基于组态王的水箱液位控制系统a

第一篇：基于组态王的水箱液位控制系统a

水箱液位控制系统

１.引言

自动化软件在自动化产品的研发过程中有着举足重轻的地位，尤其在科学技术飞速发展的今天，自动化软件的应用越来越受到人们的重视。本文采用的自动化软件是北京亚控公司出品的组态王6.51，本文利用组态王强大的组态功能和友好的人机界面实现了对供水系统中水塔和储水箱的实时监控，并且具有一定的工程应用价值。

２.系统需求分析及其方法论证

2.1系统需求分析

为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。

2.2系统方案论证

整个供水系统可以抽象为水塔和主水箱两个容器的液位控制。水塔的水来自地下水，主水箱的液位由水塔的水泵和主水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。

系统通过智能模块将液位的检测量采集到组态王对应变量中,由组态王统一管理给出系统各部分运行趋势、报表及报警事件,并通过与给定的液位设定比较来控制入水量，从而使液位保持在一定的范围之内。

本系统假定主水箱满液位为100，而水塔容量相对于主水箱来说应该大很多，为了明显起见，我们选水塔容量为500.当水塔液位低于100时水塔进水，主水箱液位低于20时水塔自动供水，高于90时供水关闭。由于工业用水和生活用水的需求相差比较大，所以给他们设定了不同的流速，并且它们的使用时随机的，顾没有对两储水罐的出水阀进行自动控制。应运程序代码如下: if(本站点泵==1){本站点控制水流=8;

本站点水塔=本站点水塔-8;本站点主水箱= 本站点主水箱+8;} else

{本站点控制水流=0;本站点水塔=本站点水塔;本站点主水箱= 本站点主水箱;}

if(本站点阀门1==1){本站点控制水流1=5;

本站点主水箱= 本站点主水箱-5;} else

本站点控制水流1=0;if(本站点主水箱>90)

本站点泵=0;if(本站点主水箱<20){本站点泵=1;本站点控制水流=8;

本站点水塔=本站点水塔-8;本站点主水箱= 本站点主水箱+8;}

if(本站点水塔<100){本站点水泵1=1;本站点控制水流2=10;本站点水塔=本站点水塔+50;}

if(本站点水泵1==1){本站点控制水流2=10;本站点水塔=本站点水塔+50;}

if(本站点水塔>450){本站点水泵1=0;本站点控制水流2=0;本站点水塔=本站点水塔;} 3.系统监控界面设计

3.1监控中心画面

监控画面包括了供水系统各功能块的组态和一些相关仪表的显示以及操作相关的按钮等。操作人员通过主控按钮可以很方便的对系统进行查看和管理。

图1.监控中心画面 3.2报警系统画面的建立

水塔和主水箱都设置了报警，其中主水箱低报警值是20，高报警值是90，高高报警值是100。水塔只有一个低液位150报警。在系统运行过程中，可以随时查看报警记录。报警窗口如图2所示：

图2.报警系统画面

3.3趋势曲线的建立

趋势曲线用来反映数据变量随时间的变化情况，趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。在画面程序运行时，实时趋势曲线随时间变化自动卷动，以快速反应变量的新变化。时间轴不能回卷，不能查阅变量的历史数据。历史曲线可以完成历史数据的查看工作，但它不会自动卷动，而需要通过带有命令语言的功能按钮来辅助实现查阅功能。本系统的实时曲线和历史曲线分别如下所示：

3.4数据报表及其打印保存

在报表画面中可以实时查看各参数变化情况，操作人员可以通过打印预览和打印按钮来打印报表，同时报表具有实时保存数据的功能，保存文件的名称为保存数据时的时间值，本系统的数据文件保存在当前工程目录下，文件格式为Excel。所用到的代码为：

string filename;

filename=InfoAppDir()+“实时数据文件”+

StrFromReal(本站点$年, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$月, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$日, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$时, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$分, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$秒, 0, “f”)+

“.xls”;

ReportSaveAs(“数据报表”,FileName);

