第一篇：基于力控软件的锅炉控制系统
电气工程师技能大赛
-------基于力控软件的锅炉监控系统
专业名称:农业电气化与自动化 小组成员:王强、郝悦含 学号：20122110、20122102 设计时间：2015.5.5 前言
随着工业自动化水平的迅速提高和计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种要求。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好的解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动化控制工程。目前世界上组态软件品种繁多，国外产品有美国Wonderware公司的InTouch、美国Intellution公司的iFIX等，国内产品有三维力控、组态王、MCGS等。
一般的组态软件都由下列组件构成：图形界面系统、实时数据库系统、第三方程序接口组件、控制功能组件。
力控组态软件主要解决的问题：如何与采样、控制设备间进行数据交换；使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来；处理数据报警及系统报警；存储历史数据并支持历史数据查询；各类报表的生成和打印输出；为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求；最终生成的应用系统运行稳定可靠；具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
本文以锅炉对象为例，利用三维力控PCAuto组态软件开发了一个小型的监控系统。
1力控组态软件PCAuto1.1软件的认识
1.1软件的认识
力控监控组态软件PCAuto是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平台，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，同时还可以方便地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、硬件系统进行集成。
力控监控组态软件PCAuto最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实践方法，用户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，大大地提高了集成效 率。力控的应用范围广泛、可用于开发石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监测、远程监测/远程诊断、企业管理/资源计划等系统。
PCAuto组态软件具有功能强大的图形开发环境Draw，采用面向对象的图形技术，创建动画式人-机界面系统及高可靠性快速的图形界面运行系统View，用来运行Draw创建图形窗口。先进的分布式实时数据库DB是整个应用系统的核心模块，负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理及完成与过程的双向通信。1.2软件的使用
在组态软件中填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象(温度计、压力计、锅炉、趋势曲线、报表、温控曲线等)形象的画出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的应用系统投入运行后，与被控对象相连的I/O设备数据发生变化会直接带动被控对象的属性变化。2.系统功能概述
基于力控组态软件的锅炉监控系统的设计主要是充分利用软件的优势，通过对锅炉系统中的三个主要参数，即锅炉水位、炉膛压力、锅炉内温度的控制来实现对锅炉系统的实时监控。具体的控制原则为：当锅炉液位“level”的值高于90时，系统产生报警，对应的液位报警灯闪烁红色，同时发出报警声音；当炉膛压力“press” 的值高于890时，系统也会报警，对应的压力报警灯闪烁红色，同时发出报警声音；同样，当锅炉内温度“temp”的值高于90时，系统也产生报警信息，对应的温度报警灯闪烁红色，同时发出报警声音。其中锅炉水位由仿真PLC的常量寄存器控制，炉膛压力和锅炉内温度也分别由仿真PLC的常量寄存器控制，由于无法准确地建立锅炉水位、炉膛压力、锅炉内温度三者之间的函数关系，在设计时人为设定炉膛压力和锅炉内温度分别随锅炉水位增减情况的不同而有不同的增减量变化。系统的启停则由仿真PLC的状态寄存器，即点“run”进行控制，当启动按钮“run”显示绿色时，系统开始运行；当显示红色时，锅炉液位、炉膛压力和锅炉温度复位到初始设定值。系统报警时，对应的报警灯会 闪烁红色。温度过高时，加热设备停止加热，其中是否加热有动画连接实现，加热时加热设备一直闪烁，否则停止闪烁。3.系统设计 3.1设计思想
锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要的输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；主要的输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等。因输入变量与输出变量相互关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化，因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象。锅炉对象简图，如图1所示。由于条件限制及能力有限，本控制系统将主要控制三个变量：锅炉水位、炉内温度、炉膛压力。
在本控制系统的图形界面上具备报警通知及确认、报表组态及打印、历史数据查询与显示等功能。各种报警、报表、趋势都是动画连接的对象，其数据源都可以通过组态来指定。每个画面的内容可以根据实际情况灵活设计。
图1 锅炉对象简图
3.2软件组态设计
基于力控PCAuto组态软件的设计与实现主要包括以下几个步骤：画面创建、动画连接、I/O设备设置、创建实时数据库、数据连接。① 画面创建 根据本系统的特点，设计了锅炉监控系统主界面，数据的采集、保存及查询界面，报警信息，温控曲线四个界面。主界面如图2所示，主要包括了系统开关，锅炉精灵，压力、温度的精灵，报警灯，加热设备和一些控制阀门。
图2 锅炉监控系统主界面
数据的采集、保存及查询界面如图3所示，说明了系统的实时数据信息，及相关历史数据的查询。主要包含趋势曲线和历史报表。“历史报表”工具可以方便的实现报表打印功能
图3 数据的采集、保存及查询界面
报警信息界面如图4所示，由报警组态及相关报警设置来完成系统的报警任务。
图4 报警信息界面
温控曲线界面如图5所示，主要有温控曲线组件完成，便于更好的实现锅炉内温度的控制与观测。
图5 温控曲线界面 ② 动画连接
动画连接是指画面中图形对象与变量或表达式的对应关系。建立了连接后，在监控系统运行时，根据变量或表达式的数据变化，图形对象改变颜色，大小等外观，文本会进行动态刷新。这样就将现场真实的数据放映到计算机的监控画面中，从而达到监控的目的。
此控制系统中分别对开关精灵、报警灯、界面切换、加热设备等进行了相关的动画连接。从而可以动态的实现系统的良好控制。具体实现方法如图6中各图所示。
图8 相关点参数的设置
3.3系统功能实现的脚本程序 调出程序脚本串口，编写程序如下：(1)进入程序脚本中程序：
(2)程序运行周期执行中程序：
图9 脚本程序
3.4 系统相关功能连接与实现 3.4.1查询历史报表
要连续查询历史报表的数据，需要给报表加入按钮控制对象，给按钮赋予相应动作。其实现步骤与方法：
同时选中所需按钮和历史报表，用工具箱中“打成单元”工具，将按钮和历史报表打成单元；双击按钮出现动画连接对话框，选中“触敏动作/左键动作”，在弹出的脚本编辑器中输入脚本程序，点击“确认”和“返回”按钮。
按钮功能与其相应的脚本程序： “查询” ：
#HisReport.SetTimeSpan(#TimeSpan17.GetTime(),#TimeSpan.GetTime());#HisReport.SetTimeEx(#DateTime.GetTime())“当前时间” ：#HisReport.NowTime()
“前一天” ：#HisReport.OffDay(-1)“后一天” ： #HisReport.OffDay(1)“打印” ：#HisReport.Print()3.4.2 报表打印
报表打印是对各个参数在一天或几天之内，以一定间隔时间为准，把这些值以一定格式打印出来。这样既减少了操作人员用笔填写报表，又方便准确。还可以对报表打印进行定时间打印。
