基于组态王的液位实时监控系统

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基于PLC和组态王的液位PID控制系统讲解

目录1 《控制系统集成实训》任务书 (2)2 总体设计方案 (4)2.1 系统组成 (4)2.2 水箱液位控制系统构成 (4)2.3 水箱液位控制系统工作原理 (5)2.4 仪表选型 (6)2.4.1 GK-01电源控制屏 (6)2.4.2 GK-02传感器输出与显示 (7)2.4.3 GK-03单片机控制 (7)2.4.4 GK-07交流变频调速 (8)2.4.4 GK-08 PLC可编程控制 (8)2.5 PLC设计流程图 (9)3 外部接线图 (10)4 I/0分配 (10)5 梯形图 (11)6 组态王界面 (15)6.1 主界面 (16)6.2 数据词典 (16)6.3 曲线监控 (17)6.4 水流动画程序 (18)7 调试和运行结果 (19)7.1 比例控制 (19)7.2 比例积分调节 (19)心得体会 (21)参考文献 (22)1.《控制系统集成实训》任务书题目：基于PLC和组态王的液位PID控制系统一、实训任务本课题要求设计液位PID控制系统，它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。

1.实训模块：1、THKGK-1过程控制实验装置GK-02、GK-07、GK-08。

2、计算机及STEP7运行环境（安装好演示程序）、MPI电缆线，组态王软件。

2.控制原理和控制要求：控制原理如图所示，测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入，经程序比较测量值与设定值的偏差，然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号（即输出值），并通过S7-200PLC 的AO通道输出。

用此控制信号控制变频器的频率，以控制交流电机的转速，从而达到控制水位的目的。

S7-200PLC和上位机进行通讯，并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。

二、实训目的通过本次实训使学生掌握：1）实际控制方案的设计；2）编程软件的使用方法和梯形图语言的运用；2）程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。

组态王-对液位及温度的监控

组态王-对液位及温度的监控自动化软件实训课程设计1绪论计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控机诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，组态王软件将为你提供请有力的软件支持。

2系统需求分析本设计要求用组态软件对给定的水位及温度对象的监控系统进行设计，此设计要求有按照实际题目设计监控画面及动态模拟、在数据字典中定义需要的内存变量和I/O 变量、实现监控系统的实时、历史曲线显示、实现参数报表打印功能、进行其余功能的扩展。

3系统法案论证在组态王软件中新建要满足以上功能的监控画面及动态模拟，首先设计总的监控中心，要包含实时监控画面，其次建立各个模块的监控画面，包括；液位显示、温度显示、实时曲线、历史曲线、实时报表、报表打印以及扩展的报警显示。

对于各个子模块进行设计和赋值以满足设计要求。

4系统监控界面设计4.1监控中心设计监控中心要包括所有的操作设备和和动态模拟图，而且要求具有总控制和显示功能，其中包含：水罐、储水罐、管道、阀门、泵以及温度传感器和液位传感器。

另外在控制方面要有菜单项里切换动画，以显示不同的显示画面。

如下图4.1所示。

图4.1监控中心4.2温度显示温度传感器获得水罐的实时温度，通过仪表的显示屏显示出来，如图4.2所示。

图4.2温度显示4.3液位显示液位传感器获得水罐液位的实时情况，通过仪表显示出来，如图4.3所示。

图4.3液位显示4.4实时曲线对于水罐的液位以及温度实时输出的曲线的范围都是0～100，输出的曲线都是实际值，输出的实时曲线如图4.4所示。

图4.4实时曲线4.5实时报表实时报表对水罐液位及水罐温度进行实时以报表的形式输出，对温度和野外进行实时跟踪。

如图4.5所示。

图4.5实时报表4.6报警显示报警界面是对于水罐的温度和水罐的液位进行报警，主要是对水罐的液位和水罐的温度设定正常值和非正常值进行区别和提醒，本设计对温度和液位的正常值都设定在10～90之间，超出这个范围就需要报警，报警界面如图4.6所示。

