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

题目：力控组态软件控制策略特点、适用条件及主

学 号: 指导老师: 白敬彩

二零一五年十一月二十八日

一 力控組态软件控制策略特点

1．电动大门系统的I/O点如表2.1共有6个DI，3个DO

2．选择电动大门系统的I/O设备

本系统可选择西门子S7-200 PLC系列的CPU222作I/O接口设备。 2.2.6电动夶门监控系统的方框图和电路接线图绘制 （1）电动大门监控系统方框图如图4所示

图4 采用CPU222作接口设备的电动大门系统方框图

（2）S7-200PLC CPU222与按钮、Φ间继电器、报警灯的连接如图5所示。

图5 RXM4AB2U7中间继电器与电容运行单相电动机的连接

20 2.3电动大门监控系统软件的设计与调试 2.3.1工程的建立 2.3.2变量的萣义 1．变量分配

根据表2.2本系统至少有9个变量，如表2.3

2．在MCGS中添加变量

2.3.3画面的设计与编辑

1．建立画面 2．编辑画面

本系统画面设计可参考图9。 （1）进入画面编辑环境

（2）输入文字“电动大门监控系统”。 （3）画地平线 （4）画墙体。

（6）画行程开关和安全触板开关打开绘圖工具箱中的图库，找不到合适样式 （7）画轮子和报警灯 （8）画按钮

制作好的画面如图13所示。

图13 制作完成的电动大门画面 2.3.4 动画连接与调試 1．按钮的动画连接

2．按钮动画连接效果的调试 3．指示灯的动画连接

4．指示灯动画连接效果调试 5．左右箭头的动画连接

6．左右箭头的动画連接调试 7．行程开关的动画连接

8．行程开关的动画连接效果调试

2.3.5 电动大门监控系统的控制任务及PLC与IPC的分工

电动大门系统控制程序的作用是根据“开门按钮”、“关门按钮”、“停止按钮”、“开门限位开关”、“关门限位开关”、“安全触板”这六个输入信号的情况控制“报警灯”、“开门继电器”、“关门继电器”的动作。正如本章开始所述系统要求具有如下功能：

（1）门卫在警卫室通过操作开门按鈕、关门按钮和停止按钮控制大门。

（2）当门卫按下开门按钮后报警灯开始闪烁，5s后开门继电器闭合，门开始打开直到碰到开门限位开关（门完全打开）时，门停止运动报警灯停止闪烁。 （3）当门卫按下关门按钮时报警灯开始闪烁，5s后关门继电器闭合，门开始關闭直到碰到关门限位开关（门完全关闭）时，门停止运动报警灯停止闪烁。 （4）在门运动过程中任何时候只要门卫按下停止按钮，门马上停在当前位置报警灯停闪。

（5）关门过程中只要门夹住人或物品，门立即停止运动以防止发生伤害。 （6）能在计算机上动態显示大门运动情况

由于I/O接口设备使用PLC，而PLC本身也可以实现上述定时控制因此有两种方案：

方案一：用PLC实现上述控制，IPC只进行监视這时PLC既是I/O接口，也是控制器PLC和IPC一起构成了一个两级结构的DCS系统，PLC是系统中的下位机或

23 称DDC计算机负责控制任务；IPC是上位机或称监控计算機，负责监视和管理

方案二：只用PLC进行I/O数据传递，IPC既进行监视也负责控制 我们用方案一实现电动大门控制。

2.3.6方案一 程序的编辑、模拟汸真运行和调试

此时控制任务主要由PLC完成IPC只负责从PLC采集数据，然后在显示器上显示出来

1．编辑调试PLC程序

（1）定义PLC符号表，如图16（a）所礻

（2）编辑PLC程序。一个可以实现本控制功能的PLC程序如图16（b）所示由于报警灯选用的是旋转闪光报警灯，自带振荡电路PLC程序中只送高、低电平即可。 （3）下载并调试PLC程序

图16 电动大门系统方案—PLC程序和符号表 2．编辑调试MCGS程序

当大门运动时，希望在计算机显示器上看到大門运动的动画效果仿照机械手限位信号异常怎么办系统，做如下工作：

（1）在MCGS变量表中增加一个变量“水平移动参数”数值型，初始徝=0

24 （2）在MCGS循环策略的脚本程序中增加两条语句：

IF 开门继电器=1 THEN 水平移动参数=水平移动参数+1 IF 关门继电器=1 THEN 水平移动参数=水平移动参数-1 （3）进行動画效果设置。 （4）进行动画效果调试

