自动化组态软件课件.docx

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自动化组态软件课件

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

Heatingboiler

Abstract

Industrialboiler 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 liquidlevel, temperatureandpressure; betweenthreeobjectsofmutualconnection, mutual constraints; by three theoutput objectto realizereal-time monitoringand controloftheboiler work. Butalso tochangethe workconditionofthesystem bychangingthesystemparameters. Monitoringresultscanbe observed throughthedata table anddata curve. Inaddition, thereisworktothe alarmofboiler system forreal-time alarm, sothattimely treatmentof alarm.

KeyWords：

Heating boiler; configurationsoftware; monitoringsystem

目录

摘要I

AbstractII

第1章选题及工艺流程分析说明1

1.1控制系统工艺或状况描述1

1.2组态设计的目标1

1.3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4

2.1检测和控制点选择4

2.2工艺系统I/O点统计表5

2.3内部数据对象6

2.4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13

3.1对象数学模型分析4

3.2对象数学模型实现5

3.3对象和控制逻辑说明6

3.4控制算法或控制逻辑及其脚本程序7

3.5运行策略脚本程序及说明4

第4章用户界面及报告设计15

4.1监控界面组态设计说明及界面效果图15

4.2Excel报表组态设计说明及样表15

4.3主控窗口设置和系统菜单设计说明4

4.4安全策略设计说明5

第5章用户界面及报告设计15

5.1运行结果分析等15

5.2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。

做数据的曲线时要注意坐标的最大值和最小值，防止运行是数据曲线跑出坐标范围。

第6章总结

通过此次课程设计，更多的发现了自己的不足处。

课程设计所需要实际操作中的知识要多于课程实验所用的知识。

比如做实时数据曲线，历史数据曲线，最新报警记录和历史报警记录。

此外，通过主控窗口对运行界面的菜单栏进行设置等，还有在主控窗口属性中设计封面。

这些东西的实际操作在课程实验中是没有的，通过课程设计让我能够对这些内容进行熟练操作。

需要对一个系统进行组态设计时，要先对系统构成和工艺流程进行一个详细分析，然后才能建立系统的数据库，否则在组态设计过程中出现数据对象的定义错误时会比较麻烦。

还有在写脚本程序时可以分块进行，防止程序过多时出现编写错误；这样也便于对脚本程序进行检测，条理清晰。

通过此次课设也使我意识到，学习不能只局限于课本上的内容，要多查寻资料，有些新的知识可以在网上查找，还有很多知识不是在课本上可以描述全面的。

还要多总结，多积累。

当然，我们的课程设计在实际工业中是比较简单的组态设计，我们要学会MCGS的设计思想，平时经常练习，多学习多积累，及时补充新知识，这对于我们以后的工作和学习是有很大帮助的。

参考文献

【1】曹辉，马栋萍，王暄等主编．组态软件技术及应用．电子工业出版社

【2】龚运新，方立友编著．工业组态软件实用技术．清华大学出版社 

【3】MCGS组态软件用户指南．北京昆仑通态自动化软件科技有限公司

【4】MCGS培训教程．北京昆仑通态自动化软件科技有限公司

【5】MCGS高级教程．北京昆仑通态自动化软件科技有限公司

【5】赵钦新．工业锅炉安全经济运行［M］．北京：

中国标准出版社，2003