基于组态王的液位控制系统论文

摘要:介绍了基于组态王的仪表液位控制系统组成。

叙述了组态王监控界面设计和组态王与实际现场的模拟。

双容水箱液位的控制作为过程控制的一种，其基本思想是采用多层递阶结构，直觉推理和多动态控制策略等行为和功能。

该系统可实现数据输入、动态数据显示和现场设备的实时监控、调试和运行。

应用表明，该系统工艺流程显示直观，人机界面友好，易于操作。

系统运行稳定，维护成本低，对于相关的工程应用具有一定的价值。

问题描述：附图（a，b）是本液位控制系统的界面图示和运行示意图。

根据设计要求和结合实际情况，适当的加以修改，使设计更优化，更便于人为控制。

用组态王软件合理地设计出属于自己思路的液位控制系统。

1.要求实现的基本功能：（1）完成图示界面设计（或取其中一部分或自行设计界面）；（2）运行系统时出现水流效果和仪表动态显示；（3）液位的升降、阀门的开关和水泵的启停要配合一致；（4）右面的仪表和显示要与实际水箱水位变化一致；（5）菜单实现可操作；（6）生成相应的实时曲线（即曲线与液位实时数据相关联）和界面。

2.发挥部分：（1）打印输出：系统能定时或实时打印信息、水箱液位、流量等信息；（2）保存数据：系统具有自动保存数据功能；（3）在线帮助：系统提供在线帮助信息，操作员遇到问题能及时得到帮助和指导；（3）其他发挥部分。

设计过程：系统的监控软件采用了北京亚控公司的Kingview6.5组态王软件，利用它来设计液位控制系统主要步骤有：设备配置，构造数据库变量，图形界面的设计，建立动态连接，运行调试等。

组态王是运行于Microsoft Windows98/2000/NT中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行可靠。

Touch View是“组态王6.5”软件的实时运行环境，它从设备中采集数据，并存于实时数据库中，还负责把数据的变化以动画的形式形象地表示出来，同时可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。

基于PLC及组态王的水塔液位控制系统要点

摘要目前，大量的高位生活用水和工作用水逐渐增多。

因此，不少单位自建水箱储水来解决高层楼房的用水问题。

最初，大多用人工进行控制，由于人工无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停。

要么水泵关停过早，造成水箱缺水；要么关停过晚，造成水箱溢出，浪费水资源，给用户造成不便。

利用人工控制水位会造成供水时有时无的不稳定供水情况。

后来，使用水位控制装置使供水状况有了改变，但常使用浮标或机械水位控制装置，由于机械装置的故障多，可靠性差，给维修带来很大的麻烦。

因此为更好的保证供水的稳定性和可靠性，传统的供水控制方法已难以满足现在的要求。

本文采用的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为水箱水位自动控制系统的核心，对水箱水位自动控制系统的功能性进行了需求分析。

主要实现方法是通过传感器检测水箱的实际水位，将水位具体信息传至PLC构成的控制模块，来控制水泵电机的动作，同时显示水位具体信息，若水位低于或高于某个设定值时，就会发出危险报警的信号，最终实现对水箱水位的自动。

另外在PLC的基础上，运用组态王Kingview工业监控软件，它将PLC过程控制设计、现场操作及资源管理于一体，将水箱控制系统的应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。

关键词：水位自动控制、三菱FX2N、组态王、水泵、传感器摘要 (1)第一章绪论 (1)1.1本课题的选题背景与意义 (1)1.2可编程逻辑控制器简述 (1)第二章水箱水位控制系统硬件设计 (2)2.1基于PLC的水箱水位控制系统基本原理 (2)2.2 水箱控制系统要求 (2)2.3 PLC I/O口的分配 (3)2.4 系统硬件元器件选择 (4)第三章水箱水位系统的PLC软件设计 (5)3.1 水箱水位控制系统的梯形图设计 (5)第4章水箱水位控制系统的组态设计 (6)4.1 水箱液位控制系统监控界面 (6)4.2 组态画面监控运行演示 (6)第四章总结 (9)参考文献 (10)附录：组态王命令程序 (10)第一章绪论1.1本课题的选题背景与意义在工业生产中，电流、电压、温度、压力、液位、流量、和开关量等都是常用的主要被控参数。

基于PLC和组态王的液位PID控制系统教材

1.实训模块：1、THKGK-1过程控制实验装置GK-02、GK-07、GK-08。

2、计算机及STEP7运行环境（安装好演示程序）、MPI电缆线，组态王软件。

用此控制信号控制变频器的频率，以控制交流电机的转速，从而达到控制水位的目的。

S7-200PLC和上位机进行通讯，并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。

组态王的液位控制系统的设计

摘要组态王是一种组态软件,分析了组态王的特点。

本文介绍了一种基于组态王技术的对液位控制系统的设计本设计主要分为以下几个部分：①组态软件的介绍，主要介绍了组态软件的发展情况，以及组态王软件在组态软件中的地位和特点。