图10 温控曲线打印 3.4.3 事件的记录和显示
事件记录可以作为事故追忆、历史信息查询的重要手段，在事件记录窗口中当指定查询事件记录的日期和时间后，单击“开始定位”按钮，事件记录窗口自动显示查询到的所有事件记录信息。
力控提供了一个脚本函数EventDisp()用来调出事件记录。4.结束语
利用力控PCAuto组态软件所设计的锅炉监控系统，可以很好的对锅炉温度、压力和液位进行监控。但此次设计只是实现简单的监控功能，对于现场的实时数据的采集和科学的控制策略没有实现。不过通过此次设计了解到力控PCAuto组态软件画面制作简单，动画连接方便；利用一些简单的控制语句可以很方便的实现控制组态，而且自带实时数据库是一个高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性 强、跨网络系统的开放式实时数据库。总之，组态软件具有实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠的特点。
监控组态软件投入运行后，操作人员可以在它的支持下完成多项任务：
1.看生产现场的实时数据及流程画面； 2.打印各种实时/历史生产报表； 3.自由浏览各个实时/历史趋势画面； 4.及时得到并处理各种过程报警和系统报警；
5.在需要时，人为的干预生产过程，修改生产过程参数和状态； 6.与管理部门的计算机联网，为管理部门提供生产实时数据。5.设计心得体会 通过将近两周的课程设计，我们在搜集大量资料和观看一系列力控软件教学视频的基础上，很好的完成了本次锅炉监控系统的设计任务，掌握了软件工程这门课理论与实际间的联系，也熟练了数据库的建立，数据采集的创建，报警的运用等等，通过繁琐的动画连接和实时数据库中各种变量的建立，找到了一定的规律。通过简单的控制语句的编程，发现了其中很多控制变量间的编程规律，很好的实现了组态功能。设计的过程中遇到过不少问题，软件的安装也尝试了好几个版本，或者是程序的编写问题，或者是变量的创建不合适，再或者是动画的关联，等等，通过大家一起探讨，一起研究，解决了一系列的困难，最终能够在一台电脑上将实验中的各种现象完美的展现出来，但是还是有的地方没有弄太明白，不过最终仍旧根据课设要求圆满地完成了设计的任务，在困难的陪同下体验了一下成功的喜悦，增强了以后学习和解决困难、问题的信心，体会到了团队合作的重要性，更增添了对力控软件的研究兴趣。最后感谢老师对我们的教学和指导，也希望在以后的设计中老师能够给予帮助与鼓励。6.参考文献
[1]赵一丁.软件工程基础[M].北京：北京邮电大学出版社，2007.7 [2]马国华.监控组态软件及其应用.北京：清华大学出版社，2001.8 [3]徐春梅，杨平，彭道刚.基于力控组态软件的电加热炉温度控制系统[J].[4]李庆亮.软件工程基础.武汉：武汉理工大学出版社，2004 [5]龚运新，方立友.工业组态软件实用技术.北京：清华大学出版社，2005.9
第二篇：力控组态监控软件简介
第二节
监控组态软件简介
一、监控组态软件简介
1.概念
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，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的 各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和
I/O
设备，与高可靠的工控计算机和网
络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。
2.组态软件的发展和现状
在80
年代末期，由于个人计算机的普及，PC
机开始走上工业监控的历史舞台，与此同
时开始出现基于
PC
总线的各种数据
I/O
板卡，加上软件工业的迅速发展，开始有人研究和
开发通用的PC
监控软件—组态软件。世界上第一个把组态软件做为商品进行开发、销售的专业软件公司是美国的Wonderware
公司，它于
年代末率先推出第一个商品化监控组态
软件
Intouch。此后组态软件得到了迅猛的发展。目前世界上的组态软件有几十种之多，国 际上较知名的监控组态软件有：Fix，Intouch，Wincc，LabView，Citech
等。
3.组态软件的特点：
组态软件最突出的特点就是实时多任务。数据的输入输出、数据的处理、显示、存储 及管理等多个任务需在同一个系统中同步快速的运行。
组态软件的用户是自动化工程设计人员，组态软件的目的就是让用户迅速开发出适合 自己需要的可靠的应用系统。因此，组态软件一般具备以下特点：
（1）
使用简单，用户只需编写少量自己所需的控制算法代码，甚至可以不写代码。
（2）
运行可靠，用户在组态软件平台上开发出的应用系统可以长时间的连续可靠运 行，在运行期间实现免维护。
（3）
提供数据采集设备的驱动程序，以把控制现场的数据采集到计算机中，并把运算 的控制结果送回到控制现场的执行机构。
（4）
提供自动化应用系统所需的通用监控软件的组件。
（5）
强大的图形设计工具。
北京三维科技股份有限公司推出的力控监控组态软件
（
第三篇：基于PLC的锅炉供热控制系统
第一章 绪论
1.1锅炉的作用及供热控制系统现状 1.1.1 锅炉的作用
⑴ 锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备。
⑵ 锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动力机供热设备。⑶ 锅炉是能源工业发展的主要组成部分。1.1.2 供热系统现状
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全场动力和热源的锅炉，也向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。
随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以理由计算机与组态软件技术队锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的条件下进行，可以提高燃料效率。由于工业鼓了耗煤量大，燃煤热效率每提高百分之一都会生产巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人际界面使运行参数在CRT上的集中监测，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修改运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应有的普及、可靠性的提高及交个的小降，工业锅炉的危机控制必将得到更广泛的应用。锅炉作为重要的动力设备，其控制的基本要求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸发量适应符合的要求。为此，生产过程的各个主要参数必须严格控制。锅炉设备是一个多输入、多输出的复杂控制对象，这些输入变量与输出变量之间是相互关联的。如果蒸汽负荷发生变化，必将引起汽包水位、蒸汽压力和蒸汽温度等的变化；燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、蒸汽温度、炉膛负压；给水量的变化不仪影响汽包水位，而且对蒸汽压力、蒸汽温度等亦有影响；所以锅炉设备是多输入，多输出且相互关联的控制对象。1．2燃煤锅炉自动控制的发展历史
燃煤锅炉是一个比较复杂的工业设备，有几十个测量参数、控制参数和扰动参数，它们之问相互作用，相互影响，存在明显的或不明显的复杂因果关系，而且测控参数也经常变化，存在一定的非线性特性，这一切都给锅炉的控制增加了 难度。1．纯手动阶段
在六十年代以前，由于自动化技术与电子技术发展不成熟，人们的自动化观念还比较淡薄，这段时期的锅炉一般采用纯手动的控制方式，即操作工人通过经验决定送风、给水、引风、给煤的多少，通过手动操作器等方式来达到控制锅炉的目的。这样就要求司炉人员必须有丰富的经验，增加了工人的劳动强度，事故率高，更谈不上保证锅炉的高效率运行。2．自动化单元组合仪表控制阶段
随着自动化技术与电子技术的发展，国外己经丌发并广泛应用了全自动工业锅炉控制技术。60年代自订期，我国工业锅炉的控制技术丌始发展，60年代后期我国引进了国外的全自动燃油工业锅炉的控制技术，70年代后期己经研制了一些工业锅炉的自动化仪表，正式将自动化技术应用于工业锅炉控制领域，因而热效率有所提高，事故率也有所下降。但是，由于采用单元组合仪表靠硬件来实现控制功能，可靠性低，精度不高，而且只能完成一些简单的控制算法，不能实现一些较先进的算法和控制技术，控制效果仍然不理想。3．采用微机测控阶段
