepairintime.

Thispapermainly

throughtheconfigurationsoftware

(MCGS)

todoa

boilermonitoringsystem.Thedesignisdividedintothreeparts,

respectively,

for

boilerfeedwatersystem,

thecombustion

heatingsystem,

steamsystem.

Themainobjectofoutput

for

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betweenthreeobjectsofmutualconnection,

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constraints;

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objectto

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bychangingthesystemparameters.

Monitoringresultscanbe

observed

throughthedata

table

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curve.

Inaddition,

thereisworktothe

alarmofboiler

system

forreal-time

alarm,

sothattimely

treatmentof

alarm.KeyWords：Heating

boiler;

configurationsoftware;

monitoringsystem目录摘要 IAbstract II第1章 选题及工艺流程分析说明 11.1控制系统工艺或状况描述 11.2组态设计的目标 11.3监控系统分析和总体设计 2第2章 实时数据库组态设计说明 42.1检测和控制点选择 42.2工艺系统I/O点统计表 52.3内部数据对象 62.4实时数据库组态说明 7第3章 对象特性数学模型及其脚本程序 133.1对象数学模型分析 43.2对象数学模型实现 53.3对象和控制逻辑说明 63.4控制算法或控制逻辑及其脚本程序 73.5运行策略脚本程序及说明 4第4章 用户界面及报告设计 154.1监控界面组态设计说明及界面效果图 154.2Excel报表组态设计说明及样表 154.3主控窗口设置和系统菜单设计说明 44.4安全策略设计说明 5第5章 用户界面及报告设计 155.1运行结果分析等 155.2组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果 15第6章 总结 15参考文献 17附录A附录内容名称 18第1章选题及工艺流程分析说明1.1控制系统工艺或状况描述控制系统以锅炉为主题，通过进水管道给锅炉供水，然后供给天然气对锅炉加热使水温上升，再通过暖气管道将热水送到用户。在加热过程中，锅炉压力会上升，为了锅炉能够安全工作需要通过排气管道对锅炉进行排放蒸汽，从而减小锅炉压力。反映锅炉状态的控制变量为液位、温度和压力。通过水泵、冷水阀和热水阀控制锅炉的液位，通过天然气阀和供气阀控制锅炉的温度，通过排气阀控制锅炉的压力；此外，锅炉液位的变化即锅炉进入冷水或热水减少会引起锅炉温度的变化；而且锅炉温度的变化势必会引起锅炉压力的变化；当锅炉内压力过大时需要进行排气操作，这样势必会引起锅炉内温度和液位的变化。1.2组态设计的目标通过对供暖锅炉系统进行组态设计，可以实现对工业锅炉系统工作流程的模拟。能够简洁、真实、完整的反映出实际工作状况，锅炉自动控制工艺抽象化。用三个控制变量液位、温度和压力的数值反映锅炉的工作情况，也体现锅炉的工作状态。1.3监控系统分析和总体设计系统的监控主要通过对三个控制变量液位、温度和压力进行监控来实现对供暖锅炉系统的监控。液位报警限有上上限报警、上限报警、下限报警和下下限报警，温度的报警限和液位相同，压力报警限有上限报警和下限报警。在供暖锅炉正常工作时，通过列表反映报警信息的报警画面。可以通过这些报警限制对锅炉进行实时监测，从而及时对报警信息进行处理。