智能地暖温度监控系统设计说明

智能地暖温度监控系统设计PAGEPAGE2设计说明作品名称：智能地暖温度监控系统设计所属类别：虚拟实验平台参赛队员：指导教师：

目录1基于设计的软件介绍组态6.55 21.1组态王6.55简介 21.2组态王6.55结构与特点 21.2.1组态王6.55结构构成 21.2.2组态王6.55特点 31.3组态王6.55发展趋势 31.3.1组态王6.55历史 31.3.2组态王6.55未来发展趋势 42智能地暖温度监控系统实施方案 52.1什么是智能地暖系统 52.1.1什么是地暖 52.1.2智能地暖为温度监控系统 52.2智能地暖监控系统实用价值 62.3智能地暖监控系统优点 63基于智能地暖温度监控系统建立组态 73.1定义外部设备和数据库 73.1.1建立新项目 73.1.2定义外部设备 83.1.3定义变量 93.2设计图形界面 103.3建立动画链接与命令语言 123.3.1动画链接 123.3.2命令语言 133.3.3温度、湿度控制界面动画链接与命令语言 143.3.4总命令语言 213.4程序运行与调试 223.4.1程序运行说明 224总结 271基于设计的软件介绍组态6.55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。1.1组态王6.55简介

组态王kingview6.55保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并对一些功能进行了完善和扩充。提供了丰富的、简捷易用的配置界面和大量的图形元素及图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；kingview6.55的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，

组态王6.55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，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。还可以实现值的行列统计功能。全新版的Web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的原有功能：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kingview6.55集成了对KingHistorian的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，能够更好地满足用户对存储容量和存储速度的要求。KingHistorian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。组态王6.55结构与特点1.2.1组态王6.55结构构成组态王6.55它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态王6.55还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法有图形界面的设计、构造数据库、建立动画连接、运行和调试。组态王6.55同时支持与国内外常见的PLC、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡进行数据通讯。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。1.2.2组态王6.55特点组态王6.55具有以下特点：（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/ODriver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。组态王6.55发展趋势1.3.1组态王6.55历史在“组态”概念出现之前，是通过编写程序（如使用BASIC、C、FORTRAN等）来实现某一任务的，编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。“组态”的概念是伴随集散型控制系统（DistributedControlSystem简称DCS）的应用产生的，如DCS组态，PLC梯形图组态。在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，Photoshop，办公软件（powerpoint）都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才一能识别。由于个人计算机的普及和技术的逐渐成熟，如何利用PC进行工业监控，成为工业控制领域的重要研究方向，市场的发展使很多DSC和PLC厂家主动公开通信协议，向“PC”监控完全开放，这不仅降低了监控成本，也使市场空间得以扩大，智能仪器、嵌入式系统和现场总线的出现，更使组态软件成为工业自动化系统中的灵魂。组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS（管理信息系统，ManagementInformationSystem）和CIMS（计算机集成制造系统，ComputerIntegratedManufacturingSystem）的大量应用，在1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。1.3.2组态王6.55未来发展趋势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。运行时组态是组态软件新近提出的新的概念。运行时组态是在运行环境下对已有工程进行修改，添加新的功能。它不同于在线组态，在线组态是在工程运行的同时，进入组态环境，在组态环境中对工程进行修改。而运行时组态是在运行环境中直接修改工程。行业程师可以在组态环境下构建其应用领域模件，然后让专业技术人员运用自己熟知的构件在运行时搭建自己的应用。这样就使组态软件形成三级应用模式:软件工程师—行业工程师—专业技术人员。软件工程师注重的是给行业工程师提供灵活的手段，行业工程师构件行业模件，专业技术人员构件最终的应用。运行时组态改变了已往必须进入复杂的组态环境修改工程应用的历史，给组态软件带来了新的活力，并预示着组态软件新的发展方向。2智能地暖温度监控系统实施方案2.1什么是智能地暖系统2.1.1什么是地暖地暖即地板采暖，是一种新的采暖方式。通过埋设于地板下的加热管――铝塑复合管或导电管，把地板加热到表面温度18至32摄氏度，均匀地向室内辐射热量而达到采暖效果。地面辐射供暖是以整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。是目前最舒适的采暖方式，也是现代生活品质的象征。高效节能：辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高，热量集中在人体受益的高度内；传送过程中热量损失小；低温地面辐射供暖可实行分户分室控制。热稳定性好：地面供暖地面层及混凝土层蓄热量大，热稳定性好，在间歇供暖的条件下，室内温度变化缓慢。2.1.2智能地暖温度监控系统基于我们对正常地暖的认识，同时我们也知道家里的墙壁、屋顶和地板都有各自的导热系数，它们都是热能的传递媒介，所以热能会从高温处流向低温处。因此，在冬季时节外界温度会随天气的变化而温度不同，室内温度将会根据外界温度变化而变化。此时，我们通常会选择手动地调节地暖的流量来保持屋内温度适宜。为了便利人们的生活，我们有了智能地暖监控系统的设计。我们所设计的智能地暖温度监控系统，主要利用地暖系统，再配合上空调、加湿器等家电来实现了以下几点功能：（1）随着室外的温度变化，室内的地暖系统能够自动的进行室内温度的实时监控和流量自动调节。即可以自动补偿所需的温度差使室内温度达到人们适合居住的温度，同时可以自动记录温度变化的时间与达到预定温度的时间。（2）若室内的温度上升，间接影响到空气湿度，湿度能够自动调节到保证满足人体基本需求。即当室内温度升高时会降低室内的湿度，此时我们需要湿度的补偿，使室内的湿度达到人们感到舒适的湿度。（3）此外，对于屋内是否处于无人状态及智能状态的识别我们也做了一个人性化的设计，以保证最大程度的达到节能减排的效果。如果屋内没有人时地暖正常的工作会浪费资源，鉴于节约环保的角度来看，我们设想当屋内没有人时，可否把地暖设置到适宜人温度最低限值。即起到了节能也能保证人回到屋时不会感觉到太冷。2.2智能地暖监控系统实用价值（1）实际社会背景：在现代西方国家，楼宇智能化和智能家居早已兴起。近两年，楼宇智能化和智能家居的设计也开始逐步出现在我国一些现代小区的设计规划中。根据形势的发展需要、我国的实际国情，家居智能化的研究和发展必然是我国未来建筑系统的研究重点。（2）节能减排、低碳环保：该系统根据外界环境完成的智能温度调节，最大程度地做到了低碳环保，节约资源。响应了国家节能减排，建设资源节约型社会的号召，同时也吻合了科学发展观中，可持续发展的基本要求。（3）本次作品现实生活中的实用性：该虚拟平台不仅可以模拟真实的自动控制过程，还可以与单片机或PLC硬件设备联接，构成一套完整的自动控制系统，并且可在工业过程控制中推广使用。2.3智能地暖监控系统优点1、强大的组态软件平台（1）作品在工程管理界面里可以存放多个画面，并随意切换，在效果展示上比较灵活。（2）组态软件的设备集成能力强，可连接几乎所有设备和系统，为本作品由虚拟实验平台变成现实提供了支持。2、完善的数据管理系统作品中设计的实时温度曲线记录和计时功能，在实际生活中有助于帮助用户检查该系统的运行情况是否正常，以便于及时调整。3、较高的实用价值作品符合我国智能楼宇建筑的发展趋势，实用价值高，且变为现实的可操作强。4、广阔的发展前景随着移动互联网技术的发展，作品中的构思，将来也可以配合手机遥控等智能系统加以实现，这也将会是我们应用下一步发展的广阔前景。3基于智能地暖温度监控系统建立组态3.1定义外部设备和数据库包括设备的定义和变量的定义等。组态王6.55把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设备。外部设备包括：下位机（PLC、仪表、模块、板卡、变频器等），它们一般通过串行口和上位机交换数据：其它Wisdom应用程序，它们之间一般通过DDE交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。