随着电子技术的发展，高集成度、高可靠性、价格低廉的微型计算机、单板机、单片机、工业专用控制计算机的出现以及在我固的广泛应用，为锅炉控制领域开辟了一片广阔的天地。运用计算机技术，开发出高效率、高可靠性、全自动的微机工业测控系统同益得到重视。80年代后期至今，国内己经陆续出现了各种各样的锅炉微机测控系统，明显地改善了锅炉的运行状况，但还不够完善，并对环境和抗干扰要求较高。4．分散控制阶段
分散控制系统(DCS)也称集成控制系统，其本质是采用分散控制和集中管理的设计思想，分而自治和综合协调的设计，采用层次化的体系结构，从下到上依此分为直接控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层。DCS是以多台DDC计算机为基础，集分散型控制系统。目前分散控制系统大多采用可编程控制器(PLC)进行系统设计，工控机机PLC的组合，不但系统体积小、可靠性高，而且造价较低，得到了广大用户的青睐。1.3锅炉运行的基本理论
1.燃料化学能妆花为热能—燃烧学
燃料产物：高温烟气 2.高温烟气向水放热—传热学
辐射放热：水冷壁等；对流放热：对流管束等 3.水吸热：气液两相流（水循环）
炉内放热：煤粉+空气混合燃烧（气固两相流）
油雾+空气混合燃烧（气液两相流）
烟气丢受热面的流动冲刷
第二章 锅炉供热控制系统的总体介绍
2．1锅炉供热控制系统的组成
目前我国的供热系统主要以燃煤锅炉为主体。而锅炉按照供热性质来分，可以分为热水炉和蒸汽炉两种。下面是供热控制系统的组成。该系统现有两台20T/H的热水炉、一台10T/H的热水炉、一台6T／H的蒸汽炉以及5个换热站组成。
整个供热控制系统可以分为一次网部分和二次网两个部分组成。一次网主要是冷水经锅炉加热并传送到换热站以自订的一次侧部分；而二次网则是在换热站中经过热交换，热水给用户供热，并返回换热站的部分。2．2交流电机的变频调速系统介绍
传统的给水调节系统和燃烧系统都是采用定速泵和风机，以改变调节阀门开度来改变给水流量和风量。这种调节方式的缺点是给水泵消耗功率大，调节阀门承受的压力大，容易造成调节阀门的迅速磨损。为了节约能源，目前在大型锅炉中广泛采用变频调节，变频调整是一种高效的交流调整方法，它利用变频器实现了异步电动机的无级变速，锅炉控制采用变频调整是节能的有效途径．锅炉的应用面很广，应用量也很大。在化工、炼油、发电、造纸、制糖、化纤、纺织、印染等工业部门，锅炉是必不可少的重要的动力设备。锅炉风机一般按满足锅炉最大负荷设计选型，而一常工作却在额定负荷的70％左右，因此，风机驱动电机的裕量较大，节电潜力很大。锅炉风机的风量调节常用风门控制，即增加管路阻力，而驱动电机全速运转，其效率低、能耗大，大量电能被白白浪费掉，采用变频调整调节风量，不需要风门，管路阻力减少，系统所需风量减少，电机转速可以降低，由于电机的轴功率与转速的立方成正比，因此耗电量大幅度下降，节能效果是十分显著的。
2.3 燃煤锅炉的自动调节过程 2.3.1 燃煤锅炉的组成
锅炉安热疗种类分，大致有燃油锅炉、燃煤锅炉和燃气锅炉。所有这些锅炉，虽然燃料及其供给方式不同，但其结构大同小异，蒸汽发生系统和蒸汽处理系统是基本相同的。由以下几部分组成：
1．汽包：由上下锅筒和沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而在管簇内发生自然循环流动，并逐渐汽化，产生的饱和蒸汽聚集在锅筒罩面。为了得到干度比较大的饱和蒸汽，在上锅筒中还装有汽水分离设备，下锅筒做为连接沸水管之用，同时储存水和水垢。
2．炉膛：是使燃料充分燃烧并放出热能的设备。煤由煤斗落在转动的链条炉蓖上，进入炉内燃烧。燃烧所需要的空气由炉排下面的风箱送入，燃尽的残渣被炉蓖带到除灰口，落入灰斗中。得到加热的高温烟气依次经过各个受热面，将热量传递给水后，经由烟囱排至大气。3．省煤器：燃煤锅炉炉膛排除的烟气具有较高的温度，利用其热量可以加热进入汽包的冷水，一般省煤器由蛇形管组成。
4．空气预热器：继续利用离丌省煤器后的烟气余热，加热燃料燃烧所需要的空气的换热器。热空气可以强化炉内燃烧过程，提高锅炉燃烧的经济性，提高锅炉热效率。
5．引风设备：包括引风机、烟囱、烟道几部分，将锅炉中的烟气连续排出，保持炉膛的负压燃烧正常。
6．鼓风设备：由鼓风送风机、风道、风箱组成，供应燃料燃烧所需要的空气。
7．给水设备：由给水泵和给水管组成。给水泵用来克服给水管路和省煤器的流动阻力和锅炉的压力，把水送入汽包中。
8．水处理设备：用来清除水中杂质和降低给水硬度，防止锅炉受热面上结水垢或腐蚀锅炉，从而提高锅炉的经济性和安全性。
9．燃料供给设备：由运煤设备、原煤仓和储煤斗等设备组成，保证锅炉所需燃料的供应。
10．除灰除尘设备：分别为收集锅炉灰渣并运往存狄场地及除去烟气中灰粒的设备，以减少对周围环境的污染。2．3．2燃煤锅炉的工作过程
锅炉最基本的组成是汽锅和炉子两大部分。燃料在炉子罩进行燃烧，将其化 学能转化为热能，高温的燃烧产物一烟气通过汽锅受热面将热能传递给汽锅内温 度较低的水，水被加热进而沸腾汽化，生成蒸汽。以某高校锅炉房的锅炉为例，其工作概括起来应包括三个同时进行的过程：
1．燃料的燃烧过程：燃料煤加到煤斗中，借助于自重下落在炉排面上，炉排靠电动机通过变速齿轮减速后由链条来带动，将燃料煤带入炉内。新煤入炉，经预热阶段后开始着火，挥发物燃烧，同时焦炭也逐渐燃烧。燃料一面燃烧，一面向后移动。燃烧所需要的空气是由送风机送入炉体的风仓，向上通过炉排到达燃烧燃料层。风量和燃料量要成比例，进行充分燃烧，形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣，在炉排末端翻过除渣板后排入灰斗。燃烧过程进行得完善与否，是锅炉正常工作的根本条件。要使燃料量、空气量和负荷蒸汽量有一一对应的关系，这就是根据所需要的负荷蒸汽量来控制燃料量和送风量，同时还要通过引风设备控制炉膛负压。该过程的特点是时间常数和滞后时问都比较大，而且随着媒质、煤种及风量的改变，这两个参数将有很大的变化。
2．烟气向水(汽)等的传热过程：燃料燃烧所放出的热量使得炉内温度很高，高温烟气与布置在炉膛四周墙面上的水管进行强烈的辐射传热。烟气将热量传递给管内的水后，由于引风机和烟囱的引力作用而向炉膛上方流动。沿途降低温度的烟气最后进入尾部烟道，经省煤器和空气预热器进行热交换，以较低的温度排出锅炉。
3．水的汽化过程：对于蒸汽炉来说，经过处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入汽锅。锅炉工作时，汽锅中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物，它们位于烟气温度较低的对流管束中。由于受热较少，汽水混合物的容重较大；而处于烟气温度较高区的水冷壁和对流管束受热多，其相应工质的容重小：这样，容重大的工质向下流入下锅筒，而容重较小的工质则向上流入上锅筒，形成水的自然循环。由于上锅筒内的汽水分离设备和锅筒本身空间J内的重力分离作用，使汽水混合物得以分离。2．4燃煤锅炉的自动调节任务
燃煤锅炉的任务是根据负荷要求，生产具有一定参数(压力和温度)的蒸汽和热水。为了满足负荷设备的要求，保证锅炉本身运行的安全性和经济性，它主要要实现下列自动调节任务：
1．出水温度控制：出水温度控制同路即锅炉的炉排控制回路，它通过调节炉排转速即调节给煤量的多少来调节锅炉的出水温度。锅炉出水温度是热水锅炉的最重要的参数，采用微机控制可有效克服人工控制的缺陷．微机内预存有各种室外温度下的标准供水温度及标准供水、回水温度差曲线，微机首先根据当的室外温度及一段时问的室外温度变化情况推算出室外温度的变化趋势，再由标准供水曲线上查得当前订锅炉的出水温度标准值，作为出水温度控制回路的给定值。微机根据锅炉当前出水温度与给定值的偏差大小，通过内部的控制算法调节炉排转速大小，使锅炉出水温度逐渐达到标准值。
2．回水压力控制：回水压力主要是指在一次网循环过程中，被加热的水在换热站中完成热交换，将热量交换给二次网以后的低温水返回锅炉中，在网管中的压力。回水压力的自动控制的目标是为了保证系统管道的安全性，通过控制补水泵和变频阀对回水压力进行控制。加热引起的热膨胀作用，使管道内压力逐渐身高，到升高一定值时，开启安全阀对系统泄压，避免由于管道压力过高引起的管道破裂或者损坏；在循环过程中，由于在管道中的泄漏情况，使的管道内压力逐渐降低，使的系统压力不足，影响供暖效果，需要开启补水泵对系统进行补水，以提高系统的回水压力。
3．汽包水位控制：锅炉汽包水位自动控制的目标就是使给水量跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位在工艺允许的范围内。汽包水位是锅炉运行的主要指标，是一个非常重要的被控变量，维持汽包水位在一定的范围内足保证锅炉安全运行的首要条件。
