基于ADAM4000和组态王的电热水器控制系统设计

常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计 常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系 别 ： 电 子 与 电 气 工 程 学 院 专 业 ： 自 动 化 生 产 设 备 应 用 班 号 ： 自 动 122 学 生 姓 名 ： 姚 威 学 生 学 号 ： 1206163210 设 计 （ 论 文 ） 题 目 ： 基 于 ADAM-4000 和 组 态 王的 电 热 水 器 控 制 系 统 设 计 指 导 教 师 ： 姚 立 波 设 计 地 点 ： 常 州 信 息 职 业 技 术 学 院 起 迄 日 期 ： 2014.52014.11 常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书专业 自动化生产设备应用 班级 自动 122 姓名 姚威 一、课题名称： 基 于 ADAM-4000 和 组 态 王 的 电 热 水 器 控 制 系 统 设 计 二、主要研究内容：1、研究数据采集与监控 SCADA 系统的组成原理和实现方法、步骤； 2、研究电 热 水 器 控 制 系 统 设计方案及监控要求； 3、研究研华 ADAM-4000 智能控制模块的应用技术及组态王组态技术； 4、基于 ADAM-4000 和组态王的电 热 水 器 控 制 系 统 的设计方案及方法。 三、工作内容和要求：1、掌握 SCADA 系统组成原理、实现方法，成果形成书面材料； 2、对电 热 水 器 控 制 系 统 的功能及监控要求进行设计，结果形成书面材料； 3、采用研华 ADAM-4000 智能控制模块对控制系统进行硬件设计、调试，实现控制功能；4、采用组态王进行控制系统的设计、调试，完成人机界面组态； 5、完成毕业设计论文，理论性与实践性相结合，成果具有现实推广应用价值； 6、加强团队协作与交流，积极思考，独立操作，完善论文，提出改进方案。 四、主要参考文献：1、姚立波主编 工业控制技术及应用 2、姚立波主编 组态监控设计与应用 3、研华公司 研华 ADAM-4000 模块使用说明 学 生（签名） 2014 年 6 月 4 日指 导 教师（签名） 2014 年 6 月 4 日 教研室主任（签名） 2014 年 6 月 4 日系 主 任（签名） 2014 年 6 月 5 日常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计一、选题的背景和意义：背景：随着社会经济的发展，智能型设备已成为人类生活中不可缺失的一部分。在世界范围内，电热水器技术已趋于成熟，并形成行业。正在以优良的性能，省时省电，节能环保和安全的保障措施冲击着燃气热水器和太阳能热水器的市场。目前电热水器广泛应用于家庭，宾馆，办公楼，列车等提供开水的场合。其高效节能，使用寿命长，安全环保，不占地等特点让电热水器有了广泛的应用前景。意义：近年来智能家具的发展，自动化控制技术和无人干预系统成为未来发展的必然趋势。然而，目前国内外电热水器存在两大缺陷其一：使用前需要预热，其二:不能自动蓄水。自动补水控制和自动加温控制两项技术成为当前十分紧迫的问题。二、课题研究的主要内容：1、 研究：电热水器自动加温及补水控制原理及 HMI 组态要求2、 研究：ADAM-4015，ADAM-4055 模块的硬件组网及系统接线。3、 研究：组态王和电热水器自动控制系统的通信，进行 HMI 组态和命令语言编程及系统调试。4、 基于：组态王对 ADAM-4015 和 ADAM4055 模块组态。三、主要研究（设计）方法论述：1、通过实验，利用学校的实验室对课题进行探究； 2、和同学进行交流，针对课题提出问题，共同研究； 3、利用网络和学校图书馆相关资料进行研究学习； 4、与技术工人一起讨论，从实际中探究课题所应研究的和解决的问题； 5、加强团队协作与交流、积极思考、独立操作、系统具有较好的新颖性，提出改进方案；6、在遇到较困难的问题向相关专业教师请教。常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计 四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期） 工 作 内 容2014.5.19 2014.6.5 指导教师布置任务：明确课题具体内容与要求，共同制定相关指导措施、时间进度、联系方法等2014.6.6 2014.6.18 开题报告：按要求撰写开题报告，并得到指导教师批准后进行课题的实施2014.6.19 2014.9.15 进行毕业设计课题研究，含理论研究与实际项目的软硬件设计、编程、调试、运行等内容2014.9.102014.11.7 进行毕业论文的撰写2014.9.15 前 上交中期检查表2014.11.8 2014.11.11 指导教师检查项目实验成果，审阅论文，提出修改意见2014.11.12 2014.11.14 修改论文，形成终稿，答辩2014.11.15 2014.11.20 根据答辩意见进行论文修改，汇总论文相关资料，资料归档五、指导教师意见：指导教师签名： 2014 年 月 日六、系部意见：系主任签名： 2014 年 月 日常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计目 录摘 要 .Abstract.