数据报表界面如图5所示：

3.5数据词典设计

在数据词典中可以定义变量，以便与画面相关联。这些变量包括I/O变量和内存变量等。本系统的数据词典部分变量如图7所示

图７.数据词典

4.心得体会

经过事先对组态王的一些书面和视频资料的学习和了解，我对组态王的设计方法有了初步的认识，这对我以后的系统设计中起了很大的作用。刚开始设计系统时遇到了一些问题，比如水管流动，液位控制，程序的修改以及按钮的设计等，但在我的学习和修改中这些问题都被一一解决了，有些部分还得到了很好的改进，我想这个水箱液位控制系统应该完善了很多。从组态王软件设计中我学到了很多，学到了图形的建立，程序的设计，模块化的修改和定义语言，我相信这次实训会给我以后的学习中带来很大的收获。

第二篇：水槽液位控制系统课程设计报告

摘要

本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析，FX2系列可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。

关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制

一、设计任务...............................................................................3

二、实验目的...............................................................................3

三、实验方案...............................................................................3

四、实验过程...............................................................................4 实验总结......................................................................................17 参考文献......................................................................................18 附录..............................................................................................19

一、设计任务：

（1）液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。

（2）通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。

设计要求

(1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。

(2)运用组态软件，正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。

二、实验目的：

（1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。（2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。（3）能根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。（4）能运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。（5）控制要求超调量小于等于4%，峰值时间不超过30s。调节时间越短越好。

三、实验方案：

整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成。在本次控制系统中控制器为计算机，采用算法为PID控制规律,调节器为电磁阀，测量变送为HB、FT两个组成，被控对象为流量PV。结构组成如下图2.2所示。

当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道将水送到上水箱，由HB返回信号，是否还需要抽水到水箱。若还需要（即水位过低），则通过电磁阀控制 流量的大小，加大流量，从而使下水箱水位达到合适位置；若不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小。其整个流程图如图2.1所示。

图2.1 液位单回路控制系统图

过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。本次设计为流量回路控制，即为闭环控制系统，如下图2.2.SP_PV1计算机控制器电动调节阀PV管道流量检测传感器

图2.2 液位单回路控制系统框图

四、实验过程：

• 在组态王中，我们所建立的每一个组态称为一个工程。每个工程反映到操作系统中 是一个包括多个文件的文件夹。工程的建立则通过工程管理器。

• 点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王6.5*”---〉“组态王6.5*”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口

• 搜索：单击此快捷键，在弹出的“浏览文件夹”对话框中选择某一驱动器或某一文件夹，系统将搜索指定目录下的组态王工程，并将搜索完毕的工程显示在工程列表区中。• 删除 ：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键删除选中的工程。• 属性： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键弹出工程属性对话框，可在工程属性窗口中查看并修改工程属性。备份工程备份是在需要保留工程文件的时候，把组态王工程压缩成组态王自己的“.cmp”文件。• 第一步：创建新工程

• 第二步：定义硬件设备并添加工程变量。添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量.包括内存变量和I/O 变量 • 第三步：制作图形画面并定义动画连接

• 按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。• 第四步：编写命令语言。通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。• 第五步：进行运行系统的配置。对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。

• 第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。

1水泵的动画连接及其程序编写

2水管的动画连

3启动按键的定义

4停止按键的定义

5历史曲线的按键定义

6实时曲线的定义

7报警按键定义 命令语言

• 组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。

• 命令语言的句法和Ｃ语言非常类似，可以说是Ｃ的一个简化子集，具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL 函数和系统函数。命令语言分类

• 应用程序命令语言：可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。如果希望周期执行，还需要指定时间间隔。

• 热键命令语言：被链接到设计者指定的热键上，软件运行期间，操作者随时按下热键都可以启动这段命令语言程序。

• 事件命令语言：规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。

• 数据改变命令语言：只链接到变量或变量的域。在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定 义的变化灵敏度时，它们就被触发执行一次。

• 还有自定义函数命令语言，画面、按钮命令语言 实现画面切换功能

• 利用系统提供的“菜单”工具和ShowPicture()函数能够实现在主画面中切换到其他任一画面的功能• ShowPicture(“3实时曲线”);趋势曲线 • 趋势曲线用来反应变量随时间的变化情况.趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。