4．蒸汽压力控制：蒸汽压力是衡量蒸汽供求关系是否平衡的重要指标，是蒸汽的重要工艺参数。压力过高，会加速会属的蠕变；压力太低，不能提供负荷符合要求的蒸汽。在锅炉运行过程中，蒸汽压力降低，表明负荷的蒸汽消耗量大于锅炉的蒸发量；蒸汽压力升高，说明负荷的蒸汽消耗量小于锅炉的蒸发量。因此，控制蒸汽压力，是安全生产的需要，是维持负荷正常工作的需要，也是保证燃烧经济性的需型。
锅炉蒸汽压力的变化是由于热平衡失调引起的．而影响热平衡的因素主要是燃烧热和蒸汽热，燃烧热的波动引起的热平衡失调称为“内扰”，而蒸汽热波动引起的热平衡失调为“外扰”，为了克服内外扰对蒸汽压力的影响，在各个基本的单炉蒸汽压力控制系统中，输入到锅炉的燃烧热必须跟随蒸汽热的变化而变化．以尽量保持热量平衡同时根据蒸汽压力与给定值的偏差适当增减燃料量以增加或减少蒸汽压力。
5．炉膛压力控制：燃烧过程中，应使引风量和送风量相适应。锅炉正常运行中，炉膛压力应保持在微负压状态下。负压过大，漏风严重，总的风量增加，烟气热量损失增大，不利于安全生产和环境卫生。
6．炉排转速控制：锅炉燃烧过程，用户需要的蒸汽量和蒸汽压力都不是不变的，用汽量有一个高峰和低谷消耗时期，为了能满足用户不同时段的用汽需求，给煤量的多少也要随之改变，即要控制炉排转速，调整燃烧给煤量。
7．维持经济燃烧：要使锅炉燃烧过程工作在最佳工况，提高锅炉的效率和经济性，关键问题是空气和燃料维持适当比例。要使得燃烧过程中不出现燃料燃烧不充分而导致一氧化碳和冒黑烟的现象，这就需要快速而精确地对燃烧进行自动调节，使空气和燃料呈现最佳的配比。
第三章 控制系统的设计
3．1 PLC软件介绍
PLC软件既有制造厂家提供的系统程序，又有用户自行开发的应用程序。系统程序为用户程序的丌发提供运行平台，同时，还为PLC程序的可靠运行及信号与信息转换进行必要的处理。用户程序由用户按具体的控制系统要求进行设计。3．1．1模块式PIC的基本结构
可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，可编程逻辑控制器其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
一、电源 可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去
二、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
三、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
四、输入输出接口电路
1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。
2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
五、功能模块
如计数、定位等功能模块。
六、通信模块 3．1．2 PLC的特点
1．编程方法简单易学：梯形图是使用得最多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，提醒图语言形象直观，易学易懂。
2．功能强，性能价格比高：一台小型PLC内有成百卜千个可供用户使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性价比。通过通信联网，PLC可以实现分散控制，集中管理。
3．硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强：PLC已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，使用能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。
4．可靠性高，抗干扰能力强：PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
5．系统的设计、安装、调试工作量下：PLC使用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中问继电器、时问继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。完成了系统的安装和接线后，在现场调试过程中，一般通过修改程序就呵以解决发现的问题，系统的调试时问比继电器系统少得多。
6．维修工作量小，维修方便：PLC的故障率很低，并且有完善的故障诊断功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程软件提供的信息，方便地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速的排除故障。7．体积小，功耗低：对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可以将开关柜的体积缩小到原来的1／2～1／10。3．2控制系统所用功能块
为支持结构化程序设计，STEP 7将用户程序分类归并为不同的块，根据程序要求，选用OB、FB、FC等逻辑块，而DB或DI则用来存储程序所需的数据。在某高校锅炉控制程序中使用了下列几种类型的块：
1．组织块(OB)：OB决定本系统程序的结构；
2．系统功能块(SFB)和系统功能(SFC)：SFB和SFC集成在S7CPU中可以用来访问一些重要的系统功能。
3．功能块(FB)：FB是带“存储区域”的块，可以自己编程这个存储区域；
4．功能(FC)：FC中是经常使用的功能的程序；背景数据块(背景DB)：当一个FB／SFB被调用时，背景DB与该块相关联，它们可以在编译过程中自动生成；
5．数据块(DB)：DB是用于存储用户数据的数据区域，除了指定一个功能块的数据，还可以定义可以被任何块使用的共享数据。
(1)．组织块及其优先级：组织块是操作系统和程序的接El。它有操作系统调用并控制循环和中断驱动的程序的执行以及可编程控制器如何启动。它们还处理对错误的响应，通过编程组织块可指定CPU的反应。组织块决定各个程序部分执行的顺序。一个OB的执行可以被另一个OB的调用而中断。那个OB可以中断另一个OB由它的优先级决定，高优先级的OB可以中断低优先级的OB，其中用于主程序循环的OB 1优先级最高，背景OB优先级最低。如果被操作系统调用的OB多于一个，最高优先级的OB最先执行，其他OB根据优先级依次进行。
(2)．功能(FC)：FC是“无存储区”的逻辑块。FC的临时变量存储在局域数据堆栈中，当FC执行结束后，这些数据丢失了。要将这些数据永久存储，FC也可以使用共享数据块。由于FC没有自己的存储区，所以必须为它指定实际参数，不能为一个FC的局域数据分配初始值。
(3)．功能块(FB)：功能块是具有“存储功能”的块，用数据块作为功能块的存储器。传递给功能块的参数和静念变量存储在背景块中。临时变量存在本地数据堆栈中。当功能块执行结束时，存在背景块中的数据不会丢失，但存在本地堆栈中的数据将丢失。功能块使得对于经常使用的功能、复杂功能的编程变得容易。由两部分组成，一部分是每个FB的变量声明表，生命此块的局部变量；另一部分是逻辑指令组成的程序，程序要用到变量声明表中给出的局部数据。当调用FB时，需要提供执行时用到的数据或变量，将外部数据传递给FB，使得FB具有通用性，可被其他的块调用，以完成多个类似的控制任务。它至少具有一个背景数据块。功能FC和FB的区别是没有背景数据块，其不能使用静态变量，当完成操作后数据不能保持。
(4)．共享数据块(DB)和背景数据块(DI)：如果某个逻辑块(FC，FB或OB)被调用，则它可以临时占用局域数据IX(L堆栈)。除了这个局域数据区，逻辑块还可以打开一个DB形式的存储区。与局域数据区中的数据不同，在DB中的数据当DB关闭时，也就是，当相应的逻辑块结束时，不会被删除。每个FB，FC或OB可从共享DB中读取数据，或将数据写入共享DB。当该DB退出时，这些数据保持在DB中。程序所需的大量数据或变量在数据块中，是实现各逻辑块之间交换，传递和共享数据的重要途径。数据块只有变量声明部分，没有程序。打开数据块时，用声明形式：View>Declaration View；也可用数据显示形式：View>Data View。可建立一个或多个数据块，每个数据块可大可小，但CPU对数据块及数据总量有限制。对数据块必须遵循先定义后使用的原则，否则，将造成系统混乱。数据结构形式有：基本数据类型，复式数据类型和用户数据类型。
(5)．系统功能块(SFB)和系统功能(SFC)：在S7中不需要每个功能都自己编程，S7CPU提供了一些已经编号的程序块，这些块可在用户程序中进行调用。1)．统功能块(SFB)：系统功能块时集成在S7CPU中的功能块。SFB作为操作系统的一部分，不占用户程序空问。与FB相同，SFB也是“具有存储能力”的块。用户必须为SFB生成背景数据块，并将其下载到CPU中作为程序的一部分。