第 1 章 前言 .1第 2 章 SCADA 系统概述 .22.1 SCADA 系统的基本概念 .22.2 SCADA 系统的组成及原理 .22.2.1 SCADA 系统的组成 .22.2.2 SCADA 系统的应用原理图 .22.3 SCADA 系统开发的基本要求 .32.3.1 开发 SCADA 系统需解决 3 个问题 .32.3.2 SCADA 发展趋势 .3第 3 章 ADAM-4000 智能模块介绍 .53.1 ADAM-4000 的简介 .53.1.1 模拟量输入/输出模块 .53.1.2 开关量输入/输出模块 .83.1.3 计数/频率输入模块 .103.2 ADAM-4000 联网 .113.2.1 ADAM-4520 模块简介 .113.2.2 RS485 联网 .113.2.3 RS485，RS232 通信协议简介 .123.3 ADAM-4000 软件安装与使用 .133.3.1 ADAM-4000 的安装 .133.3.2 ADAM-4000 的使用 .13第 4 章 组态王 KingView6.51 软件应用技术简介 .184.1 组态与监控技术概述 .184.1.1 组态王 KingView 6.51 简介 .184.2 组态王 KingView6.51 软件进行组态 .184.2.1 组态王启动 .184.2.2 建立新工程 .204.2.3 组态王 KingView6.51 软件进行组态 .21第 5 章 系统的整体设计 .245.1 选题背景和意义 .245.2 电热水器发展的现状及趋势 .245.2.1 介绍 .245.2.2 趋势 .245.3 总体设计 .245.3.1 参数调节 .245.3.2 系统的软硬件选型与 I/O 配置 .255.3.3 项目监控要求 .255.4 Utility 软件测试 .27第 6 章 系统的监控组态与调试 .296.1 组态王组态 .296.2 画面编程与动画连接 .33第 7 章 结束语 .36参考文献 .37答谢辞 .38常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计摘 要本论文以电热水器的自动控制作为研究项目，运用 SCADA 系统进行有效监控管理。关于电热水器的自动控制，有许多变量需要监控。本论文就以电热水器中的水温和水位为主要参数，通过控制电磁阀及加热器的运行状态，以获取水温和水位的实时变量。因此本系统的主要任务是对电热水器的水温和水位进行实时监控，并让其自动控制。整个系统的设计理念便是利用 ADAM-4015、ADAM-4055、ADAM-4520 这三个智能模块使传感器与工控机相通信，从而进行信号的监控。电热水器的水温主要由 Pt100 铂电阻进行测温，并将信号输入至 ADAM-4015 模块，其中水位的监控需要 ADAM-4055 模块控制其电磁阀才能正确工作。因此就需要一个软件，使工控机既能接收传感器传来的信号，同时又要能控制电磁阀和水泵。本论文使用到的是组态王软件，它能对工控机和智能模块进行组态，这样操作员就能通过 HMI 界面同时进行控制和监视了。有了工控软件以后后传感器测量出的数值可以通过 ADAM-4000 智能模块被发送到工控机上。因为工控机上已经有事先组态好 HMI 界面，数值就被这些软件显示出来，工作人员便可利用显示出来的参数对电热水器进行监控了。关键词：ADAM -4000 模块；组态王；SCADA 系统常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计AbstractThis paper takes the automatic control of the electric water heater as the research project, the use of SCADA system for effective monitoring and management. Automatic control of the electric water heater, there are many variables need to monitor. This paper takes in the electric water heaterwater level and water temperature as the main parameter, by running state control solenoid valve and heater, real time variable to get the water level and water temperature. Therefore the main task of this system is theelectric water heater water temperature and water level real-time monitoring, and let the automatic control. The design idea of the wholesystem is to use ADAM-4015, ADAM-4055, ADAM-4520 these threeintelligent module makes