毕业设计（论文）-基于组态软件Intouch的空压机试验控制设计.doc

成都大学学士学位（论文）设计I基于组态软件INTOUCH的空压机试验控制设计摘要随着自动化技术的不断发展，空压机在人们的生活中的应用也越来越广泛，同时对空压机的各项性能要求也越来越严格，这就要求我们对空压机进行各项性能参数测试。由于现场测试具有一定的危险性，所以我们使用远程的监控系统来进行。INTOUCH组态软件是出现的比较早的一种过程可视化的组态软件，具有丰富的工控界面、数据库处理、对象连接等数据管理控制功能。本文就是以INTOUCH组态软件为基础，在WINDOWS环境下建立对空压机进行性能测试的人机界面，对空压机在试验过程中的各项参数（压力、温度）进行监视，并进行记录以便分析和判断是否符合技术要求。试验的现场数据通过现场传感器送入SWPS80型智能仪表处理，再通过RS485/RS232接口转换器与PC机相连接，通过用VB编写的仪表数据通信程序实现组态软件与外部仪表间的通信，完成了现场实时数据的采集。同时监控界面也能生动地反应现场的实际情况，从而更好实现测试的安全性和准确性。关键词INTOUCH组态软件；人机界面；空压机试验；智能仪表；通讯THEDESIGNOFAIRCOMPRESSORTESTBASEONINTOUCHABSTRACTWITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFAUTOMATIONTECHNOLOGY,AIRCOMPRESSORINPEOPLESLIVESAREINCREASINGLYBEINGUSEDINAPPLICATIONS,WHILETHEPERFORMANCEREQUIREMENTSOFAIRCOMPRESSORAREINCREASINGLYSTRINGENT,WHICHREQUIRESUSTOCARRYOUTTHEAIRCOMPRESSORKEYPERFORMANCEPARAMETERSASTHEFIELDTESTHASSOMERISK,SOWEUSEDTOCONDUCTREMOTEMONITORINGSYSTEMSINTOUCHCONFIGURATIONSOFTWAREISRELATIVELYEARLYEMERGENCEOFAPROCESSOFVISUALCONFIGURATIONSOFTWARE,HASARICHINDUSTRIALCONTROLINTERFACES,DATABASEPROCESSING,OBJECTLINKINGANDOTHERDATAMANAGEMENTCONTROLFUNCTIONSTHISISTOINTOUCHCONFIGURATIONSOFTWAREASTHEFOUNDATION,ESTABLISHEDUNDERTHEWINDOWSENVIRONMENTTOCONDUCTPERFORMANCETESTSONTHEAIRCOMPRESSORMACHINEINTERFACE,AIRCOMPRESSORINTHETESTINGPROCESSONTHEPARAMETERSPRESSURE,TEMPERATUREWEREMONITOREDANDRECORDEDTOANALYZEANDDETERMINECOMPLIANCEWITHTECHNICALREQUIREMENTSFIELDTESTDATATHROUGHTHEONSITESENSORSINTOTHESWPS80SMARTMETERDEALWITH,ANDTHROUGHTHERS485/RS232INTERFACECONVERTERISCONNECTEDWITHTHEPC,BYWRITTENINSTRUMENTWITHTHEVBPROGRAMTOACHIEVEDATACOMMUNICATIONWITHTHEEXTERNALCONFIGURATIONSOFTWARECOMMUNICATIONBETWEENDEVICES,ANDCOMPLETEDONSITEREALTIMEDATAACQUISITIONINTERFACECANALSOCONTROLTHESCENEVIVIDLYREFLECTTHEACTUALSITUATION,INORDERTOBETTERACHIEVETHESAFETYANDACCURACYOFTHETESTKEYWORDCONFIGURATIONSOFTWARE；MANMACHINEINTERFACE；AIRCOMPRESSORTEST；INTELLIGENTINSTRUMENT；COMMUNICATION成都大学学士学位论文（设计）II目录绪论1第一章组态软件211组态软件介绍2111组态软件产生的背景2112组态软件的结构划分2113组态软件的组态内容212INTOUCH组态软件介绍3121组态软件INTOUCH概述3122INTOUCH的系统结构3123组态软件的特点4第二章空压机试验介绍521空压机试验的主要用途522空压机的工作条件和技术参数523空压机试验检测内容524空压机的电路原理625空压机的气路原理7第三章硬件系统831SWP系列智能仪表介绍8311SWP系列智能仪表主要功能及用途8312SWPS803型压力仪表8313开机自检流程流程图932RS232与RS485总线及接口转换器10321计算机通信10322RS232总线11323RS485总线11324RS232/RS485接口转换器11第四章监控界面设