只有在定义了外部设备之后，组态王6.55才能通过I/O变量和它们交换数据。为方便定义外部设备，组态王6.55设计了设备配置向导，引导用户进一步完成设备的连接。数据库是组态王6.55最核心的部分，在组态王6.55运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反应在屏幕上，，同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所以这一切都是以实时数据库为中间环节，数据库是联系上位机和下位机之间的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值，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。3.1.1建立新项目首先启动组态王6.55工程浏览器。在工程浏览器中选择工程→新建，出现“新建工程向导”，如图3.1所示，在对话框中输入工程所在位置，单击下一步，在对话框中输入工程名称：“智能地暖监控系统”,单击完成。图3.1新建工程向导3.1.2定义外部设备在组态王6.55工程浏览器的左侧选中COM1,在右侧双击“新建”,运行“设备配置向导”，选择“设备驱动”中的PLC→欧姆龙→仿真plc→串行口，如图3.2所示，单击下一步，指定名称为plc，单击下一步。图3.2设置配置向导选择连接串口为COM1、COM2、COM3,（由于三个COM口设置都一样在这里我们以COM1口设置为例进行设置）单击下一步，设备地址为0，单击下一步，确认安装无误后，单击完成。双击COM1,设置COM1参数，如图3.3所示图3.3设置COM串口3.1.3定义变量定义好设备后，就可进行变量的添加，在“工程浏览器”中选择“数据词典”，在数据词典中进行变量的定义。进入数据词典后，双击“新建”。如建立“旋转风机”这个I/O整数变量，在变量名称中写“旋转风机”，变量类型选择“I/O整数”，最小值，最大值，变化灵敏度，初始值等参数由自己的需求进行定义，然后连接设备选择外部连接的设备，在本次设计中选择“新IO设备”，寄存器选择“INCREA11”，数据类型“SHORT”，然后其他的就不需要定义，直接点击“确定”，就完成变量的定义。如图3.4所示。图3.4I/O整数变量其他变量的定义请参考上述变量定义的方法进行定义。下面是对变量中参数的一些说明：（如图3.5所示）基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。（1）内存离散变量、I/O离散变量类似一般程序设计语言中的布尔（BOOL）变量，只有0、1两种取值，用于表示一些开关量。（2）内存实型变量、I/O实型变量类似一般程序设计语言中的浮点型变量，用于表示浮点数据，取值范围10E-38～10E+38，有效值7位。（3）内存整数变量、I/O整数变量类似一般程序设计语言中的有符号长整数型变量，用于表示带符号的整型数据，取值范围2147483648～2147483647。（4）内存字符串型变量、I/O字符串型变量类似一般程序设计语言中的字符串变量，可用于记录一些有特定含义的字符串，如名称、密码等，该类型变量可以进行比较运算和赋值运算。该特殊变量类型有报警窗口变量、历史趋势曲线变量、系统变量三种。图3.5定义其他变量3.2设计图形界面 在上位机上实现工艺流程图的实时监测、数据处理是通过可编程控制器操作站系统软件和组态软件来实现的。组态软件主要对系统的构成进行定义，定义过程参数、趋势、流程图、报表等。监控软件由各种监视界面和操作界面组成，主要包括总貌界面、流程图界面、趋势画面、报表管理以及趋势打印、报表生成打印输出、操作调整解界面等。