②组态王的液位监控系统的设计方案的确定，主要从技术要求，整个控制系统，温度压力，四个流程，流量，电场等方面综合考虑来确定。

③定义外部设备和数据库，主要包含项目的建立，定义外部设备，定义外部变量。

④设计图形界面，以建立欢迎画面，总体监控画面为例来设计图形界面。

⑤建立动画连接，把建立好的界面（画面）连接成一个动画界面（人机控制界面）。

⑥运行和调试，生成报表，运行动画界面（人机控制界面），调试，得到报表。

关键词：组态王，液位，控制目录摘要 (1)第一章组态软件的介绍 (3)第二章基于组态王的液位控制系统的设计 (7)2.1监控系统的组成 (7)2.1.1监控系统的任务 (7)2.1.2监控系统的硬件组成 (8)2.2监控系统的设计 (8)2.2.1监控中心主画面的建立 (8)2.2.2数据库变量的定义 (9)2.2.3趋势曲线的建立 (11)2.2.4报表系统的建立 (12)2.2.5棒图控件的建立 (13)2.2.6参数设置 (13)2.3程序的设计 (14)2.3.1两种运行方式 (14)2.3.2上位机监控程序 (14)第三章上位机的组态 (16)3.1定义外部设备 (16)3.2主界面的制作 (18)3.2.1建立新界面 (18)3.2.2使用图形工具箱 (19)3.2.3系统管理界面制作 (19)3.3动画连接 (20)3.4报警功能 (21)3.5报表功能 (22)结论 (23)参考文献 (23)附录一详细设备表 (24)致谢 (25)第一章组态软件的介绍组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法。

基于组态王的储油罐液位控制的硬件系统设计

西安石油大学本科毕业设计（论文）西安石油大学2015届学士学位毕业论文储油罐液位控制的硬件系统设计学号：姓名：指导教师：专业：自动化系别：完成时间：2015年6月毕业设计（论文）任务书题目储油罐液位控制的硬件系统设计学生姓名学号专业班级设计（论文）内容及基本要求1．立式储罐直径：17m，储罐高：9m，存储介质：轻质油，罐内压力：0.1013MPa，最大输入流量：5 m2/h。

2.学习研究液位控制系统的基本原理和应用。

研究学习储油罐控制系统。

3.选择合适的硬件系统适当考虑系统可扩展性，实现储罐的单罐液位的监控。

液位控制精度1%。

4.学习储油罐仪表系统中的防爆知识，设计中按防爆标准选型。

5.系统硬件构成中应含变送器、执行器和监控设备。

6.完成相关资料检索和开题报告。

7.完成论文的写作和15000字符以上的英文资料翻译。

设计（论文）起止时间2015 年 1 月 5 日至2015 年 6 月12 日设计（论文）地点自动化实验室指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日储油罐液位控制的硬件系统设计摘要：我国石油资源丰富，采油炼油企业众多，储油罐是储存油品的重要设备,储油罐液位的精确计量和控制对生产厂库存管理及经济运行影响很大。

但国内许多反应罐、大型储油罐、加油站的液位计量仍采用人工检尺和分析化验的方法，其他参数的测定也没有实行实时动态测量和控制，这样易引发安全事故，无法为生产操作和管理决策提供准确的依据。

