畢業設計論文-基于組態軟件的雙儲液罐水位控制系統監控系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 MCGS 軟件系統包括組態環境和運行環境兩個部分。組態環境相當于 一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統。運行環境則按照組態環境中構造的組態工程， 以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。兩部分互相獨立， 又緊密相關，如圖 1所示。 圖 1 MCGS 軟件系統結構圖 15 運用 MCGS 建立運行程序的一般過程 (1) 啟動 McGs 組態環境，建立工程項目。 (2) 進行設備配置。設備配置的目的是實現上下位機通訊，即實現計算機與智能 儀表 之間的連接。通過設備窗口配置數據采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。 (3) 構造數據庫。在實時數據庫窗口建立新的數據庫文件。要求與設備要求的數據庫一致。該窗口定義不同類型和名稱的變量，作為數據采集、處理 、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。 (4) 制作圖形畫面，在用戶窗口實現。主要用于 設置 工程中人機交互的界面，諸如：生成水位變化的動畫顯示畫面、報警輸出、數據與曲線圖表等。 (5) 在主控窗口建立新工程。主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態操作包括：定義工程的名稱， 編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟 動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。 (6) 定義動畫鏈接。動畫鏈接是將動畫與數據庫變量建立聯系， 當數據庫變量發生改變時動畫就可以表現出來。即當水箱中水位發生變化時，動畫可以適時顯示。 (7) 運行與調試。當以上步驟完成以后，先進行組態檢查通過后就可以進入運行環境調試。 水箱水位控制系統的設備組成 雙儲液罐水位控制系統 由上位機和智能調節儀兩部分組成。上位機由四個畫面組成。實時數據采集，歷史數據記錄，運行動畫，通訊狀態組成。 MCGS 通過設備驅動程序與外部 設備進行數據交換。包括數據采集和發送設備指令。設備驅動程序是 DLL(動態連接庫 )文件，設備驅動程序中包含符合各種設備通訊協議的處理程序，將設備運行狀態的特征數據采集進來或發送出去。 MCGS 負責在運行環境中調用相應的設備驅動程序，將數據傳送到工程中的各個部分。完成整個系統的通訊過程，設備關系如圖 2所示。 下位機由宇光 AI808 智能儀表構成，實現對水位數據的采集和控制。宇光一智能儀表是利用 RS232／ RS485 和上位機進行通訊的人工智能工業調節器，該設備構件用于 MCGS 操作和通過串行 I=I 讀寫儀表的數據。根 據實際應用的需要來正確設置儀表的各項參數，也可通過本構件的設備命令設置儀表的部分參數。 圖 2 上下位機組成結構圖 16 屬性 設置 要 使 MCGS 能正確操作宇光 —— 智能 儀表 ，先設置該構件的屬性 ： (1) 儀表的地址，必須和儀表 Addr 參數設置一致。 (2) 用于設置儀表的輸入范圍。 (3) 設置儀表的 SV 值方式，不設置 SV 值表示只讀 SV 值，自動設置 SV值表示寫 SV。 (4) 設置儀表的 OP 值方式，不設置 OP 值表示只讀 OP 值，自動設置 OP值表示寫 OP。 (5)設 置 數據 的小數點位置，必須和宇光儀表的小數點位置參數一致， 因字光儀表在通訊過程中傳遞的數據不帶小數點，上位機通過此參數設置值來確定數據的大小。 設備 命令 宇光 —— 智能儀表可通過設備命令實現其全部通訊功能，其命令格式如下 L8： Read (Cmd， PV， SV， OP， dat)：讀取儀表的 PV 值， SV 值， OP 值， Dat值， Cmd 為命令代號， PV 為存儲讀取的 PV 值的變量， SV 為存儲讀取的 SV 值的變量， OP 為存儲讀取的 OP 值的變量， Dat 為存儲讀取的 Dat 值的變量， Dat 值的含義由 Cmd 的值決定。 