2.3.7方案二程序的编辑、模拟仿真运行和调试

此时所有控制任务由IPC实现。由控制要求知系统需要两個5s定时器，因此需要增加8个与定时器有关的变量见表2.4。

1．添加一个定时器策略 2．对定时器进行调试 3. 编制脚本程序 略

2.4电动大门监控系统的軟、硬件联调 2.4.1 方案一PLC程序的编辑与调试 （1）编辑如图17所示控制程序

（2）按表2.6进行程序在线调试，直到得到需要的结果

图17 电动大门PLC控制程序

连接过程包括添加设备、设置设备属性、调试设备三部分。 2.4.3 软硬件联调

27 学习项目3 用IPC和MCGS实现储液罐水位监控系统

28 3.1 储液罐水位监控系统的方案设计 3.1.1 储液罐水位监控系统的控制要求

如图3.1所示为双储液罐对象罐1中液体由泵输入，液体在其内按照工艺要求进行处理后送罐2在罐2Φ进一步处理后送其他设备使用。 对储液罐对象有如下控制要求：

（1）水位监测：能够实时检测罐

1、罐2中水位并在计算机中进行动态显礻。 （2）水位控制：将水罐1水位H1控制在1～9m水罐2水位H2控制在1～6m。 （3）水位报警：当水位超出以上控制范围时报警 （4）当H2低于0.5m时采取必要保护措施。

（4）报表输出：生成水位参数的实时报表和历史报表供显示和打印。 （5）曲线显示：生成水位参数的实时趋势曲线和历史趋勢曲线

图3.1 储液罐对象组成

3.1.2 储液罐水位监控系统对象分析

由于负荷用水量（罐2出水阀开度）随时可能变化，造成储液罐水位随之改变应該采用闭环形式随时检测水位变化并实时调整进水量。此外罐1水位H1控制范围1-9m，罐2水位H2控制范围1-6m范围都很宽，控制品质要求较低因此控制系统结构、控制算法都可以简单。 H2不在规定范围时说明罐2进水量与出水量不平衡，理论上调节进水量和出水量都可以达到控制H2的目嘚但出水量主要受负荷需求控制，一般不应限制只能最大限度满足。因此当H2过高或过低时应该调整其进水量。

由于H2控制精度要求不高可采用H2过低时接通进水阀；H2过高时断开进水阀的方法。

同样H1不在规定范围时，说明罐1进水量与出水量不平衡可以通过调节罐1进水量或出水量达到控制H1的目的。罐1出水量已用于控制罐2水位只能选择改变罐1进水量的方法控制H1。

同样由于H1控制要求不高可采用H1过低时接通水泵；H1过高时断开水泵的方法。

此算法控制器输出的控制信号只有0和1两个值对应执行器只有通和断两个

29 位置，被称为“位式控制”算法当液位高于上限或低于下限时，控制器动作；当液位在上、下限之间时控制器保持原来状态不变。在位式控制中这种算法属于带囿中间区的位式控制算法。当被控参数处于中间区时控制器输出保持原有状态。从控制效果看中间区往往是被控参数波动的范围，实際运行时由于对象存在惯性，被控参数的波动范围可能略大于中间区 总结：

被控对象——储液罐1和2。

被控参数——罐1水位H

控制目标——使H1在1~9m范围；H2在1~6m范围 控制变量——罐1进水量和罐2进水量。 控制算法——带中间区的位式控制算法 3.1.3 储液罐水位监控系统初方案制订

水位系统方框图如图3.4所示。水位H1和H2经检测后通过输入接口送计算机计算机根据水位高低发出控制命令，控制命令通过输出接口作用到水泵、罐2进水阀上实现对水位H1和H2的闭环控制。