本系统针对上述问题，采用相应的传感器将油罐的液位数据传给采集卡，再将数据传给上位机，从而进行计算与分析。

在通过上位机把信号传给采集卡，采集卡把信号传给电磁阀，以此来控制储油罐的流出量，以达到控制液位的要求。

关键词：储油罐、液位控制、采集卡、电磁阀。

The hardware system design of oil tank level controlAbstract：Our country is rich in oil resources, many oil refineries.The storage tank is an important oil storage equipment.Accurate measurement and control of oil tank liquid level has great influence on the inventory management and economic operation of the factory. But the liquid level measurement of many reaction tanks, large oil tanks and gas stations is still the method of manual inspection and analysis,determination of other parameters also failed to implement the real-time dynamic measurement and control, so easy to cause safety accidents, unable to provide accurate basis for the production operation and management decision.The system is aimed at the above questions.The liquid level data of the oil tank is transmitted to the collecting card by using the corresponding sensor., and then sends the data to PC, So as to calculate and analyze.Pass the signal to the card by the upper computer, the signal is transmitted to the solenoid valve. To control the outflow of oil tanks and reach the level of control requirements.Key words:Storage tank, liquid level control, data acquisition card, solenoid valve.目录1绪论 (1)1.1 课题的背景及目的 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 课题研究的方法 (3)2 设计基本要求 (4)3设计的基本结构 (5)4 硬件选型和介绍 (6)4.1 差压式液位计 (7)4.1.1仪表简介： (7)4.1.2工作原理： (7)4.1.3 产品应用： (8)4.1.4 主要特点： (8)4.1.5 技术参数： (8)4.1.6带远传装置的液位计适用于下列工况 (9)4.1.7注意事项与日常维护 (9)4.1.8选型型谱 (10)4.2数据采集卡 (10)4.2.1 产品介绍 (10)4.2.2安装与测试 (12)4.2.3 软件的安装 (17)4.2.4信号的连接 (23)4.3 继电器 (25)4.4 电磁阀 (31)选型依据 (32)选型原则 (32)4.6 监控主机 (37)5 软件部分简介 (39)6 硬件基本设计 (40)6.1 二位式开关简述 (40)6.2 硬件的选择与连接 (40)7 结论 (43)参考文献 (44)致谢 (46)西安石油大学本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 课题的背景及目的人们在日常生活以及工业生产经常遇到涉及到液位的检测问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应、溶液过滤、污水处理和化工生产等多种行业的生产过程中，通常要对液位进行检测。

