组态软件课程设计

组态软件课程设计The final revision was on November 23, 2020《组态软件及应用》课程设计报告基于组态软件的变频器状态监控状态设计系部:专业:班级:姓名:学号:指导老师:成绩:二零一五年十二月二十五日目录1.序言 (1)2.力控组态软件介绍 (1)力控组态软件简介 (1)力控组态软件特点 (1)软件基本组件 (3)3.变频器应用的现状 (3)4.变频器监控系统的硬件组成 (4)5.变频器监控系统要求 (5)监控系统技术要求 (5)监控系统具体要求 (6)6.变频系统监控功能的实现及效果 (5)7.人机界面的特点功能与画面设计 (6)人机界面的特点 (6)人机界面的主要功能 (7)人机界面的画面设计 (7)监控系统软件组态 (8)8.心得体会 (13)附录参考文献 (13)1.序言随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，自动化、智能化程度的不断提高，高压大功率变频调速装置的应用已经非常普遍，同时由于高压变频器几乎都是工矿企业的关键设备，在工厂自动化中占有举足轻重的地位，因此对其控制功能、控制水平的要求也越来越高，尤其对于那些工艺过程较复杂，控制参数较多的工控系统来说，具备交互式操作界面、数据列表、报警记录和打印等功能已成为整个控制系统中重要的内容。

而新一代工业人机界面的出现，对于在构建高压变频器监控系统时，实现上述功能，提供了一种简便可行的途径。

工业人机界面，是一种智能化操作控制显示装置。

工业人机界面由特殊设计的计算机系统32位芯片为核心，在液晶显示屏上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏，触动屏幕时，电阻网络上的电阻和电压发生变化并由软件计算出触摸位置。

新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。

2.力控组态软件介绍力控组态软件简介力控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，位于自动控制系统监控层一级。

它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大的提高了集成效率。

它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。

力控组态软件特点力控组态软件在数据处理性能、容错能力、界面容器、报表等方面产生了巨大飞跃，功能更强大，主要特点如下：提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案；支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据，支持通过移动GPRS、CDMA、GSM网络与控制设备或其它远程力控节点通讯；面向国际化的设计，同步推出英文版和繁体版，保证对多国语言版的快速支持与服务；力控软件内嵌分布式实时数据库，数据库具备良好的开放性和互连功能，可以与MES、SIS、PIMS等信息化系统进行基于XML 、OPC、ODBC、OLE DB等接口方式进行互连，保证生产数据实时地传送到以上系统内。

强大的移动网络支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯,力控移动数据服务器与设备的通讯为并发处理、完全透明的解决方案，消除了一般软件采用虚拟串口方式造成数据传输不稳定的隐患，有效的流量控制机制保证了远程应用中节省通讯费用。

完整的网络冗余及软件容错解决方案作为民族产业的大型SCADA、DCS软件，力控软件支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器（双机）冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余等多种系统冗余方式。

力控软件支持控制设备冗余如SIEMENS公司的S7400H,GE的GE9070系列PLC的冗余模式，支持普通的232、485、以太网等控制网络的冗余，支持控制硬件的软冗余切换和硬冗余切换。

稳定的通讯处理支持通过RS232、RS422、RS485、电台、电话轮循拨号、以太网、移动GPRS、CDMA、GSM网络等方式和设备进行通讯。

支持主流的DCS、PLC、DDC、现场总线、智能仪表等1000多种厂家设备的通讯。

支持离线诊断，在开发环境下可以诊断是否正常通讯。

支持不同协议的设备在一条通讯链路进行通讯。

支持在大型SCADA系统中的远程通道冗余通讯。

图形系统主要特点方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量；强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；强大的ActiveX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板，报表文件格式兼容Excel工作表文件，支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式： Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。

分布式的结构力控监控组态软件在软件功能模块的分布式体系结构体现在各个组件程序间的关系上，图形界面系统VIEW和实时数据库DB之间是分布式的，力控科技在图形VIEW级率先提出了"数据源"的概念，使一个图形界面可同时连接多个不同的机器上的实时数据和数据源，而各个分布式的数据库分别对连接自己的I/O Server进行采集数据和处理，如输入数据的量程变换、流量累积、报警检查，以及PID运算等，这种体系结构的优越性在于，各组件任务分配更合理，使您的系统实时性更好，稳定性更高。

在今天，企业管理者已经不再满足于在办公室内直接监控工业现场，基于网络浏览器的Web方式正在成为远程监控的主流，作为民族软件中国内最大规模SCADA系统的WWW网络应用的软件，力控R监控组态软件的分布式的结构保证了发挥系统最大的效率。