2)．系统功能(SFC)-系统功能时集成在S7CPU中的预先编号程序并通过测试的功能。可在程序中直接调用SFC属于操作系统的一部分，而不算做用户程序的一部分。与FC相同，SFC是“不具有存储能力”的块。
3.3 锅炉系统程序设计
锅炉供热控制系统的控制策略包括：稳定控制策略和动态识别控制策略等。稳定控制策略是指整个系统按照时间进行控制，对于不同的用户和不同的时间段按照固定温度进供暖，比如居民区，从凌晨4点到上午10点，按照一个温度值T1进行供暖；在10点到下午4点左右，按照温度值T2进行供暖；在下午4点到夜问10点左右，按照温度T3进行供暖；而在此以后到凌晨，则按照T4进行供暖。根据实际需要，其中T1，T3的值比，r2，T4的值相对较高。而对于教学楼，办公楼等用户，控制起来相对简单，在夜问只要采用低温供暖即可，白天则可以采用某一个固定值进行供暖。动态识别控制策略是指根据外界温度的变化，从而对室内温度进行调节控制。相比较上面两种控制策略，稳定控制策略控制方法比较简单，但是对于室外温度的感知很少，无法对室外温度的变化做出相应的反应；动念控制策略控制起来比较麻烦，但是对室外温度的变化能够做出适时的反应。对于上面两种控制方法各有利弊，所以本文采用的控制策略即使将稳定控制策略和动念识别控制策略揉和在一起，两种控制策略可以互相切换，既可以在平时控制起来比较方便，也可以对外界天气的变化做出相应的反应，控制起来比较人性化。对于整个系统的控制程序，在启动系统之后，首先进行参数的初始化程序，分别对系统累加器、定时器等功能块进行初始化，之后进行模拟量采集，对要求被控制的参数按照一定的时问间隔进行采集，然后调用相应的标度化程序对采集的参数进行标度化处理，使从外界采集到的实际工程数据转换成PLC内部可以直接使用的数据。在完成以上工作之后，各个回路调用自己相应的控制算法对系统中的四个控制回路的各个参数进行监测控制。同时启动报警控制程序，监测系统参数的越限情况。按此情况循环，实现整个系统的循环控制过程。
第四章 系统的抗干扰设计
4.1 PLC系统的抗干扰性
可编程控制器(PLC)在工业控制中应用越来越广泛，而PLC在工业控制的过程中，所在的工作环境十分复杂，各种干扰产生的影响不利于PLC系统的稳定运行，因此整个系统的抗干扰能力直接关系到PLC能否稳定、安全地运行。
4．1．1电磁干扰源及对系统的影响
影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。控制系统中电磁干扰的主要来源空间的辐射电磁场干扰(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于射频场内，就会收到辐射干扰，其影响主要通过两条途径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽进行保护。
4．1．2系统外引线的干扰
1．来自电源的干扰
实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，可更换隔离性能更高的PLC电源来解决。PLC系统的币常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰在线路上的感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，开关操作的浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性能并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。
2．来自信号线引入的干扰
与PLC系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源窜入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入的干扰会引起I／O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件的损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号问相互干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I／O模块损坏的情况相当严重。3．来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地，即能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰：而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，会使PLC系统无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点问存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场作用下，屏蔽层内有时会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之问地耦合，形成干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
4．1．3 PLC系统内部的干扰
来自系统内部的干扰主要由内部元器件及电路问的相互电磁辐射产生，如：逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件问的相互不匹配使用等。这些属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变的，可不必过多考虑，但应用时要选择内部抗干扰能力强的PLC控制器。4．1．4 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计
为了保证大连某高校PLC控制系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从控制系统设计阶段丌始采取三个方面的抑制措施：抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途经、提高控制装置和系统的抗干扰能力。在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统。其次还应该了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大的电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作。主要考虑来自系统外部的几种干扰抑制措施。主要内容包括：对PLC系统及外部引线进行屏蔽以防空问电磁辐射干扰；对外部引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，应分层御置，以防通过外部引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还可以利用数字滤波手段，进一步提高系统运行的可靠性。4．2控制系统主要抗干扰措施
1．采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰在PLC控制系统中，电源占有及其重要的地位。电网干扰窜入PLC控制系
统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU电源、I／O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于给PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没有受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而窜入共模干扰、差模干扰。所以。对于变送器和共用仪表信号供电电源应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的供电电源，以减少PLC系统的干扰。此外，为保证电网节点不中断，可采用在线式不问断供电电源(UPS)供电，提高供电的安全可靠性。而且UPS还具有较强的抗干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。
第四篇：基于力控组态软件的控制实例..