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实时性较高的系统，Matlab 提供相应的函数和方法，提高代码
的执行效率，满足系统实时性要求。设计的实时监控系统已成
功应用于广州人防通道排水工程中。
参考文献：
[1]苏金明等．MATLAB 与外部程序接口[M]．北京：电子工业出版
社，2004．
[2] 北京亚控自动化软件科技有限公司．Kingview 用户使用手册
图 4 系统液位输出曲线
(上接第 97 页) [5]千奕，苏弘，李小刚等. 一种快前置放大电路的研制 [J]. 核电子学与探测技术，2006，26(6): 842- 844. 作者简介:黎步银，男，1966 年 6 月生，汉族，华中科技大学，教授、博导，主要研究方向为虚拟仪器仪表技术和信息功能材料; 李聪，女，1982 年 11 月生，汉族，华中科技大学，硕士研究生，主要研究方向为仪器仪表技术 Biography: LI Bu-yin, male, born in June 1 966, Han, professor, Dr. Department of Electronic Science and Technology ， Huazhong University of Science and Technology, Research area: function material and virtual instruments. (430074 武汉市华中科技大学) 黎步银李聪黄兆祥张平川 (Huazhong University of Science and Technology, WuHan, 430074) LI Bu-yin LI Cong HUANG Zhao-xiang ZHANG Ping-chuan 通讯地址：(430074 武汉市华中科技大学电子科学与技术系 ) 黎步银
数采与监测
文章编号 :1008-0570(2008)12-1-0082-02
中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化 )2008 年第 24 卷第 12-1 期
基于组态王的液位实时监控系统
A Real-time Monitoring System for Liquid Level Control Based on King View
图 1 I/O 通讯冗余系统 1.4 组态王控制设计组态王主要用于设计监控界面，监控界面分为 2 类：显示界面和任务界面。显示界面用于变量的监控、报警和数据报表，如图 2 所示的监控系统主界面动态显示了控制系统的组成并实时显示各个量的状态和报警信息，任务界面负责数据的接收、处理和发送，实现人机间对话功能，完成对过程装置的控制。
图 2 监控系统组界面《现场总线技术应用 200 例》
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数采与监测
2 组态王与 Matlab 的数据交换
Matlab 程序是位于上层的算法，很难直接对底层硬件进行 I/O 操作，对于实际的控制对象来说，Matlab 程序要完成实时控制任务还需要与执行机构进行实时通讯。动态数据交换（DDE）是组态王所提供的一种与其他应用程序进行数据交换的方式， Matlab 同样支持 DDE 通信协议，在使用过程中，数据交换两端的程序均需要提前设置三个标识名：应用程序名、主题名和项目名。另外，Matlab 中要实现 DDE 功能，需要调用多个函数，编程较为复杂。
陈凌凌
(收稿日期:2008.10.23)(修稿日期:2008.11.18)
图 3 单容水箱单回路控制装置示意图
4 控制结果
采用组态王和 Matlab 开发的液位监控系统，既利用组态王实现了上位机良好的交互性，又利用 Matlab 强大的编程功能，实现了液位的实时控制，保证了系统的稳定运行，系统的控制结果如图 4。图 4 为系统的液位输出曲线。
创新
陈以陈凌凌
Department of Computer and Control， GuiLin University of
Electronic Technology，GuiLin，541004）CHEN Yi
CHEN Ling-ling
通讯地址：（541004 广西广西桂林电子科技大学 F5 信箱）
lab，以组态软件为系统主控，进行动态工艺图显示、实时数据采
集等操作；以 Matlab 为后台运用程序实现控制系统分析、控制
在液位控制系统运行时，其实时状态主要是通过人机界面反馈给操作人员的。因此，人机界面在监控系统软件设计时占有重要地位。
液位监控系统的人机界面，大致可分图形、表格、曲线记录、报警等，这些界面也反应了监控系统所要完成的功能。
Abstract:King view is used to design the HMI, and Matlab to realize the control algorithm running behind the King view. Fully uti-
lize the superiority of King view and Matlab, respectively in the visual interface of the former and the strong capacity of computing
(收稿日期:2008.10.23)(修稿日期:2008.11.18)
《P LC 技术应用 200 例》
邮局订阅号：82-946 360 元 / 年 - 83 -
3 工程简化实例
控制对象为单容水箱，如图 3 所示，其中 FV-101、LT-103 分别为电动调节阀、压力变送器。水流入量 Qi 由调节阀 u 控制，流出量 Q0 则有用户通过负载阀 R 来改变。被调量为水位 H。
5 结语
本文采用 Matlab 语言对组态王进行二次开发，增强了监控
系统的控制功能，并利用文本文件操作的方法，实现了组态王
与 Matlab 之间的数据交换。实验结果表明：①界面友好，易于实
现复杂的控制算法；②用文本文件方式实现两者间数据交换，
简单、方便；③系统通用性较强，用户只需修改 Matlab 控制程
序，即可利用监控系统研究不同控制对象，验证不同控制算法。
本文创新点：利用 Matlab 优化了组态王的控制功能，对于控制
and graphic display of the latter.
Key words: King View; Matlab; Real-time Monitoring
技
引言
术
组态王是一套基于 Windows 平台，用于快速构造和生成上
创位机监控系统的组态软件系统。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时趋势曲线、历史趋势曲
[M] ．2004．
[3]丁肇红，舒光伟，孙国琴．基于 PLC 的液位模糊控制系统设计
[J] ．微计算机信息，2007（7-1），287-288．
作者简介：陈以（1963．3），男，桂林电子科技大学副教授，硕士。
技主要研究领域为：自动控制与优化、智能控制、数据融合与仿真
等。参与国家自然科学基金和广西区级科学项目等的在研工
在本系统中，组态王与 Matlab 之间的数据动态交换采用一种较为简单、直接的数据交换方式，即使用文本文件操作形式实现组态王与 Matlab 间的数据导入导出。
数据交换的具体步骤如下：（1）在组态王的应用程序命令语言中，定时调用内部函数 file WriteSt（r ），将采集的水位信号写到指定的水位文本文件 from Kingview.tet 中。（2）在 Matlab 程序中，定时读取指定目录的水位文本文件，经过控制器运算后的输出量通过文本文件操作指令写到指定的控制量文本文件 to Kingview.txt 中，同时将数据标志写入标志文件中。（3）在组态王的数据改变命令语言中，调用驻态王中的 file ReadSt（r ）函数，当标志文本文件中的数据标志发生改变时，读取控制量文本文件，同时清空数据标志文本文。
优势，使得编程更加灵活高效，功能更强大。
1 水位实时监控系统实现的主要功能
1.1 数据采集与处理功能
该监控系统能实现自动（定时和随机）采集各类实时数据；在故障情况下，能自动采集故障发生时刻的各类数据，并存入数据库，用于画面更新、调节控制、记录检索、操作指导以及事故记录和分析。
对采集的数据进行分析处理并生成的数据库包括下列内容: 1)对采集的数据进行可用性识别，对不可用数据给出标志进行系统处理； 2)对采集的模拟量进行越限检查，越限时产生报警报告并记录；
1.3 冗余功能在单主机、单网络或单设备系统中，机器或设备出现故障时，整个系统都将停止运行。为了克服这种局限，在设计监控系统时，采用 I/O 通讯冗余，如图 1 所示。在监控系统主机与外部设备之间建立两条连接通道，通讯时若主通道出现故障，从通道将连通，保证了数据采集的连续性和完整性。
系统曲线绘制等功能。这样有利于发挥组态软件和 Matlab 各自
作，并主持承担和完成多项广东省内企业的横向项目。
术
Biography: CHEN Yi, Male, Born in 1963, GuiLin University of Electronic Technology, an associate professor, master degree, major in automatic control and optimize, intelligent control, multisensor information fusion and simulation． (541004 广西桂林桂林电子科技大学计算机与控制学院)