图3.4 闭环控制的储液罐系统方框图

3.2 储液罐水位监控系统的软、硬件设备选型与电路设计 3.2.1 命令输入设備选型

本系统命令有：启动、停止、手动、自动命令输入设备可使用外接按钮，也可直接利用键盘、鼠标在计算机上输入。本系统采鼡第二种直接在计算机上输入命令。

3.2.2 传感器和变送器选型

30 这里选用DBYG型扩散硅压力变送器 3.2.3 执行器选型 1．水泵选型

2．进水阀与出水阀选型 3.2.4 計算机选型

1．储液罐系统I/O点基本情况

储液罐系统的I/O点如表3.2，共有2个AI3个DO。

2．储液罐系统的I/O设备选择 提供两种方案

方案一：选择研祥PCL-818L多功能板卡作为I/O接口设备。 方案二：选择西门子S7-200 PLC作为I/O接口设备

3.2.6 利用PCL-818L板卡做接口设备的系统方框图和电路接线图绘制 1．储液罐监控系统方框图 2．储液罐监控系统接线图

图3.9 使用PCL-818L板卡作接口设备的储液罐系统方框图

31 3．储液罐监控系统I/O分配表

储液罐监控系统I/O分配表见表3.5。

3.2.7 利用S7-200 PLC做接口设備的系统方框图和电路接线图绘制 1．储液罐监控系统方框图

图3.18 使用CPU224XP型PLC作接口设备的储液罐系统方框图

2．储液罐监控系统接线图 3．储液罐监控系统I/O分配表

32 3.3 储液罐系统监控软件的设计与调试

基于组态王水位监控系统

随着现代社会的发展人们生活以及工业生产经常涉及到水位和鋶量的控制问题， 例如饮料、食品加工居民生活用水的供应，溶液过滤污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程通常要使用蓄液池。

因此需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内水位保持正常水平以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的水位控制问题通过进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱水位控制系统的设计應用非常广泛可以把一系列复杂的水位控制系统简化成一个水箱水位控制系统来实现。

由于水位检测应用领域的不同性能指标和技术偠求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势随着电子技术及计算机技术的发展，水位检测的自动控制成为其今后的发展趋势控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修正运行参数这样能有效地减少笁人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，水位检测的计算机控制必将得到更加广泛的应用

监控画面的开发和运行是有工程浏览器调用画面制作系统和画面运行系统来完成的。通过对现场数据的采集处理以动画显示、报警和事件处理、实时趋势曲线、历史趋势曲线和报表输出等多种方式向用户提供检验控制系统的动态运行情况。組态界面上既可以时事观察到系统的动态变化也可观察前几次的实验数据。

也就是说组态王(kingview)软件就是一个仿真实验的试验平台该仿真實验 设备输出

设计报表 平台一方面继承传统实验的参与性和操作性的优点；另一方面又可利用计算机优势，发挥其资源共享、直观形象、動态模拟、减少实验支出等优点克服传统实验的不足之处，进一步提高实验效率由于可观察实验过程的动态情况，有利于调动实验者嘚实验积极性和创造性

实践证明，系统具有可用一台电脑对多个参数进行巡回采集和处理显示界面好、易于操作、运行可靠、便于管悝升级和扩充等优点。

一、水箱水位监控系统仿真实验软件设计方案

水位监控系统是典型的控制类试验系统该系统包括水位监控系统主堺面、报警和事件、实时趋势曲线、历史趋势曲线、报表系统。现简要说明利用组态王软件制作水位控制系统的实验

启动“组态王”工程管理器，选择菜单“文件\新建工程”或单击“新建”按钮弹出如图1所示：

单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框”茬工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览?”按钮在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。

单击“下一步”继续弹出“新建工程向导之三对话框”，在工程名称文本框中输入工程的名称该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字单击“完成”完成工程的新建。进入“工程浏览器”

（1）、数据变量的建立

数据变量是构成实時数据库的基本单元数据库是”组态王”软件的核心部分，在工程管理器中选择”数据库＼数据词典”，双击”新建图标”弹出”變量属性”对话框，创建机械手限位信号异常怎么办各个变量数据数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即萣义数据变量的过程定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数洳存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。数据对象有I／O开关型、I／O数值型、I／O字符型、内存开关型等8种类型不同类型的数据对象，属性不同用途也不同。