应用程序

if(本站点开关转换==1){本站点Ti=8;本站点Kp=15;本站点Td=10;if(本站点电机==1 &&本站点开关==0){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点 ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==1 &&本站点开关==1){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500+本站点水流;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk-本站点水流;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==0 &&本站点开关==1){本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点水箱液位=本站点水箱液位-本站点水流;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;if(本站点水箱液位<1)本站点水流=0;}} if(本站点开关转换==0){if(本站点电机==1 &&本站点开关==0){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==1 &&本站点开关==1){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500+本站点水流;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk-本站点水流;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==0 &&本站点开关==1){本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点水箱液位=本站点水箱液位-本站点水流;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;if(本站点水箱液位<1)本站点水流=0;}} if(本站点Uk<=1)本站点uk=本站点Uk*100;else 本站点uk=100;if(本站点电机==0)本站点Uk=0;if(本站点水箱液位>本站点Sp)本站点水箱液位=本站点水箱液位-本站点水流;实验总结

通过此次设计，我掌握了流量单回路控制系统的构成。知道它最基本的部分有控制器、调节器、被控对象和测量变松组成。

并且学会了如何去设计一个过程控制系统，掌握了基本的设计步骤。了解到，一般情况下，它都要经过一下几个步骤：认知被控对象、设计控制方案、选择控制规律、选择过程仪表、选择过程模块、设计系统流程图和组态图、设计组态画面、设计数据词典等，直到最后的动画链接成功，并达到控制要求。经过以上步骤，我对整个过程控制系统的设计有了很深的体会，也学会了很多与设计相关的知识。

对组态王软件也有了很大的了解，学会了初步的应用。认识到了组态王的一些应用情况，组态王软件的组成与功能，其应用程序项目如何建立，数据词典如何建立，动画如何进行链接，命令语言程序如何编写，趋势曲线如何建立，还有I/O设备的配置和组态网络的建立等等一系列与组态王软件应用相关的知识。

在这次课程设计中也遇到了不少麻烦，不过经过老师的辅导大部分问题都得到了解决，总的来说，这次设计是一次收获很大的设计，学到了很多教学中学不到的东西，对我的动手能力有了很大的帮助。同时也要感谢老师对我们这次课程设计的指导，让我们获益匪浅！

参考文献：

[1]邵裕森,戴先中.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003 [2]崔亚嵩.过程控制实验指导书（校内）

[3]廖常初.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.2007 [4]吴作明.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.20077.[5]求是教仪.过程控制实验装置实验指导书.杭州：浙江求是科教设备有限公司，2004 [6]邵裕森.过程控制工程.北京：机械工业出版社，2000 [7]俞全寿.过程自动化仪表.北京：化学工业出版社，2000

附录

第三篇：加油站液位仪

加油站液位仪—青岛海工智能科技

有限公司

青岛海工智能科技有限公司是专业的加油站液位仪供应商,其自主开发的海工加油站智能管理系统,由液位探针、终端控制台、网络等组成,经管理软件,实现加油站油罐的液位安全监控和计量,是一种安全环保的智能管理系统.探针特点: 安全：该产品采用本安型设计，已通过国家PCEC认证中心EXia II BT4级防爆认证； 精确：产品采用磁致伸缩原理进行高速数字化设计，通过国际高精度的自动标定系统进行标定，使液位测量精度达到±0.5mm；

稳定：采用数字化数据采集，通过EIA-485协议与控制台进行数据交换，抗干扰能力更强，数据采集量更精准、更快捷；

环境温度（-40℃-70℃）影响测量误差＜0.2mm，高速：单罐巡检速度1.5秒钟；

耐用：采用无缝不锈钢管全封闭设计，耐油、耐老化，寿命更长。

控制台:

一、产品简介

1.1 概述：

MC-10触摸式控制台是为加油站、油库油罐液位自动计量系统而专门设计的自动化产品。可24小时实时监控1～8个油罐的油高、水高、温度、体积等基础参数，用图形和比例的方式动态显示油位和水位的动态变化；自动实现高低液位报警、温度高低报警；支持人工卸油、交接班、容积表导入导出、各种记录查询；协议开放，数据上传至中控系统，支持数据网络上传至管理中心；真正做到油品的进销存自动化管理，成为用户油品精细化管理的好帮手！