力控为满足企业的管控一体化需求提供了完整、可靠的解决方案。

图力控组态软件的应用结构软件基本组件工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制策略生成器以及各种网络服务组件等。

图力控组态软件框架图3.变频器应用的现状变频器的发展是世界生产力和经济高速发展的产物。

近年来，交流变频调速技术在我国有了突飞猛进的发展，变频调速在调速范围、调速精度、通讯功能、节约电能、工作效率等方面的优势是其他的交流调速方式无法比拟的。

变频器就是基于交流电动机的变频调速而开发和应用的，它以体积小、重量轻、通用性强、使用范围广、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点，深受钢铁、冶金、矿山、石化、医药、食品、纺织、印染、机械、电力、建材、造纸等行业的欢迎，使用变频器后经济效益和社会效益都非常显着。

PLC技术是一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置。

近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产线自动控制及各类机电一体化设备控制中得到了广泛应用，成为工业控制领域的一项十分重要的应用技术。

目前PLC已广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、机械、电力等各行各业，实现了逻辑、步进、数字、机器人、模拟量等的自动控制。

随着数字化时代的到来，软件领域将不断地向硬件渗透，不断地用软件来代替硬件，从而实现智能控制和生产自动化。

PLC就是计算机技术向继电器等硬件领域渗透的产物，用软件来代替硬件，用软件程序代替硬件继电器，从而为系统的连接及改造提供了方便，可以节约成本提高工作效率。

PLC可以说是专门为工业严酷的环境设计的小型计算机，已成为工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。

4.变频器监控系统的硬件组成变频器监控系统主要由工控机、打印机、变频控制柜(主要包括PLC、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、光纤触发模块、UPS电源和一些通讯电缆等)组成。

工控机作为监控中心，将变频器所有的运行数据和参数利用串行口通讯方式(RS-485)，经屏蔽双绞线送到工控机中，在人机界面上进行实时显示;工控机也可下达指令来控制变频器的启动、停止、复位等。

这样就完成了对所有数据的采集传输及命令传送，同时，也可完成管理级功能，如局域网的管理任务、形成管理部门所需数据的记录报表、统计报表等。

（1）变频控制柜，是整个系统的控制核心，具有高可靠性、低噪声、高节能、保护功能完善，内建RS-485串行通信接口，且RS-485串行通信协议对用户公开等特点。

（2）PLC作为辅助控制单元，也是比较重要的部分，选用西门子S7-200。

利用其通信指令编写程序，然后下载到PLC，把它和工业人机界面串行通信接口相连接，可实现对PLC设备的实时控制与指示。

（3）人机界面采用北京昆仑通态的TPC1063E，彩色。

（4）RS-485串行通信方式，RS-485采用平衡发送接收方式，它具有传输距离长、抗干扰能力强和多站能力的优点。

图变频器监控系统组成示意图5.变频器监控系统要求监控系统技术要求1)要求监控系统保证各项监测数据的实时准确可靠，减少人为因素影响，提供可靠现场数据支持;2)要有良好的可维护性，能够方便地维护系统的正常运行;3)能提供友好的人机交互界面，方便现场人员操作;4)能提供对实时数据的数据处理和历史数据管理功能;5)能提供灵活的接口，为用户提供良好的二次开发功能并能与其他管理信息系统进行信息融合。

监控系统具体要求1)信号采集和数据处理：对来自现场的非标准信号数据通过组态软件转换成标准信号。

2)状态显示：将变频器启动、停止、就绪、合闸、接通、运转、旁通、告警、外控等状态通过组态软件动态的显示于监控画面上，具有实时、动态效果。

3)监控操作：对频率、温度、电流、电压、风压等进行自动实时监测。

4)操作画面：在操作画面上可查询装置的电压、电流、功率、温度等实时和历史数据，还可查询实时、历史曲线和设备状态并可按要求设定和打印出实时报表和历史报表。

6.变频系统监控功能的实现及效果进行编程后的监测、控制系统，针对变频系统的特点，集实时显示、流程控制、数据采集、数据传输、工程报表、历史曲线和实时曲线显示等功能于一身，并能保存和打印历史数据为系统分析使用。

可以完成如下功能：1)实时监控设备工作状态，实现全生产过程实时管理。

高压变频器运行状态十分重要，而监控系统的建立为管理部门提供的实时动态信息，能有效地帮助值班人员及时了解设备工作状态。

2)提供灵活的实时曲线和历史曲线显示功能。

通过比较当前和历史趋势数据，特别是结合装备安全运行的多参数模型，可以及早报告故障隐患。