报警属性如图所示液位温度压力第2章实时数据库组态设计说明2.1检测和控制点选择供暖锅炉的检测主要为对三个控制变量液位、温度和压力的检测。通过三个变量的数字来判断锅炉的工作状态。控制点为水泵、冷水阀、热水阀、天然气阀、供气阀及排气阀，通过控制以上对象来控制锅炉工作。2.2工艺系统I/O点统计表输入名称水泵冷水阀热水阀天然气阀供气阀排气阀类型开关型开关型开关型开关型开关型开关型输出名称液位温度压力类型数值型数值型数值型2.3内部数据对象内部数据对象名称$Time$Year$Month$Day类型字符型数值型数值型数值型2.4实时数据库组态说明第3章对象特性数学模型及其脚本程序3.1对象数学模型分析液位温度压力3.2对象数学模型实现当供暖锅炉的液位发生变化时，温度和压力也会随之发送变化；同理，当供暖锅炉的温度发生变化时，压力也会随之发送变化；当供暖锅炉的压力发生变化时，液位和温度也会随之发送变化。3.3控制算法或控制逻辑及其脚本程序液位：当液位低于80时，需要给供暖锅炉供水，打开水泵和冷水阀，液位升高；当液位高于90时，停止供水，关闭水泵和冷水阀；当热水阀打开时，给用户供暖，此时液位会有微小减少。温度：当温度低于80摄氏度，需要给供暖锅炉加热，打开天然气阀和供气阀，则供暖锅炉温度上升；当温度高于100摄氏度时，停止加热，关闭天然气阀和供气阀。压力：当供暖锅炉压力大于0.15MPa时，压力过大需要排放蒸汽，打开排气阀，则锅炉压力减小；当锅炉压力低于0.1MPa时，停止排放蒸汽，关闭排气阀。相互关系：若供暖锅炉有水，当排放蒸汽减压时，锅炉液位会有微量减少，同时供暖锅炉的温度也会有所下降。当冷水阀打开给锅炉加水时，供暖锅炉温度会有所减小，由于温度下降，压力也会减小；当热水阀打开给用户供暖时，供暖锅炉温度缓慢减小，同上，压力也会减小。3.4运行策略脚本程序及说明；启动策略：当系统启动时，设置变量的初值和各个开关状态。开始是液位为零，温度为15摄氏度，压力为0.01MPa；将热水阀打开，给用户供暖。循环策略:循环策略的循环时间改为60ms第一个策略行为液位，第二个策略行为温度，第三个策略行为压力，第四个策略行为三个的相互关系，各策略行的脚本程序见3.3第4章用户界面及报告设计4.1监控界面组态设计说明及界面效果图4.1.1封面4.1.2主画面——供暖锅炉通过冷水管道给供暖锅炉供水，通过天然气管道供给天然气给锅炉加热，通过热水管道给用户供暖，通过排气管道使锅炉排放蒸汽。当供暖锅炉的液位发生变化时，温度和压力也会随之发送变化；同理，当供暖锅炉的温度发生变化时，压力也会随之发送变化；当供暖锅炉的压力发生变化时，液位和温度也会随之发送变化。4.1.3实时数据的窗口液位趋势窗口温度趋势窗口压力趋势窗口实时数据表窗口4.1.4历史数据的窗口历史数据表窗口历史数据曲线窗口4.1.5报警记录的窗口最新报警记录窗口历史报警记录窗口4.1.6系统维护参数设置窗口4.2Excel报表组态设计运行策略中新建策略窗口，然后新建策略行，添加Excel报表输出。4.3主控窗口设置和系统菜单设计说明主控窗口属性如图所示,封面显示时间为5s，自动运行的窗口为供暖锅炉总的主控窗口设置为4.4安全策略设计说明4.4.1用户管理器设置三种用户：负责人、工程师和操作员，并且三种用户的密码均为1397。负责人工程师操作员4.4.2主控窗口主控窗口属性设置为：进入系统不登录，退出登录用户管理脚本程序和权限为修改密码脚本程序和权限为用户登录脚本程序和权限为退出登录脚本程序和权限为第5章仿真5.1运行结果分析等5.1.1运行的封面5.1.2运行的主画面5.1.3运行的实时数据液位趋势温度趋势压力趋势实时数据表5.1.4运行的历史数据历史数据表历史数据曲线5.1.5运行的报警记录最新报警记录历史报警记录5.1.6退出登录画面5.2组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果组态设计过程中有时对有些数据对象已经进行了使用，但后来发现定义有错误，但是对象的属性和名称不能修改，可以通过“工具”菜单中的“数据对象替换”命令对数据对象进行修改。在运行环境过程中，发现历史数据表格中没有数据，原因是液位、温度及压力没有进行存储，造成没有历史数据。还有报警记录没有进行动画连接，使得报警记录只有温度没有液位和压力，把液位、温度和压力组成组对象，然后组对象进行报警。还要注意要把循环策略的循环时间进行修改，如果时间过长，系统运行特别慢，不利于系统运行。做数据的