MC-10触摸控制台实现人机界面人性化操作，采用全中文的操作界面，界面操作灵活简捷，按照使用说明手册的操作步骤轻松实现油品的自动化管理。

1.2主要指标：

◇外形尺寸(长×宽×高)：280×230×120（mm）◇供电电压：交流 120V～260V 50Hz ◇工作环境温度：-20℃～+60℃ ◇液晶屏尺寸：5英寸 ◇显示方式：中文+图形 ◇监控油罐数量：1～8个 ◇数据传输：RS-232 ◇报警灯：红色为电源指示灯，上电后常亮；蓝色为报警指示灯，只有报警时才点亮。1.3环境要求: ◇安装场所必须为办公安全区内；

◇室内壁挂式安装，远离火源、气源等危险隐患； ◇保证电源接地良好。

二、软件操作

2.1软件功能: MC-10触摸式控制台实现人机中文界面操作，管理功能更加人性化、合理化，其主要功能如下：

◇探针的通讯线缆直接连接到控制台，可实时巡检1-8个油罐的基础测量参数； ◇中文界面、动态图文显示，实时监测油罐的油高、水高、温度和体积；

◇当液位、温度达到设定的报警参数时，控制台发出声光报警，为用户及时提供报警数据； ◇预设卸油高度预警，防止溢油，预设水高预警，防止带水付油。

◇权限管理：加油站值班人员可查看动态罐存信息；管理人员可设置油罐管理参数，查看各种信息和数据管理；维护人员可进行系统参数设置和维护。◇参数设置：设置油罐参数、进油参数和其它管理参数。

◇多罐自动监测：可同时监测1—8个油罐的参数并实时读取；

◇自动计量功能：实时显示油罐的油位、水位、温度，罐存量，实现人工卸油。用图形和比例的方式动态的显示油位和水位的变化；

◇容积表编辑：计算机编辑的容积表可自动导入，具有罐容表导入、导出、备份功能； ◇报警功能：油位高低报警，油位高低预警，水位高报警，油温高低报警。

查询各种报警。

◇记录和查询：库存记录，进油记录，各种报警记录，交接班记录 ◇板载1个RS-232串行通讯端口，数据上传至中控系统或电脑系统； ◇预留网络接口，具备网络上传功能，实现油品进、销、存数据上传；

◇网络上传功能，通过宽带、电话方式直接进入网络系统，实现数据上传。为加油站和石油公司的进、销、存管理提供方便条件。◇软件升级方便，通过联网升级或U盘升级。

地址:青岛市鞍山一路88号 电话:0532-83721160 手机:*** http://www.xiexiebang.com

第四篇：基于PLC和组态王的搬运机械手控制系统的设计

基于PLC和组态王的搬运机械手控制系统的设计

首先分析了搬运机械手控制系统的要求，然后进行了可编程控制器I / O点的分配、编写了PLC控制程序、绘制了原理图;同时，实现了PLC与上位计算机组态王软件的通讯、设备的连接与配置、数据库的构造、图形界面的设计和动画连接的建立等;最后运行系统并调试成功。本设计利用工控组态软件实现对搬运机械手的运行过程进行监控和管理，这对提高生产过程的自动化控制水平有着重大的意义。

引言

随着我国社会主义市场经济的发展，现代工业日新月异，流水生产线已基本普及，人工搬运或包装货物和产品不仅耗时费力，而且在环境恶劣、无法作业的条件下依然动用人工去作业已然不太现实。因此，传统的工作方式必然不能适应我国社会主义市场经济的快速发展，自动化生产模式则应运而生，而机械手自动化控制的研究与应用对实现自动化生产有着巨大的意义。

利用PLC 控制实现机械手的精准、快速地进行货物的搬运、移动、打包和分拣等繁琐或有害人体的工作，劳动强度得以大大减轻，生产的自动化程度也得到大幅度提高，并且机械手完全可以代替人工在环境恶劣、工人无法作业或有特殊要求的场合完成既定的工作任务。因此，利用组态软件可实现远程控制、可视画面同步和实时监测从而构成一个集动作控制、过程监测与控制的网络化、智能化、综合化、组态化的机电一体化自动控制，在我国现代化工业发展进程中将起到巨大的推动作用。系统的控制要求