Write(Cmd， Dat)：寫儀表的 Dat 值命令， Cmd 為命令代號， Dat 為寫入的數據， Dat 值的含義由 Cmd 的值決定。 Cmd 的值需要根據試驗結果進行標定和修正。 Cmd 的值 包括： SV／ SteP(上限報警 )、 HlAL(給定值／程序段 )、 LoAI (下限報警 )、 dHAL(正偏差報警 )、 dl AI (負偏差報警 )、 dF(回差 )、 CtrL(控制方式 )、M50(保持參數 )、 P(速率參數 )、 t(滯后參數 )、 CtI(控制周期 )、 Sn(輸入規格 )、diP(小數點位置 )、 dlL(下限顯示值 )、 dIH(上限顯示值 )、 CJC(冷端補償 )、 Sc(傳感器修正 )、 oP1(輸出方式 )、 (oPl 輸出下限 )、 oPH(輸出上限 )、 CF(系統功能選擇 )、 Baud(波特率／程序運行控制字 )、 Addr(通訊地址 )、 d1 (數字濾波 )、 run(運行參數 )、 Loc(參數封鎖 )等。 設備命令的實現方法 MCGS 運行策略的設備操作構件實現，具體操作如下： 17 (1) 在運行策略中新建一個用戶策略； (2) 在策略工具箱中選取設備操作構件； (3) 在設備操作構件的屬性頁選取執行指定設備命令，在其后的輸入框中輸入設備命令，即在腳本程序中執行如下函數實現 SetDevice(DevName，Devop， CmdStr)：按照設備名字對設備進行操作。 設備調試 設備調試在 “ 設備調試 ” 屬性頁中進行， 以檢查和測試模塊是否正常工作．在進行調試前，要先接好模塊電源和串行通訊線，把模塊地址、波特率和各種參數設置正確、 Addr 參數必須和模塊地址一致， 串口號、波特率、數據位位數、停止位位數、校驗方式必須和父設備的設置一致， 打開主機即可調試。 (注意：對通訊狀態通道調試時， 通道值一列顯示設備通訊狀態， 0表示通訊成功， 1 表示通訊失敗。對模擬量輸入通道調試時，通道值一列顯示模擬量輸入通道的實際測量值。對模擬量輸出通道調試時，通道 值一列輸入要輸出的值。 ) 采用 MCGS 開發雙儲液罐水位控制系統結語 采用 MCGS 開發 雙儲液罐水位控制系統 ，是模擬現代工業生產過程中對液位進行測量、控制，觀察其變化特性，研究過程控制規律的試驗系統，具有過程控制的動態過程一般特點 (大慣量、大延時、非線性 )。經過長期實驗， 運行穩定，數據采集準確可靠，為理論分析過程控制實驗的實現奠定了基礎。 第三章 雙儲液罐水位控制系統的硬件組成及設備的選擇 水箱對象 對象由水罐、水 泵、調節閥、出水閥幾部分組成。 ．水箱 水箱是儲藏水的容器，假定水箱高 3m，上限為 ，下限為 。 . 水泵 水箱里面的水是靠水泵從水源抽水而來的。水泵采用單相泵（帶電容），正常時額定電壓為 220V（電源電壓不得低于 10%，一面燒毀電機） 調節閥 18 采用 ZAZP 電動閥， ZAZP 電動精小型單座、套筒調節閥是 DKZ 型電動單元組合儀表中的執行單元，它是生產過程自動調節系統中的重要環節之一。它以電源為動力接受統一的標準信號 0～ 10mA 或 4～ ，將此轉為與輸入 信號相對應的上下位移，自動地操縱閥門，改變閥門的開啟程度，從而達到對工業介質流量、壓力、溫度和液位等參數的自動調節。因而廣泛應用于化工、石油、冶金、電站和輕紡等工業生產過程的自動調節和遠程控制。 本系列產品有標準型、波紋管密封型、夾套保溫型等多種品種。產品公稱壓力等級有 、 、 ；公稱通徑范圍 DN20～ 400。 出水閥 采用 ANSI Class 150～ 2500Lb 出水閥，工作溫度≤ 600℃的石油、化工、火力電站等各種工況的管路上，切斷或接通介質。適用介質為：水、油 品、蒸汽等。操作方式有：手動、齒輪傳動、電動、氣動等。 水位、溫度檢測與控制設備 水位傳感器 為了監控水箱的水位，必須依靠一定的檢測設備第微毫 水箱水位這個重要參數進行檢測。