监控组态课程设计报告

电控学院

监控组态软件结课设计

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2013年 4月 26日

目录

一、实际系统介绍： (3)

二、设计目标： (4)

三、硬件的设计和实现： (4)

1、PC系统 (4)

2、PLC (5)

3、传感器 (5)

4、液位计、压力计 (5)

5、泵、阀 (5)

四、软件设计 (5)

1、各画面设计与制作: (5)

2、动画 (7)

3、脚本程序 (10)

4、系统相关功能连接与实现 (11)

5、变量定义 (15)

6、I/O数据连接 (15)

7、实时数据库的建立 (16)

五、运行结果 (17)

六、分析体会 (17)

一、实际系统介绍：

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、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。我国目前在役运行的工业锅炉共约有 52 万台，多为燃煤链条炉，它们的特点是应用广，容量小(绝大多数都是 10 t/h 以下的分散锅炉)，设备旧，耗煤 (或油、气)量大(年耗煤量占全国总耗煤量的三分之一)，效率低(平均约为 60%)，自动化程度不高。另外由燃料燃烧产生的烟尘、SOX,NOX 等对环境造成了严重污染。随着对生产自动化要求渐高的趋势，改变工业锅炉运行中传统的手动、半自动操作方式已势在必行尤其是近年来我国北方各大城市承受着持续低温天气和煤炭价格大幅度上涨的压力，还要面对供热标准。

工业供暖锅炉的安全运行显的越来越是重要，那么这就要我们用一些方法来监控锅炉的运行。并且在出现异常的情况下能够马上显示出来，这样以便于我们进行整修。所以为了供暖锅炉能够安全有效的运行，我们必须对它进行监控，这就是我们经常说的供暖锅炉监控控制系统。

锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要的输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；主要的输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等。因输入变量与输出变量相互关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化，因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象。锅炉对象简图，如图1所示。由于条件限制及能力有限，本控制系统将主要控制三个变量：锅炉水位、炉温度、炉膛压力。

在本控制系统的图形界面上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对象，其数据源都可以通过组态来指定。每个画面的容可以根据实际情况灵活设计。

图1 二、设计目标：

对锅炉的温度、压力、液位进行监测和控制。放气阀、给水阀和供气阀为执行器。工艺要求，放气阀为电磁阀，给水阀和供气阀为调节阀（开度在

0~100%之间变化）。锅炉有热水供给和回水通路，运行界面有启停按钮控制系统的运行与停止，同时要求系统运行时，运行画面中反映系统当前运行时间及运行状态。

系统控制规则为：

1.当温度小于60℃，开打供气阀门100%加热，当温度大于75℃时，关小供气阀门至5%；当温度小于60℃大于80℃时运行状态为“报警”；

2.当压力大于0.11MPa 打开放气阀门，当压力小于0.11MPa 时关闭放气阀门；压力大于0.12MPa 时运行状态为报警；

3.当液位小于0.8m 时开大给水阀门至100%，当液位大于1.0m 时关小给水阀门至5%；当液位小于0.5m 或大于1.2m 时运行状态为报警；

4.温度、压力、液位均在正常区域，系统运行状态为工作正常。

三、硬件的设计和实现 ：

本系统主要由PC 、PLC 、传感器、液位计、压力计、泵以及阀等来对硬件的设计和实现。

1、PC 系统：对于计算机来说在其上面主要是利用相应的软件来实现数据的收集、处理分析、远程的控制比如力控组态软件ForceContr-ol6.1来说 锅炉设备 给水量

减温水

燃料量

送风量

引风量 水位 蒸汽温蒸汽压过剩空炉膛负

负荷

我们更是利用它与PLC的相联系来进行对锅炉模拟的控制。

2、PLC ：主要对底层的设备进行数据的采集及处理并做出相应的控制。

3、传感器：主要利用其本身特性来对锅炉外的变化产生信号，信号的传输从而达到PC对锅炉温度的监控以及实时的水温变化。

4、液位计、压力计：主要显示实时的数据信息，对此来做出相应调整。

5、泵、阀：与锅炉相连接通过相应的控制而对水量做出调整。

四、软件设计

1、各画面设计与制作:

根据本系统的特点，设计了锅炉监控系统主界面，专家报表，报警信息，实时曲线和历史曲线五个界面。

a.主界面如图2所示，主要包括了系统开关，锅炉精灵，压力、温度的精灵，加热设备和一些控制阀门。

图2

b.实时曲线界面如图3所示，反映了系统的压强、液位以及温度的实时变化。.

图3

c.历史曲线界面如图4所示，反映了系统压强、液位和温度的历史变化。

图4

d.报警信息界面如图5所示，由报警组态及相关报警设置来完成系统的报警任务。

图5

e.专家报表如图6所示。

图6

2、动画

动画连接是指画面中图形对象与变量或表达式的对应关系。建立了连接后，在监控系统运行时，根据变量或表达式的数据变化，图形对象改变颜色，大小等外观，文本会进行动态刷新。这样就将现场真实的数据放映到计算机的监控画面中，从而达到监控的目的。

此控制系统中分别对开关精灵、报警灯、界面切换、加热设备等进行了相关的动画连接。从而可以动态的实现系统的良好控制。具体实现方法如图7-图12中各图所示。

a.进水阀门：

图7

b.进气阀门：

图8

c.出气阀门：