计1341监控界面的设计原则1342监控界面软件设计13421图形界面设计13422现场界面设计14423显示界面设计16424控制界面设计16425辅助界面设计1743建立标记名1844动画链接设计19441概述20442动画的建立20第五章串口通信及程序设计2151支持的通信协议21成都大学学士学位论文（设计）III52工控软件的通信2153程序设计22531串口通信实现方法22532DDE通信的实现方法23533通信程序的编写24534程序的应用24第六章调试2561硬件制作调试2562硬件串口调试2563INTOUCH与仪表间的通讯26结论28致谢29参考文献30附录一31附录二33成都大学学士学位（论文）设计1绪论自20世纪80年代初期诞生至今，自动化软件（组态软件）已有20年的发展历史。“组态”的概念最早来自英文CONFIGURATION，其含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置包括进行对象的定义、制作和编辑，并设定其状态特征属性参数，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。对于“组态软件”是指为了使用户在不需要编码的情况下，便可生成适合自己需求的应用系统所使用的模块化、对象化的软件。将使用模块化、对象化的应用软件设计并生成获得目标工程项目的监视和控制系统的过程称为“组态”。它是伴随着集散型控制系统DISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM,简称DCS的出现而引入工业控制系统的。流行的工控组态软件目前世界上有近百种之多。组态软件提供了丰富的工控界面、数据库处理、对象连接等数据管理控制功能，为使用者带来了极大的方便。INTOUCH组态软件是国内外最早出现的一款组态软件，是现代所有工控软件的“鼻祖”。INTOUCH有着相当多的功能环境如项目管理、开发编辑环境、运行监控。经过二十多年的发展其功能不断的完善和增强，通过INTOUCH可以创建性能强劲、功能齐全的应用程序。由于该软件是由国外公司开发的，在提供的外部设备服务程序时，主要是针对国外知名大企业的设备，而对于国内的自动化设备则基本没有，所以在使用国内的自动化设备与INTOUCH组态软件进行连接时怎样将外部数据连入到INTOUCH开发的监控界面成为一大难题。通过INTOUCH，可以创建性能强劲、功能齐全的应用程序。INTOUCH在与外部数据连接的过程中支持多种通信协议，大多是基于WINDOWS系统环境的所以充分利用MICROSOFTWINDOWS的各项主要功能，包括ACTIVEX控件、OLE、DDE、图形及联网等，通过添加自定义的ACTIVEX控件、向导、一般对象以及INTOUCHQUICKSCRIPT等扩展INTOUCH的功能。其中DDE是一个相对简单且实用的数据通信协议，应用DDE协议能很好的在WINDOWS环境下与其他应用程序间进行通信。本文中就是使用该协议结合VB程序设计语言来完成的与外部设备的通信驱动程序。随着自动化技术的不断发展，门机在人们的生活中的应用也越来越广泛，人们与门机的关系也越来越紧密，对门机的各种性能要求也越来越严格，门机只有拥有了良好的工作性能才能给我们生活带来安全便捷的服务，因此对门机各项性能的检测就显得尤其重要，特别是操作性和安全性。由于现场测试具有一定的危险性，所以我们使用远程的监控系统来进行。本文就以各方面都较成熟的INTOUCH组态软件为基础在WINDOWS环境下建立对门机进行各种性能测试的一个门机试验系统人机界面，对门机在试验过程中的各项参数进行监视，并进行记录以便分析和判断是否符合技术要求。试验的现场数据通过现场传感器送入SWPS80型智能仪表处理，再通过RS485/RS232接口转换器与PC机相连接，通过用VB编写的仪表数据通信程序实现组态软件与外部仪表间的通信，完成了现场实时数据的采集。由于工控组态软件在实现工业控制的过程中免去了大量烦琐的编程工作，解决了长期以来控制工程人员缺乏计算机专业知识与计算机专业人员缺乏控制工程现场操作技术和经验的矛盾，极大地提高了自动化工程的工作效率。在工业控制领域，组态软件正得到越来越广泛的使用。近年来在中小型工业过程控制工程、工业自动化工程中越来越受到欢迎。成都大学学士学位（论文）设计2第一章组态软件11组态软件简介111组态软件产生的背景在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC包括工控机相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已相当成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。虽然目前国内对于组态软件还缺乏权威的定义，但可以做一个描述性的定义组态软件是使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI人机接口软件，HUMANMACHINEINTERFACE的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能构建一套最适合自己的应用系统。112组态软件的结构划分目前绝大数工控组态软件都可运行在WINDOWSNT/2000/XP环境下，界面友好，易于操作。