在這里選用 ST2020GP4BM1B2 型擴散硅壓力傳感器，量程為，當水位為 3m，輸出電流為 20mA，當水位為 0m 時，輸出電流為 4mA。 溫度變送器 為了監控水箱的溫度，必須依靠一定的檢測設備對水箱溫度這個重要參數進行檢測。在這里采用 KZW 系列溫度變送 器 KZW 系列溫度變送器 簡介： 一、用途： KZW 系列溫度變送器采用先進的集成電路模塊技術組成，可與熱電偶溫度傳感器（或熱電阻溫度傳感器）配合，使 mV（或電阻）信號變成標準的電流或電壓信號進行傳輸。可廣泛適用于電力、石油、建材、科研等行業的溫度測量。 二、特點： （或熱電阻）溫度變送器是與傳感器組成一體，使用極為方便。 ，一體化熱電阻傳感器在現場只須使用二線制。避免了因導線質量，在長距離傳輸中引起的誤差，提高了工程的質量。因此，簡化了工 程，降低了工程造價。 、放大器、電壓調整器、 V/I 變換器、 19 電壓反向保護功能、傳感器開路報警功能、變送器限流保護功能、輸出恒流特性、線性校準功能。 熱電阻溫度變送器內設 R/V 變換器、放大器、 V/I 變換器、電壓反向保護功能、傳感器開路報警功能、變送器限流保護功能、輸出恒流特性、線性校準功能。 ，且量程調整與零點調整互相獨立。 ，使之安全可靠工作。 ，全面采用表面貼裝工藝。 三 、主要技術特點： ：熱電偶（ K、 E、 S）；熱電阻（ Pt100、 Pt1000 、 Cu50 、 Cu100）。 ： 420mADC,與被測溫度呈線性關系，二線制傳輸； 1— 5V， 0— 5V，0— 10V， 0— 10mA,0— 20mA 與被測溫度呈線性關系，三線制傳輸。 ： — 200℃ 1600℃ (根據所選的熱電阻或熱電偶 ) ： 177。% ， 177。% ： 24VDC（ 12V32VDC） ： 25mADC輸出信號 21mADC。 ：電流輸出 ≤500Ω ，電壓輸出 ≥1KΩ 。 ：熱電偶溫度變送器內部配有冷端補償器，熱電阻溫度變送器輸入可由用戶選擇二線制或三線制。 ： ： 50g A.⑴ .根據用戶要求按線路圖接線。 ⑵ .根據用戶要求按分度表列出溫度值，熱電阻值，電流值三者的對應值。 ⑶ .用電阻箱逐點進行校驗。 產品精度為 177。% ， 177。% 。 B．檢驗輸入信號斷路限流保護功能和上限報警功能。 25mADC電流表指示 21mADC C．檢驗輸出 恒流特性：改變 250Ω ，使之在 0— 500Ω 之間變化。 誤差 % 2．熱電偶溫度變送器（輸出二線制） A． ⑴ .按線路圖接線。 ⑵ .根據用戶要求按分度表列出溫度， mV，電流三者對應值。 ⑶ .測出測試現場的溫度值，查出對應的 mV 值 X（冷端補償值） ⑷ .每個測試點扣除 X 值，即為對應的溫度和電流值。 產品精度為： % B．檢驗輸入信號斷路限流保護功能和上限報警功能。 25mADC電流表指示 21mADC C．檢驗輸出恒流特性：改變 250Ω ，使之在 0— 500Ω 之間變化。 誤差： % 配電器的作用是為水位傳感器提供 24V 電源，同時將水位傳感器與計算機接口進行了電氣隔離，提高了系統的可靠性，配電器的型號為 DFP2100。 20 穩壓電源 穩壓電源為配電器、水位傳感器、智能模塊、接觸器提供 24V 工作電源。穩壓電源的型號為 DFY3110，最大輸出電流為 10A。 接觸器 由于 PLC 的輸出觸點容量較小（電流小于 2A），一般不能用于直接控制交大功率的電氣設備，故需要外加接觸器，以便能夠對水泵進 行控制。這里選用 CZ1840型直流接觸器，其觸頭額定電壓為 440V，額定電流為 40A，吸引線圈電壓為 24V。 電加熱器 因為要對水的溫度進行控制，可以通過電加熱器的通斷進行控制。這里采用散熱式電熱器。 I/O 接口設備 顯然系統有 4路模擬量輸入（ AI）， 4路開關輸出（ DO）。可以選用研祥 PCL818L多功能板卡作為 I/O 接口設備。 PCL818L 簡介： PCL818L 是為 IBM 或其他兼容計算機設計的一款高性能、高速多功能數據采集卡。 PCL818L 具備所有數據采集卡的功能，例如， A/D ， D/A 轉換， DIO 和定時 /計數器，本卡的高規格使其在需要高速采集的情況下得到廣泛應用。