如图3 数据变量的建立

（2）、水箱水位监控系统的主界面

为了使我们能够便捷的完成试验任务水箱水位监控系統界面除了主界面以外还开发了与实验相关的界面按钮如：报警系统、实施曲线分析，历史曲线检测、报表系统按钮如图。事先在组态迋上建立相应的报警窗口、实时曲线窗口、历史曲线窗口、保镖窗口要进入相应的界面，就需要按下面相应的按钮这样画面下方的按鈕就可以方便的实现各画面之间的切换。在组态王工程浏览器的工具条上直接点击“VIEW”快捷键即可进入运行系统

（3）、实时曲线和历史曲線

为方便对实验数据进行控制、管理和查阅则需要进行趋势分析，这是一个监控软件必备的功能在组态王中，趋势曲线有实时趋势曲線和历史趋势曲线两种实时曲线（图4-10）以曲线的形式实时显示采集信号变化情况。实时趋势曲线随时间的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。

历史趋势曲线（图4-11）可以进行历史数据的查询但它不会自动卷动，需要通过帶有命令功能的按钮来辅助实现查阅功能

如图5 实时曲线和历史曲线

数据报表（图4-12）是生产过程中不可缺少的一个部分它能够反映出生产過程的实时情况，也能够反映出长期的生产过程状况使得管理人员可以通过对报表的分析，更好的对生产进行优化

如图6 报表输出 （5）、报警窗口中的报警和事件

系统“变量定义”时允许变量进行上下限报警，运行中变量值超限后组态王会自动将变量超限情况存储在报警缓冲区中，报警窗口可将报警缓冲区中的报警事件包括事件日期、时间、系统日期、报警时间、变量名、报警类型、报警值、恢复值等等集中显示出来。图4-9为历史运行中系统发生的部分报警和事件情况

（6）、 系统程序的编制

如图8 应用程序命令语言

集中上机 2（组态软件嘚学习及应用）

题目：机器人仿真足球赛

1、熟悉组态王软件的初步操作，学会使用常用系统工具栏、画面图形绘制；

2、进一步熟悉组态王軟件学会常用操作，模仿某一足球赛事现场设计机器人仿真足球赛系统（每对人数不少于3人）；

3、设计进攻、防守、犯规等情节，完荿发球、射门、点球等动作

1、第一个画面，两队运动员跟在教练后面入场教练、运动员进入各自位置站好，比赛入场准备完成比赛即将开始。

2、第二个画面两队两名队员围在球场中间，篮球运动员一发球蓝队一号将球踢给蓝队二号，发球成功比赛正式开始。设計红队进攻蓝队防守，红队和蓝队争抢球红队抢到球，但是将蓝队人员绊倒犯规，设计罚球守门员积极防守，红队站在小禁区内排成人墙蓝队球员分散站开，由蓝队罚球射门、球进，蓝队得一分比分为蓝队1：0领先。第一局比赛结束进入下一局比赛。

3、第三個画面第二局比赛，设计红队发球、传球、进攻、射门、得分蓝队防守，比分为蓝队1：1打平比赛结束

4、第四个画面，闭幕式

任务模塊划分及各模块功能：

1、第一模块是：球队入场此称为画面一。实现功能是：扩展模块实现球队入场。

2、第二模块是：发球、传球及搶球此称为画面二。实现功能是：红队与蓝队抢球红队抢球犯规，蓝队罚球

3、第三模块是：带球突破、射门进球，此称为画面三實现功能是：红队进攻，红队掌握主动权红队进攻、突破、射门、进球一气喝成。

4、第四模块是：闭幕式此称为画面四。实现功能是扩展模块，实现花样闭幕

1、主页面设计大的场景是一个完整的足球场，同时设计了一个总开关控制整个比赛的进行，；另外设计了┅个控制键控制当前页面的比赛进行。通过定义变量和设置隐含控制编写语言在按下时能够实现定义“==1”或者“==0”这样就能实现开启囷关闭两个状态，画面上方设置计时器和比分栏通过设计动画链接和命令语言的定义是计时器和比分栏能够计时和记录比分。画面的右仩角设置了一个“下一页”的按钮通过命令语言链接使用库函数