电控学院
基于力控组态软件的锅炉监控系统设计
院（系）：
电气与控制工程学院
专业班级：
10级测控1班
姓
名：
张坡坡
学
号：
1006070127
2013年 4月 29日
目录
1.力控组态软件PCAuto...................................3 1.1软件的认识...............................................3 1.2软件的使用...............................................3 2.系统功能概述.........................................3 3.系统设计.............................................4 3.1设计思想..................................................4 3.2软件组态设计..............................................4 3.3系统功能实现的脚本程序....................................11 4.设计心得体会.........................................12
1.力控组态软件PCAuto 1.1软件的认识
力控监控组态软件PCAuto是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平台，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，同时还可以方便地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、硬件系统进行集成。
力控监控组态软件PCAuto最大的特点是能以灵活多样的“组态方式” 进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实践方法，用户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，大大地提高了集成效率。
力控的应用范围广泛、可用于开发石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监测、远程监测/远程诊断、企业管理/资源计划等系统。
PCAuto组态软件具有功能强大的图形开发环境Draw，采用面向对象的图形技术，创建动画式人-机界面系统及高可靠性快速的图形界面运行系统View，用来运行Draw创建图形窗口。先进的分布式实时数据库DB是整个应用系统的核心模块，负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理及完成与过程的双向通信。1.2软件的使用
在组态软件中填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象(温度计、压力计、锅炉、趋势曲线、报表、温控曲线等)形象的画出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的应用系统投入运行后，与被控对象相连的I/O设备数据发生变化会直接带动被控对象的属性变化。
2.系统功能概述
基于力控组态软件的锅炉监控系统的设计主要是充分利用软件的优势，通过 3 对锅炉系统中的三个主要参数，即锅炉水位、炉膛压力、锅炉内温度的控制来实现对锅炉系统的实时监控。具体的控制原则为：当锅炉液位“LEVEL”的值高于100时，系统产生报警，对应的入水阀门会变小到5%；当炉内压强“YQ” 的值高于0.11Mpa时，系统也会报警，同时出气阀门开启；同样，当锅炉内温度“WD”的值高于90时，系统也产生报警信息，同时进气阀门会变小到5%。其中锅炉水位由仿真PLC的常量寄存器控制，炉膛压力和锅炉内温度也分别由仿真PLC的常量寄存器控制，由于无法准确地建立锅炉水位、炉膛压力、锅炉内温度三者之间的函数关系，在设计时人为设定炉膛压力和锅炉内温度分别随锅炉水位增减情况的不同而有不同的增减量变化。系统的启停则由“开始”按钮进行控制。系统报警时，会生成报警曲线。温度过高时，加热设备停止加热，其中是否加热有动画连接实现，加热时加热设备一直闪烁，否则停止闪烁。
3.系统设计
3.1设计思想
锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要的输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；主要的输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等。因输入变量与输出变量相互关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化，因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象。由于条件限制及能力有限，本控制系统将主要控制三个变量：锅炉水位、炉内温度、炉内压力。
在本控制系统的图形界面上具备报警通知及确认、报表组态及打印、历史数据查询与显示等功能。各种报警、报表、趋势都是动画连接的对象，其数据源都可以通过组态来指定。每个画面的内容可以根据实际情况灵活设计。3.2软件组态设计
基于力控PCAuto组态软件的设计与实现主要包括以下几个步骤：画面创建、动画连接、I/O设备设置、创建实时数据库、数据连接。
① 画面创建
根据本系统的特点，设计了锅炉监控系统主界面，数据的采集、保存及查询界面，报警信息，温控曲线四个界面。主界面如图1所示，主要包括了系统开关，锅炉精灵，压力、温度的精灵，加热设备和一些控制阀门。
图1 锅炉监控系统主界面
数据的采集、保存及查询界面如图2所示，说明了系统的实时数据信息，及相关历史数据的查询。主要包含趋势曲线和历史报表。“历史报表”工具可以方便的实现报表打印功能
图2 数据的采集、保存及查询界面
报警信息界面如图3所示，由报警组态及相关报警设置来完成系统的报警任务。
图3 报警信息界面
温控曲线界面如图4所示，主要有温控曲线组件完成，便于更好的实现锅炉内温度的控制与观测。
图4 温控曲线界面
② 动画连接
动画连接是指画面中图形对象与变量或表达式的对应关系。建立了连接后，在监控系统运行时，根据变量或表达式的数据变化，图形对象改变颜色，大小等外观，文本会进行动态刷新。这样就将现场真实的数据放映到计算机的监控画面中，从而达到监控的目的。
此控制系统中分别对开关精灵、报警灯、界面切换、加热设备等进行了相关的动画连接。从而可以动态的实现系统的良好控制。具体实现方法如图5中各图所示。
(a)开关的相关动画连接
(b)阀门的相关动画连接
(c)各界面切换的相关动画连接
图5 动画连接
③ I/O设备设置及管理
I/O设备设置是指对包括应用程序的“软件设备”和现场数据采集交换的硬件设备在内的广义上I/O设备驱动程序进行配置，使其与组态软件建立通信，构 成一个完成的系统。在被监控系统中，分别对锅炉的液位“LEVEL”，入口泵“IN_WATER”，出口阀门“OUT_WATER”，进行了定义，地址的分配，通信方式的选定等操作。在监控系统中建立的仿真PLC，其实现方法如图6所示。
图6仿真PLC的建立
配置I/O设备的过程在图形开发环境Draw的导航器中进行，按照设备安装对话框的提示就可以完成I/O设备的配置工作。I/O设备配置完成后，在导航器中将列出I/O设备的设备名称，同时生成的设备名称即可用于数据连接过程。在系统运行时，力控通过内部管理程序自动启动相应的I/O驱动程序，I/O驱动程序负责与I/O设备的实时数据交换。
④ 创建实时数据库
实时数据库(DB)是整个监控系统的核心。它负责整个系统的实时数据处理和历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理，完成与过程数据采集的双向数据通信。在本系统中，经过创建点参数、定义I/O设备、数据连接等几个步骤便可以完成数据库的创建。系统中采用的I/O设备的数据采集与回送是实时数据库的一个最基本的功能。因为实时数据库系统应用所面向的监控对象最终还是要落实到具体的硬件设备。力控数据支持的I/O设备包括DCS、可编程控制器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表、控制器、变频器等。数据库与I/O设备之间的数据交换方式也相应的有很多种。本系统实时数据库的建立过程如下所示： 以“LEVEL”点参数的建立、修改为例，包括基本参数、报警参数、数据连接、历史参数等的设置。
图7 相关点参数的设置 3.3系统功能实现的脚本程序 调出程序脚本串口，编写程序如下：