自动化工程设计师首先利用系统的开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，生成目标应用程序，并最终将目标程序在系统运行环境中投入实时运行，完成一个工程项目。以使用软件的工作阶段来划分，也可以说是按照系统环境划分，从总体结构上讲，组态软件一般都是由系统开发环境或称组态环境和系统运行环境两大部分构成。系统开发环境是自动化工程设计师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，既组态结果，供系统运行环境运行时使用。系统运行环境将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境根据工程界面上图元的动画连接实时更新图形画面，将现场工程运行状况以组态图形的方式显示出来。有些工控组态软件虽然系统组成上包含多种部件，但就其功能结构来说均可以认为是组态环境与运行环境的统合。维系组态环境与运行环境的纽带是实时数据库。113组态软件的组态内容组态软件的使用者是自动化工程设计人员，组态软件的主要目的是使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程的源代码，因此在设计组态软件时应充分了解自动化工程设计人员的基本要求，并加以总结提炼、重点集中解决共性问题。如何与采集、控制设备间进行数据交换；处理数据报警及系统报警；存储历史数据并支持历史数据的查询；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；具有与第三方程序的接口，方便数据共享等问题。为了形成一个适合于某具体应用的DCS系统，组态软件要针对该具体应用进行一系列定义，在工成都大学学士学位论文（设计）3程师站，组态软件要做的组态定义有（1）系统硬件配置定义确定系统硬件，包括系统中各个站的数量、每个站的网络参数、各个现场I/O站的I/0量配置如各种I/0模块的数量、是否冗余、与主控单元的连接方式等以及各个站的功能定义等。（2）实时数据库的定义实时数据库是整个现场控制软件系统的中心环节。实时数据库的定义包括对现场物理I/0点的定义和中间变量点的定义。实时数据库在系统的运行过程中不断刷新，它的内容直接反映了现场控制站所控对象的运行状况。从各信道采集来的资料，以及网络上传来的资料都存储在实时数据库中，当其它模块需要资料时，可直接到实时数据库中去取。（3）历史数据库的定义历史数据库定义主要包括要进入历史数据库的实时数据；历时数据存储的周期；各个数据在历史数据库中的保存时间以及对历史数据库进行转储的时间周期等内容。（4）控制回路的定义控制回路定义就是利用某种方法将适当的控制算法功能模块连接起来，以完成特定的控制功能，需要确定的主要内容包括确定控制目标系统、控制方法、控制周期；定义与控制相关的控制变量、控制参数等。12INTOUCH组态软件介绍121组态软件INTOUCH概述INTOUCH组态软件是WONDERWARE公司的专业自动化软件，用来实现工业生产过程监控系统的可视化、监控、操作和管理功能。为工程师提供了一种易用的通用开发环境、灵活的体系结构和广泛的功能，使工程师能快速地建立、测试和部署连接和传递实时信息的自动化应用，是一个开放的、可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力，具有在线组态、实时和历史趋势、数据采集和处理、灵活的用户定义报表、报警和管理、可扩展的组态向导等INTOUCH应用足够的灵活，可以确保INTOUCH应用程序满足客户目前的需求，并可根据将来的需求进行扩展，同时还能保留原来的工程投资和成果。这些通用的INTOUCH应用程序可以从移动设备、客户端、计算机节点、以及通过INTERNET进行访问。此外，INTOUCHHMI具备相当的开放性和可扩展性，提供了无与伦比的连接功能，可以同行业内的广泛的自动化设备相连接。122INTOUCH的系统结构INTOUCH总体结构由开发环境、数据服务、驱动程序库和运行环境构成。●开发环境是一个工程开发设计工具，用于创建监控虚拟现实场景（图页）、监控的设备及相关变量、动画连接、设定运行系统配置等的系统组态。●数据服务作为数据处理的核心，用于根据开发环境的设计进行与硬件设备通讯的调度和数据的加工处理以及网络的传输。●驱动程序库负责与外部设备的数据信息交换，每一种通讯驱动程序支持相应类型的外部硬件设备。●运行环境运行界面。从数据服务获得通讯数据，并依据由开发环境的动画设计显示动画画面，实现人与控制设备的交互操作。1INTOUCH组态体系结构如图11所示成都大学学士学位论文（设计）4图11INTOUCH组态体系结构123组态软件的特点（1）延续性和可扩充性，用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改即可方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，用户不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I／ODRIVER、开放式的数据库和画面制作工具。就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制［1］。