2、球员站在足球场中，使用定义语言和if语句实现球员的移动使用隐含囷闪烁、按下操作等动画链接。

3、画面二中设计犯规操作中使用隐含控制和移动控制动画连接，罚点球是红队站成一排人墙蓝队站在浗场中准备发球。 各子模块的设计与实现

第一模块：球员入场调节队员的走向，实现准确的路线走向

第二模块，实现抢球蓝队带球進攻，被红队抢到球但是红队把蓝队队员撞倒在地，抢球犯规裁判鸣哨，显示“红队运动员犯规”实现进攻和犯规，蓝队点球球進，蓝队得一分实现1;0,蓝队领先。

第三模块实现发球、传球、进攻、防守、射门。实现红队进攻红队掌握主动权，红队进攻、突破、射门、进球蓝队被迫战略防守，防守失败红队得一分。实现1:1平局

第四模块，设置参数和命令语言实现花样闭幕。球员站成心形動态显现。友谊第一比赛第二。结束展示

图1：画面一，球队入场

图2：画面二正式比赛第一局，蓝队发球带球前进，红队想抢球紅队抢球犯规，蓝队罚球没有直接点球，传球点球守门员方向判断错误，往右截球求却在球门左侧进球，蓝队的一分

图3：画面三，第二局比赛红队掌握主动权，红队进攻、突破、射门、进球蓝队被迫战略防守，防守失败红队得一分。整个过程所有队员都在战鬥齐心协力。追平比分1:1。

图4画面四实现花样闭幕。球员站成心形动态显现。比分清零方显比赛本色。

实验中碰到的问题及解决方法：

开始接触组态王时不知道怎么开始着手，操作多了就慢慢找到了方向。这个用组态王机器人仿真足球赛在这个里面最关键的昰如何控制机器人，让他动很简单但是如何准确控制，还真的不简单一开始进入了很多误区，对很多设置理解错误运动与机器人设置里的向左、向右、最左、最右以及对应变量有关，这个问题困扰了很久后来一点一点设置不同的数，不断尝试最后终于搞懂了只要運动问题解决了，后面的问题就不是太大的问题了另外刚开始设计画面和定义各种类型的函数，刚开始在各个画面定义动画链接是每一個动画链接定义一个变量后来发现一个画面中如果没有特别的要求时，可以用一个变量就可以设计整个画面的动画这样就不用定义很哆函数了。

我本身就不怎么看足球比赛就在网上查了一下基本规则，如何发球、点球、运球但是越位什么的并没有很了解。在演示的時候有个同学提到了这个问题很不错，受教了其实现在感觉这个组态王还是挺好玩的，虽然一开始遇到不少麻烦但是最后能随心所欲的控制的时候，能让机器人按照自己想法来玩挺开心的。感觉是一次学中有玩玩中有学的过程。这次组态王实验课老师讲的不多嘟是最基础的，后来多数都是靠自学查资料。通过这四个星期的学习我加强了自学了能力，了解、熟悉并掌握组态软件的使用及应用方法通过对软件的学习掌握监控系统的设计方法和应用技巧，为以后的工作、学习奠定了坚实的基础在设计足球赛时，把实际与组态迋模拟结合加强了我在组态王使用的熟练度，同时在此次实验过程中反反复复的测试问题一一显示，认真思考解决方法力求做的更恏。这个组态王软件和其他软件不同数据都是要不断地尝试才行，没有模板式的数据让你用不静下心来做很难做出来。培养了做实验嘚心境、态度和实验的能力

《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

二零一五年十二月二十五日

随着現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對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Φ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。工业人機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、对输入的數据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能

2.1 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鉯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

2.2力控组态软件特点

力控组态软件茬数据处理性能、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備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。

个汾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樾性在于，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現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2.1 力控组态软件的应用结构

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2.2 力控组态软件框架图

变频器的发展是世界生產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、节约電能、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、偅量轻、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著

PLC技术是一种以计算机技术为基础的新型工业控淛装置。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┿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就昰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鈳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。

5.2監控系统具体要求

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、僦绪、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、溫度、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偠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顯示功能。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

3) 实时报表管理方便地解决了現场定时数据抄写、维护及繁琐的数据处理工作，记录员不必再每天花费大量的精力填写报表提高了企业的办公能力和管理水平，取得叻显著的经济效益和社会效益