图8 脚本程序
程序：
IF RUN.PV==1 THEN
LEVEL.PV=LEVEL.PV-3;WD.PV=WD.PV-2;YQ.PV=YQ.PV+0.001875;
IF IN_WATER.PV==100 THEN LEVEL.PV=LEVEL.PV+6;ENDIF IF IN_WATER.PV==5 THEN LEVEL.PV=LEVEL.PV+0.3;ENDIF IF IN_GAS.PV==100 THEN WD.PV=WD.PV+4;ENDIF IF IN_GAS.PV==5 THEN WD.PV=WD.PV+0.2;ENDIF IF OUT_GAS.PV==1 THEN YQ.PV=YQ.PV-0.00375;ENDIF
IF LEVEL.PV<=80 THEN IN_WATER.PV=100;ENDIF IF WD.PV<=60 THEN IN_GAS.PV=100;ENDIF IF YQ.PV<=0.11 THEN OUT_GAS.PV=0;ENDIF IF LEVEL.PV>=100 THEN IN_WATER.PV=5;ENDIF IF WD.PV>=75 THEN IN_GAS.PV=5;ENDIF IF YQ.PV>=0.11 THEN OUT_GAS.PV=1;ENDIF ENDIF 4.设计心得体会
通过这次对力控组态软件的使用，我们在搜集大量资料和观看一系列力控软 12 件实例的基础上，很好的完成了本次锅炉监控系统的设计任务，掌握了组态软件课理论与实际间的联系，也熟练了数据库的建立，数据采集的创建，报警的运用等等，通过繁琐的动画连接和实时数据库中各种变量的建立，找到了一定的规律。通过简单的控制语句的编程，发现了其中很多控制变量间的编程规律，很好的实现了组态功能。设计的过程中遇到过不少问题，软件的安装也尝试了好几个版本，或者是程序的编写问题，或者是变量的创建不合适，再或者是动画的关联，等等，通过大家一起探讨，一起研究，解决了一系列的困难，最终能够在一台电脑上将实验中的各种现象完美的展现出来，但是还是有的地方没有弄太明白，不过最终仍旧根据要求圆满地完成了设计的任务，在困难的陪同下体验了一下成功的喜悦，增强了以后学习和解决困难、问题的信心，更增添了对力控软件的研究兴趣。最后感谢老师对我们的教学和指导，也希望在以后的设计中老师能够给予帮助与鼓励。
作业
1.力控支持多种形式的网络通信，主要有哪几种？
答：力控支持的网络通信方式包括DDE,OPC,ODBC.2.什么是网络数据库连接？
答：网络数据库：（1）在网络上运行的数据库；（2）网络上包含其他用户地址的数据库；（3）信息管理中，数据记录可以以多种形式相互关联的一种数据库。网络数据库是跨越电脑在网络上创建、运行的数据库。网络数据库中的数据之间的关系不是一一对应的，可能存在着一对多的关心，这种关系也不是只有一种路径的涵盖关系，而可能会有多种路径和从属关系。网络数据库连接即将网络数据库作为服务器和客户端提供或接收数据。3.若要自启动力控的WebServe和网络服务器程序，应该如何设置？
答：双击系统配置导航器中的“系统配置/初始启动程序”，在力控程序启动设置查看Web服务器HttpSvr和NetServer是否已经选中。如果没有选择，手动选择这个程序。选择后启动力控程序是否将会自动启动力控的Web服务器程序。
4.解释“系统冗余”和“双机热备”，力控软件冗余系统如何配置？
答：“系统冗余”：在一些对系统可靠性要求很高的应用中，需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
“双机热备”：特指基于高可用系统中的两台服务器的设备（或高可用），因两机高可用在国内使用较多，故得名双机热备。
力控冗余系统配置：假设构成双机冗余系统的两个节点计算机分别为M机和S机。将M机当做主机，S机当做从机。将组态好的力控工程分别安装到M机和S机上。（1）主站配置：在M机上打开应用工程，在开发系统Draw导航器中选择“系统配置/节点配置”，“本机配置”采用缺省的“默认配置”。双机“网络节点”，从而增加一个代表从机（S机）的节点配置项。（2）从机配置：在S机上打开应用工程，在开发系统Draw导航器中选择“系统配置/节点配置”，“本机配置”采用缺省的“默认配置”。双机“网络节点”，从而增加一个代表主机（M机）的节点配置项。在导航器中“系统配置/双机冗余” 选项中设置本机类型为从机，主机节点为“M”,其他同主站配置。
第五篇：力控组态软件报表与excel的比较分析
题目：
河南机电高等专科学校自动控制系 《组态软件及应用》学习报告
EXCEL比较
系 部: 自动控制系
专 业: 班 级: 姓 名: xxx 学 号: xxxxxxxxx 指导老师: 成 绩:
二零一六年五月十日 力控组态软件专家报表与 生产报表是企业生产中不可缺少的统计工具，它能将生产过程中的各类信息，如生产数据、统计数据以直观的表格形式进行反映，为生产管理人员提供有效的分析工具。而在不同的项目中，用户对报表的使用需求是变化无穷的，那有没有这样的报表产品，无需复杂的脚本控制，即可设计出不同风格和样式的报表呢？
力控科技组态软件中的专家报表工具正是为这一需求而设计开发的，它提供了类似EXCEL的电子表格功能，可实现形式更为复杂的报表格式，它的目的是提供一个方便，灵活，高效的报表设计系统。例如在项目运行中，往往需要将专家报表查询出来的数据导出到excel中，方便保存、直观的查询和进行数据对比等，而用户的需求主要分为两个方面：
（1）报表数据自动导出，即不需要手动的干预，满足条件时将当前报表查询出来的数据自动保存到某一个文件夹路径下，并且按照一定的规律来命名excel文件。
（2）报表数据手动导出，即用户在查看报表数据时，发现异常或者有其他的需求时，将当前报表数据导出到excel文件中并且选择某个路径，并且手动命名excel文件，方便日后的查找。
EXCEL
（1）EXCEL的功能为管理数据创建模板，使得电子表格的数据自动存入数据库，集中存储，并在不同部门和岗位间共享
（2）整合信息在模板上定义表间公式，使得不同模板的数据自动互相引用、彼此同步，形成一个有机整体简化工作自定义电子表格上的自动编号、下拉、弹窗选择等，使得员工操作不再出错，工作效率倍增
（4）施加控制定义工作流，将制度固化到系统中；建自动任务，提升执行力；设权限控制，人人各司其职
（5）“掌”控一切自动生成移动信息系统，智能手机、平板电脑均可操作，满足移动办公需要，随时随地掌控一切
（6）除了数据还有文档合同、图纸、档案...，各类文档集中统一存储、访问权限、版本控制、建立文档与数据的关联
（7）集成整合可以集成已有系统的数据，集成指纹仪、二维码等设备的输入，也可与门户网站融合实现单点登录
（8）支持WPS支持国产WPS表格，也支持网页浏览器的应用方式，为您节省购置Office许可的成本.力控组态软件专家报表
一、数据表的阐述
数据表是工业生产中不可缺少的统计工具，它能将生产过程中的各类信息如:生产数据、统计数据一直关的表格形式进行反映，为生产管理人员提供有效的分析工具。一般的组态软件中提供了历史报表和万能报表。实用历史报表可根据生产数据形成典型的班报、日报、月报、季报、年报。万能表提供类似EXCEL的电子表格动能，可以形成更为复杂的报表系统。
II
二、历史报表
历史报表是一个或多个变量在过去一段时间间隔内按照一定的抽样频率获取的历史数据的列表。属性包括数据源的指定、变量的指定、历史数据的开始时间、数据采样间隔及采样时刻的数据类型（瞬时值、平均值、最大最小值）数据显示的颜色、背景色、位置、宽度、高度等。历史报表可打印输出，可以用脚本程序控制历史报表对象的起始时刻及自动打印时机还可以前后翻页查看任意时间段的历史报表。
1历史报表及其要组态的关键参数（1）创建历史报表
在工具箱中选择历史报表按钮，在窗口中点击并拖拽到合适大小后释放鼠标。会出现一个报
表。这是想处理普通图形一样来改变历史报表的属性。选中历史报表对象，单击鼠标右键，弹出右键菜单：选择“对象属性”弹出对话框就可以进行修改了。
（2）组态参数
组态参数有“一般”和“变量”两页内容组成。“一般”页要组态的关键参数包括：起始时间。这个单选按钮有两个选项。一个是指起始时间。选择此项表示。报表将获取从指定时间开始的一段历史数据。另一个起始时刻决定于打印时间。选择此项表示，报表将获取从报表打印时间开始向前追溯的一段历史数据。报表起始时间。当在单选按钮“起始时间”选择了“指定起始时刻”选项时，该项变为有效，否则为禁止状态。此项用于指定报表从什么时间开始将获取一段历史数据。具体需要制定从前几天的第几点钟和第几分钟。
（3）字体。此项规定为报表字体。
（4）颜色。“标题背景”“工位号/标题”，“序号”“PV”和“时间”这5项分别用来指定历史报表的标题颜色、位号名称/标题文字显示的颜色、位号的显示颜色、过程值（PV）的显示颜色和PV值采样时间的显示颜色。点击对应的颜色按钮，出现调色板窗口以选择颜色。