搬运机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸、气夹等机械部件组成;电气方面有步进电机、步进电机驱动器、传感器、开关电源、电磁阀等电子器件组成。其结构示意图如图1 所示。

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图1 搬运机械手示意图

机械手转盘部分由直流电机驱动，升降和伸缩部分由步进电机驱动，夹紧部分由气泵和电磁阀控制。

机械手的工作过程为: 从原点开始，按下启动按钮，系统初始化，气夹正转，到位后机械手下降，下降到底时，碰到下限位开关，下降停止，同时机械手夹紧;夹紧后机械手上升，上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止;基座正转，到位后机械手右移，右移到位时，碰到右限位开关，右移停止;机械手下降，下降到底时，碰到下限位开关，下降停止;同时气夹电磁阀断电，机械手放松，放松后，机械手上升，上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止;机械手开始左移，左移到位时，碰到左限位开关，左移停止，基座反转，到位后回到原点位置。至此，机械手经过12 步动作完成了1 个动作周期。系统的PLC 控制部分设计

2．1 PLC 输入输出点分配

2．1．1 控制系统输入输出

控制系统输入输出分配如表1 和表2 所示。

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表1 可编程序控制器(PLC)输入点

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表2 可编程序控制器(PLC)输出点

2．1．2 PLC 外部接线图的设计

PLC 外部接线图如图2 所示;气夹电机接线图如图3 所示;基座电机接线图如图4 所示

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图2 PLC 外部接线图 点击图片查看大图

图3 气夹电机接线图 点击图片查看大图

图4 基座电机接线图

2．2 系统的顺序功能图

系统的顺序功能图如图5 所示

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图5 系统的顺序功能图 组态部分的设计

在本设计中，交通信号灯监控系统的监控软件采用了北京亚控公司的Kingview6． 5 组态王软件。

3．1 定义I /O 设备

首先双击工程浏览器左侧大纲项“设备 COM1”，弹出串口设置对话框，如图6 所示。

要用www.xiexiebang.com组态软件进行实时监控首先要完成通讯连接，组态王通讯参数应与PLC 的通讯参数设置保持一致。由于本系统是PLC 与组态王间进行通讯，因此将PLC 的生产厂家、设备名称、通讯方式等填入相应的对话框即可。

在本设计中采用的是三菱FX 系列可编程控制器，当使用RS232 与上位机相连时，PLC 与组态王连接的I /O 设备的缺省与推荐设置如表3 所示。按照表3 中给定参数设置串口设置对话框

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图6 串口设置对话框

表3 I /O 设备的通讯参数

然后选择工程浏览器左侧大纲项“设备 COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”，选择PLC 三菱FX2 系列产品中“编程口”，如图7 所示。

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图7 设备配置向导对话框

单击“下一步”，为外部设备取一个名称，输入“PLC”，再单击“下一步”，为设备选择连接串口;假设为COM1，单击“下一步”，填写设备地址为“1”，单击“下一步”，设置通信故障恢复参数(一般情况下使用系统默认设置即可)，单击“下一步”，弹出“设备配置向导—信息纵览”。请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。

3．2 构造数据库

要在组态王中知道外部设备的状态，以及能够输出控制信号到机械手，需要建立相应的变量。建立完成的数据库如图8 所示。

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图8 构造好的组态王数据库

然后是动画连接，接着是脚本程序的编写。

3．3 脚本程序的编写

1)事件命令语言的编写。在组态王工程浏览器窗口左侧选择命令语言目录中的“事件命令语言”，在右侧双击新建图标，则出现“事件命令语言”对话框，在“事件描述”中输入“停止按钮= = 1”，在“发生时”语言编辑区域输入: 停止标志= 1;运行标志= 0;∥本站点 复位按钮= 0;∥本站点 启动按钮= 0;单击右下方的“确认”按钮，则完成第一段事件命令语言的编写。