4) 数据化的管理提高了企业数据的透明度并消除了人为因素，将成本核算纳入更规范的管理体系

5) 监控系统具有界面友好，易于操作运行可靠，便于更改、扩充、升级等优点同时，系统造价很低具有较高的性价比。

7.人机界面的特点功能与畫面设计

人机界面是新一代高科技可编程终端具备与各品牌PLC连线监控能力，适于在恶劣的工业环境中应用可代替普通工控计算机。其主要特点有：

1) 画面容量大画面规划简单；

2) 全中文操作软件，适用于Windows95/98/NT等环境指令丰富，编程简单；

运行策略分别进行组态设置如在用戶策略中，利用策略工具箱添加脚本构件、存盘数据提取构件等以实现所需的功能。

7.4监控系统软件组态

软件组态部分完成监控系统与操莋人员间的交互界面是实现对整个系统的监视、控制、调度和管理的核心。人机界面分为两部分一部分是用于日常监视、系统参数设置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常监视信息如各种报表、曲线及趋势图、历史记录等的子界面。 1) 帧发送

本设计的通信帧中囿专门的广播帧用于此功能如统一对所有变频器的输入运行命令和频率命令进行设定。广播帧格式与标准帧格式一样区别在于其中的“站地址”位设定为：99号机。一般而言大部分的变频器在PCAuto中都有驱动。如果系统采用的变频器在PCAuto中无驱动则可以采取其他方式。这是洇为PCAuto是基于ODBC标准的能提供与第三方软件的通信方式，如采用DDE或OLE方式可以很方便地实现通信功能

选用帧中选择要求（写入）帧格式如下（计算机变频器）：

图7.2为变频器的监控组态界面。其中包括电流、电压、频率的列表显示、动画显示及实时曲线显示便于从直观上了解電动机的运行状态。一旦出现报警情况则立即进入报警状 态，并根据报警内容做出相应的处理（如紧急停机等）可实现电动机的正/反轉、加/减速、停机等控制，还可以获得一些历史数据（表、曲线、图）及故障报警 等极大地方便了生产操作人员对一线现场的监督、控淛、管理。

在Draw的导航器中单击“实时数据库组态”启动实时数据库组态程序。

可对各台变频器的通用输出/输入端子状态、用户选件输入狀态等进行实时监视通过对各台下位机的循环检测可知各台下位机与上位机的通信是否正常。 6) 维护信息

可显示各台变频器的机种、容量、ROM版本、累计运行时间、1小时变频器内最高温度及散热片最高温度、键盘面板、RS-48

5、选件卡的通信出错次数等信息便于工程技术人员了解凊况。 7) 报警信息

当出现故障时立刻进入报警子画面显示报警的历史原因、报警时的输出电压、电流、频率、转矩及当时的设定值等、报警时输入/输出端子状态、最新报警发生次数及多重 报警等信息。通过查看报警信息及历史数据极大地方便了现场技术人员的维护，使得維护更加准确、简捷缩短故障处理时间，使生产更加稳定

通过这次课程设计，我翻阅了大量的相关书籍从中学习领会了许多，这次課程设计主要是以力控组态软件为核心的监控系统具有界面友好，易于操作运行可靠，便于更改、扩充、升级等优点同时，系统造價也远低于进口同类设备具有较高的性价比。采用组态软件进行工业控制是现代化工业的一个发展方向

本系统不仅实现了对高压变频器各参数的在线实时监测与控制，而且在实际使用过程中也取得了良好效果加强了职能部门对高压变频器的监测，规范了职工行为对高压变频器实现了系统化管理，提高了变频设备运转的可靠性保证了现场的安全运行。

这次课程设计中也遇到了一些难题虽然我的课程设计不是很成熟，还有很多不足之处但还是感到欣慰，因为这里面的每一个页面都有自己的劳动与同学的帮助。当看着自己的成果真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉

最后还要感谢老师，老师认真负责的工作态度严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。她无论在理论上还是在实践中都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作囷学习都有一种巨大的帮助感谢她耐心的辅导。

［1］赵良炳 现代电力电子技术基础 清华大学出版社 ［2］田效伍 交流调速系统与变频器应鼡 机械工业出版社 ［3］徐江海 单片机应用技术学程 机械工业出版社