（5）时间。改组为共有4项内容，包括1个复选框和3个输入框。其中显示时间为复选框，指定报表中是否现实和打印历史数据的产生时间；范围输入报表获取历史数据的时间跨度；
间隔输入报表获取历史数据的时间间隔；格式输入报表中显示时间所占的字符宽度。
（6）数据源。此按钮选择连接实时数据库的数据源。
（7）数据类。当在单选按钮“起始时间”选择了“指定起始时刻”选项时，该项变为有效，否则为禁止状态。此项用于指定报表将获取哪一类历史数据。它共有四个选项。
【1】瞬时值。此项指定报表将获取数据库点的过程值（PV）历史数据。
【2】平均值。此项指定报表将获取数据库点的过程值（PV）在指定的小时时间内的平均历 史数据。
【3】最大值。此项指定报表将获取数据库点的过程值（PV）在指定的小时时间内的最大值 历史数据。
【4】最小值。此项指定报表将获取数据库点的过程值（PV）在指定的小时时间内的最小值
历史数据。注：平均值、最大值与最小值属于数据库点的统计数据，只有在数据库组态时指定生成统计数据的点才会产生统计数据。
在“变量”页需输入要打印报表的实时数据库变量名称及其数据格式。它的关键参数有：
（1）点名。此输入框用来输入实时数据库的点名称。
（2）格式。此输入框指定数值的字符显示宽度。注：在输入框“点名”内输入的是数据库点的名称，这些点只有在数据库组态时指定保存历史才会产 生历史数据。
2、查询历史报表若要连续查询历史报表数据，需要给报表加入控制对象，方法与在实时趋势中加入按钮控制方法相同，只是给按钮赋予的动作不同。
3、手动打印表 可以通过操作其他图形对象打印报表
4、自动打印报表 若要在每天固定时刻自动打印报表，可以通过脚本控制来实现。
5、自定义历史报表表头 当要实现形式比较复杂的历史报表表头时，可以利用Draw提供的对象，如线、文本、矩形等，手工绘制历史报表的表头。
三、万能报表 万能报表提供类似EXCEL的电子表格功能，可实现形式更为复杂的报表格式，他的目的是提供一个方便有灵活的报表设计系统。
1、基本概述 单元格：他是万能报表的最基本的单位，描述分为两部分:序列号和行序号，列序号用字母描述，行序 号用数字描述。区域：它是多个连续单元格的组合，如果对多个单元格进行统一中操作，就可把连续的单元格看成一个区域。区域可以用表达式来描述，表达式有三部分组成：起始单元格、分割符、终止单元格。属性：单元格有自己的属性，包括：字体，字体大小，背景色，字体颜色，粗体，斜体，下划线，数 据格式，数字型变量输出格式，边框属性，字符的对齐方式等。变量单元格可以通过一个变量开描述。表达式：单元格可以用表达式来进行计算，为了和普通文本分开，表达式一字符“=”为开始字符。变量/函数：报表中提供的变量和函数必须加前缀“this”以区别于其他变量和函数。复制工具：在报表制作中，可能有许多相似的计算，只能复制可让用多个保镖可以用于区别不同的对象。
（2）绑定表头：选择了该项，报表的第一行为灰色，用户不能进行任何操作，IV
且在运行情况下当在一屏显示不在的情况下，拖动右侧的滚动条时内容发生变化。可方便用户查看相应表头的相应内容。（3）打印每页表头：（4）刷新（毫秒）：报表数据的更新周期。
（5）操作级别：若在运行环境下对万能报表操作有权限操作，并且要在导航器/配置/用户管理定义中进行用户定义。
（6）工具条：运行时双击是否有工具条弹出。（7）打印模式
（8）SQL查询数据库：报表可以与关系数据进行数据交互，报表显示的是关系数据库中的数据。
（9）无效数据时：可根据现场需要，当保镖所连接的的变量值无效或0时，无显示。
（10）手动更新设置：一般的数据刷新速度为2秒，当选该项是强制进行数据刷新。
（11）自动打印点：有一个变量来控制打印功能，关联一个变量为真时（非0）打印功能激活，打印当前的万能表的表单。
（12）自动保存点：有一个变量来控制保存功能，关联一个变量为真时（非0）rpt形式自动保存当前激活的万能报表中的表单。其中rpt格式可以通过运行中表。（13）自动保存路径：当配置了自动保存功能后自动保存在设置好的路径下，该路径在开发环境下进行设置。
3、基本操作： 万能报表支持任意位置插入行（列），删除行（列），支持合并单元格，每一行（列）的高（宽）度都可以随意调整，他可以方便的智能拷贝，智能替换变量。具备友好的公式生成器，可以自动生成求和，平均值，最大值，最小值，取历史数据等功能。户的操作更方便。
四总貌报表
总貌报表可以多所有的实时参数进行浏览，它是一个基本的图形对象，通过对它的属性和动作脚本便可以控制，因此可以很方便的浏览所有的设备数据。总貌报表是对实时数据库特定区域中特定单元内所有点的相关信息的集中显示，内容包括：点名，当前值，报警状态，点说明，工程单位等。
可以用脚本控制可以用脚本控制总貌报表：当总貌报表画面的点数很多时，利用脚本程序可以控制总貌报表向前或向后翻页浏览。另外，也可以利用脚本程序在运行时动态更换显示的区域和/单元
Excel中大量的公式函数可以应用选择，使用Microsoft Excel可以执行计算，分析信息并管理电子表格或网页中的数据信息列表与数据资料图表制作，可以实现许多方便的功能，带给使用者方便。Excel主要用来进行有繁重计算任务的预算、财务、数据汇总等工作
Excel是一个适合现代人进行数据处理的工具，“数据处理”实际上是一个非常广义的概念，包含了与数据这个对象所进行的一切具体地说，Excel拥有强大的计算、分析、传输和共享功能，可以帮助用户将繁杂的数据转化为信息。
★数据记录与整理
孤立的数据包含的信息量太少，而过多的数据又让人难以理清头绪，利用表格的形式将它们记录下来并加以整理是一个不错的方法。
大到多表格视图的精确控制，小到一个单元格的格式设置，Excel几乎能为用户做到他们在处理表格时想做的一切。除此以外，利用条件格式功能，用户可以快速地标识出表格中具有特征的数据而不必用肉眼去逐一查找。利用数据有效性功能，用户还可以设置何种数据允许被记录，而何种不能。对于复杂的表格，分级显示功能可以帮助用户随心所欲地调整表格阅读模式，既能一览众山小，又能明查秋毫。
数据记录与整理工作往往较为繁琐和枯燥。Excel为此还提供了语音功能，可以让耳朵和嘴来帮助作业，既轻松又高效。
★数据计算
Excel的计算功能与算盘、普通电子计算器相比，完全不可同日而语。四则运算、开方乘幕这样的计算只需用简单的公式来完成，而一旦借助了函数，则可以执行非常复杂的运算。
内置充足又实用的函数是Excel的一大特点，函数其实就是预先定义的，能够按一定规则进行计算的功能模块。在执行复杂计算时，只需要先选择正确的函数.然后为其指定参敛，它就能在眨眼之间返回结果
Excel2003内置了三百多个函数，分为多个类别。利用不同的函数组合，用户几乎可以完成绝大多数领域的常规计算任务。在以前这些计算任务都需要专业计算机研究人员进行复杂编程才能实现，现在任何一个普通的用户只需要点几次鼠标就可以了。
★数据分析
要从大量的数据中获取信息，仅仅依靠计算是不够的，还需要利用某种思路和方法进行科学地分析。数据分析也是Excel擅长的一项工作。
排序、筛选和分类汇总是最简单的数据分析方法，它们能够合理地对表格中的数据做进一步的归类与织。“列表”则是Excel2003新增的一项非常实用的功能，它允许用户在一张工作表中创建多个独立的数据列表，进行不同的分类和组织。
数据透视表是最具Excel特色的数据分析功能，只需几步操作，它就能灵活地以多种不同方式展示数据的特征，变换出各种类型的报表，实现对数据背后的信息透视。
此外，Excel还可以进行Whst-If分析，以及执行更多更专业的分析。
★商业图表制作
所谓一图胜千言，一份精美切题的商业图表可以让原本复杂枯燥的数据表格和总结文字立即变得生动起来。Excel的图表图形功能可以帮助用户迅速创建各种各样的商业图表，直观形象地传达信息。
★信息传递和共享
协同工作是21世纪的重要工作理念，Excel2003不但可以与其他Office组件无缝链接，而且可以帮助用户通过Intranet与其他用户进行协同工作，方便地交换信息。
★自动化定制Excel的功能和用途
尽管Excel自身的功能已经能够满足绝大多数用户的需要，但用户对计算和
VI
分析的需求是永无止境的。为了应付这样的情况，Excel内置了VBA编程语言，允许用户定制Excel的功能，开发自己的自动化解决方案。从只有几行代码的小程序，到功能齐备的专业管理系统，以Excel作为开发平台所产生的应用案例数不胜数。
五、总结 通过以上对组态软件中的报表了解和分析，清楚的认识到报表到组态软件中的重要性，同时报表也是人机界面的一个重要工具和平台。数据报表是工业生产中不可缺少的统计工具，可以直观的展现出数据，极大的方便了工作人员。在未来的发展中必定占有重要的地位。
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