智能地暖监控系统的界面有：（1）开始主界面。（2）温度、湿度控制界面。（3）运行界面。（4）实时数据、实时曲线。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，工程浏览器将运行组态王6.55开发环境TouchMAK,弹出如图3.6所示的对话框，按照图中所示进行设置，单击“确定”按钮，TouchMAK将按照指定的风格产生一幅名为“智能地暖温度监控系统设计”的界面。图3.6主界面创建在本次工程中，主画面采用的是加载进入点位图的形式，单击工具箱中的“点位图”，在画面上画出一个矩形框，然后右击点位图，选择“从文件中加载”，选择需要加载进入的图片，加载后的图片如图3.7所示。图3.7开始主界面然后重复上述步骤，利用工具箱和图库画出温度、湿度控制界面。（如图3.8所示）图3.8温度、湿度控制界面在利用表格、图库画出实时数据、实时曲线界面。（如图3.9所示）实时曲线实时数据实时曲线实时数据图3.9实时数据、实时曲线界面3.3建立动画链接与命令语言3.3.1动画链接工程人员在组态王6.55开发系统中制作的界面都是静态的，那么它们如何才能反映工业现场的状况呢？这就需要通过实时数据库，因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的。数据库变量的变化又如何生成界面的动画效果呢？通过动画连接。动画连接就是建立界面的图素与数据库变量的对应关系。这样，工业现场的数据，比如温度、液面高度等，当它们发生变化时，通过I／O接口，将引起实时数据库中变量的变化，如果设计者曾经定义了一个界面图素，比如指针——与这个变量相关，我们将会看到指针在同步偏转。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。组态王6.55系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问杈限，这对于保障系统的安全具有重要的意义。图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分数等，一个图形对象又可以同时定义多个连接。把这些动画连接组合起来，应用程序将呈现出令人难以想象的图形动画效果。3.3.2命令语言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。命令语言的格式类似C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C语言非常类似，可以说是C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。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。3.3.3温度、湿度控制界面动画链接与命令语言在温度、湿度控制界面中系统开关键，作用是智能地暖温度监控系统总启动键，如何使按键可以起到开关的作用这就需要组态中的动画链接，图3.10表示的是建立系统开关的动画链接。图3.10系统开关动画链接系统选择模式开关，说明的是室内是否有人，当室内有人是系统选择模式开关为ON，智能地暖监控系统全部启动，如何使系统选择模式开关正常工作。则需要按图3.11所示的画面进行动画链接图3.11系统选择模式开关动画链接温度、湿度控制界面中有四根水管，我们以其中一根管道为例建立动画链接使水管正常工作时保证流动形态。（如图3.12所示）图3.12水管流动动画链接水管在动画链接的基础上不能达到我们预期所设想的效果，在动画链接的基础上我编写了命令语言，让水管可以达到我们预想的效果。命令语言如图3.13所示。（由于四根水管类似我们一第一根水管为例）图3.13水管流动命令语言温度、湿度控制界面中我们用风机来代替了空调，我们建立动画链接空调正常工作时保证旋转形态。（如图3.14、3.15所示）图3.14风机旋转动画链接图3.15风机旋转动画链接同理风机也加入了命令语言。如图3.16所示图3.16风机旋转命令语言加湿器工作时我们用加湿器上边的折线代表加湿器的加湿情况，我们以一根线为例建立动画链接如图3.17所示。图3.17加湿器工作动画链接仪表的动画链接如图3.18、3.19、3.20所示图3.18室外温度显示动画链接图3.19室内温度显示动画链接图3.20室内湿度显示动画链接手动调节室外温度按钮的动画链接如图3.21、3.22所示图3.21温度上调按键动画链接图3.22温度下调按键动画链接手动调节室外温度按钮的命令语言如图3.23、3.24所示图3.23温度上调按键按下、抬起时的命令语言图3.24温度下调按键按下、抬起时的命令语言3