类似可编写“复位按钮”“下降”“启动按钮”“横轴回缩”的事件命令语言。2)应用程序命令语言的编写。在组态王工程浏览器窗口左侧选择命令语言目录中的“应用程序命令语言”，双击右侧图标，则出现“应用程序命令语言”对话框，在这里编写机械手动画的主要控制程序。在“运行时”栏里输入: if(运行标志= = 1){ if(次数＞ = 0＆＆ 次数＜ 50＆＆ 下降= = 1){ 机械手y = 机械手y + 2;次数= 次数+ 1;} if(次数＞ = 50＆＆ 次数＜ 60＆＆ 气夹电磁阀 = = 1){ 次数= 次数+ 1;} if(次数＞ = 60＆＆ 次数＜ 110＆＆ 上升= =1)3．4 运行和调试

进入组态王运行系统。显示出组态王运行系统画面(如图9 所示)，达到了预期的目标。

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图9 搬运机械手的组态界面 结论

设计综合了计算机和PLC 的长处: 计算机作为上位机提供良好的人机界面，进行全系统的监控和管理，PLC 作为下位机执行可靠有效的分散控制。监控系统不仅可以接受多种由PLC 发出的控制信号，亦可向PLC 发出各种命令信号，还可以与PLC 之间进行各种状态数据的传输。基于组态王的搬运机械手的PLC 控制系统的设计正确，实现了搬运机械手的自动控制，加强了远程监控的能力，提高了控制系统的准确性和稳定性。

第五篇：组态王紫金桥--输煤控制系统工艺分析

控制系统综合实验

第1章 输煤控制系统工艺分析

1.1 输煤控制系统的目的

在我国大型热电厂中所采用的绝大部分燃料是燃煤。由于煤产地与电厂间地理位置或地域不同，就需通过汽车、火车、或轮船把煤运往火电厂煤厂，通过由卸煤系统、堆煤系统、上煤系统和配煤系统等组成的输煤程控系统输送到指定的煤仓或煤筒。火电厂输煤控制系统的主要任务就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以达到按时保质保量为机组（原煤仓）提供燃煤的目的。整个输煤控制系统是火电厂十分重要的支持系统，它是保证机组稳发满发的重要条件。基于输煤控制系统在整个火电厂中的重要性，且煤场面积大、工作环境恶劣、人工作业通讯难以畅通，利用组态王及其他先进技术实现其控制功能。

1.2 输煤控制系统的组成

输煤控制系统由原煤仓，往复给煤机，皮带机、拉线开关，电磁分离器，滚轴筛，缓冲滚筒，碎煤机和犁煤器组成。

输煤程控系统是实现输煤过程自动化的计算机控制及监视系统。可以实现皮带自动上煤、自动配煤、计算机监控管理、画面参数提示、语音报警、报表自动打印等功能。能够实现对整个输煤系统包括皮带机、除铁器、犁煤器、跑偏信号、打滑信号、拉绳信号、堵煤信号、煤位信号在内的多套装置、信号的控制与监测包括：输煤运行方式选择（自动控制、集中手动控制、就地手动控制），皮带机启停。给煤机及除铁器启停，除尘器的启停，自动配煤加仓，设备故障报警、联锁保护，现场信号采集、处理与显示。

1.3 输煤控制系统概述

输煤系统的主要任务是由料斗和皮带的传递将煤由贮煤场输送到配煤场，由给煤机给煤，再经由皮带机传送到锅炉。火电厂输煤程控系统主要控制的对象包括：给煤机、三通挡板、皮带机、碎煤机、除铁器、犁式卸煤器等设备。在此次设计中主要概述了输煤系统的卸煤和上煤的皮带传输控制。系统总体设计先进可靠，设备选型合理，监控功能齐全，投资少、操作简单、实用性强，能提高电厂输煤系统的综合自动化水平，改善劳动条件，提高劳动生产率和安全经济运行水平。

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第2章 输煤控制系统设计

2.1 输煤控制系统仪表的选择

编程控制器（简称PLC）由于其将系统的继电器技术，计算机技术和通信技术融为一体，以其可靠性高，稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等众多优点，广泛应用于工业生产过程和装置的自动控制中。PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。设置性能完善、质量可靠、技术先进的可编程控制器PLC控制皮带运输机监控系统，可以实现高自动化的皮带机群的集中控制及保护。此次课程设计的课题内容即为输煤控制系统，.煤在配煤场经碾碎去渣和铁硝石，由给煤机给煤通过一系列过程传送进锅炉，方案要求用一台PLC控制卸煤、给煤，PLC与PC之间不通讯。系统具备很多自动化控制的功能：(1)系统启动前各台设备预警;(2)地面输煤生产线上各设备按逆煤流方向顺序延时起动,按顺煤流方向顺序延时停车;(3)输煤线上任一设备因故障或其它原因停车时,来煤方向各设备立即停车,顺煤方向顺序延时停车,以避免堆煤,减少皮带压煤;(4)在紧急情况下,任一设备都可通过现场急停按钮实现紧急停车;(5)对各台设备的运转状态实时自动检测,并将信息传输给PLC;(6)各台设备的运转情况及故障报警等信息都可以在总控室由显示灯显示出来。

可编程控制器是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。

PLC的特点：

1.可靠性高，抗干扰能力强； 2.配套齐全，功能完善，适用性强； 3.易学易用，深受工程技术人员欢迎；

4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造； 5.体积小，重量轻，能耗低。2.2 输煤控制系统传感器的选型

现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。

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当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

传感器选择的原则：

1.根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

2.灵敏度的选择 3.频率响应特性 4.线性范围 5.稳定性

6.精度

7.对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。2.3 控制方案分析

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

1.比例（P）控制：

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。

2.积分（I）控制：

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间

控制系统综合实验 的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

3.微分（D）控制：

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。2.4 输送机的选择

带式输送机是连续运输机中效率最高、使用最普遍的一种机型。在我国建设的大、中型燃煤火力发电厂中，从受卸装置向储煤场及锅炉原煤仓输煤所用的运送设备，主要就是带式输送机。

带式输送机是以挠性输送带作为物料承载物件和牵引构件的连续输送设备。根据摩擦原理，由驱动滚筒带动输送带，将物料输送到所需的地方。带式输送机与其他类型的输送设备相比，具有良好的性能，在连续装载的情况下能连续运输，生产率高，运行平稳可靠，输送连续均匀，工作过程中噪音小，结构简单，能量消耗小，运行维护费用低，维修方便，易于实现自动控制及远方操作等优点，因此，在输煤运行中得到于广泛的应用。

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第3章 基于组态王的输煤控制系统监控程序设计

3.1 主控界面

图3-1 主控界面图像

3.2 趋势界面

图3-2 历史曲线运行前的图

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图3-3 历史曲线运行后的图

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第4章 结论与体会

通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。

在课程设计中我充分的应用了课本的基础知识，把所学的知识应用到实践中，补充了一些知识的不足。在设计的过程中遇到的问题，能通过老师的帮助和自己的努力基本了解组态王的软件的使用，了解输煤控制系统的基本原理，我了解到先进技术的重要性。

总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个很大的提高。

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参考文献

[1]鲍林．PLC在放电厂输煤系统中的应用[J]．电站系统工程，2000 [2]马敏涛．PLC与上位计算机的自由通信[J]．电气时代，2002 [3]李友善．自动控制原理[M]．北京：国防工业出版社，2005 [4]赖寿宏．微型计算机控制技术[M]．北京：机械工业出版社，2004 [5]蔡自兴．智能控制－基础与应用[M]．北京：国防工业出版社，1999 [6]李仁．电器控制[M]．北京：机械工业出版社，1998

目 录

第1章 输煤控制系统工艺分析..................................................................................1 1.1 输煤控制系统的目的...........................................................................................................1 1.2 输煤控制系统的组成...........................................................................................................1 1.3 输煤控制系统概述................................................................................................................1 第2章 输煤控制系统设计..........................................................................................2 2.1 输煤控制系统仪表的选择.................................................................................................2 2.2 输煤控制系统传感器的选型.............................................................................................2 2.3 控制方案分析.........................................................................................................................3 2.4 输送机的选择.........................................................................................................................4 第3章 基于组态王的输煤控制系统监控程序设计..................................................5 3.1 主控界面...................................................................................................................................5 3.2 趋势界面...................................................................................................................................5 第4章 结论与体会......................................................................................................7 参考文献........................................................................................................................8