the sensor and IPC communication, monitoringand signal. The water temperature of electric water heater mainly by the Pt100 platinum resistance temperature measurement, and the signal input to the ADAM-4015 module, the water level monitoring requires ADAM-4055module to control the electromagnetic valve to work properly. So we need a software to IPC can receive signal sensors, and also can control the electromagnetic valve and the water pump. This paper use is the Kingview software, it can be configured on the industrial control computer and the intelligent module, so the operator can through the HMI interface andcontrol and surveillance. Numerical with industrial control software latersensor measured can be sent to the IPC by ADAM-4000 intelligent module.Because it has a prior configured on the HMI interface of industrial control machine, numerical were these software display, parameter staff can usethe display of the monitor of electric water heater.Keywords: ADAM-4000 modules；kingview ； SCADA system常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计 1 1第 1 章 前言毕业设计是大学教育目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化合教和学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。本次毕业论文题目为基于 ADAM -4000 和组态王的电热水器的自动控制，在设计之前我温习了工业控制技术及应用和组态监控设计与应用。在设计期间查阅了ADAM4000 用户手册和组态王软件实用技术等相关资料。随着社会经济的发展，智能型设备已成为人类生活中不可缺失的一部分。在世界范围内，电热水器技术已趋于成熟，并形成行业。正在以优良的性能，省时省电，节能环保和安全的保障措施冲击着燃气热水器和太阳能热水器的市场。目前电热水器广泛应用于家庭，宾馆，办公楼，列车等提供开水的场合。其高效节能，使用寿命长，安全环保，不占地等特点让电热水器有了广泛的应用前景。然而，目前国内外电热水器存在两大缺陷其一：使用前需要预热，其二:不能自动蓄水。自动补水控制和自动加温控制两项技术成为当前十分紧迫的问题。此次设计以 ADAM-4015 模块为温度监测，ADAM-4055 模块控制上限位与下限位开关。ADAM-4520 作为转换模块。系统中包含 1 个冷水开关，1 个热水开关和 1 个加热装置。当系统中水位低于警戒线时，冷水开关打开，放水。当外部信号进入就打开热水开关放水。当温度低于警戒线时，加热装置启动，开始加热。当温度高于设定温度时，加热装置停止工作。基于 ADAM-4000 模块和组态王，实现电热水器自动控制系统的数据采集、处理、监控。通过不同的传感器将采集的数据转化为 ADAM-4000 可接受的信号。通过 RS485 将信号传输到上位机，上位机通过组态王对数据处理，并实时显示，达到监控效果。常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计2第 2 章 SCADA 系统概述SCADA 系统处理信息及时，完整，运行时效率高，能及时采集和控制现场生产系统的运行状态，对现场故障进行远程快速分析，实现运行现场无人值守，提高系统的可靠性和安全性。2.1 SCADA 系统的基本概念SCADA 全称 “Supervisory Control And Data Acquisition”,即数据采集与监控系统。包括 3 个层次的含义：一是分布式的数据采集系统，即智能数据采集系统，就是下位机；二是数据处理和显示系统，即上位机 HMI 系统；三是通讯系统。SCADA 发展历程：第一阶段：20 世纪 70 年代 SCADA 系统诞生。此时 SCADA 基于专用计算机和专用系统。第二阶段：20 世纪 80 年代 SCADA 系统基于通用计算机，这一时期，广泛采用等计算机，操作系统一般采用通用的操作系统。第三阶段：世纪年代 SCADA 基于分布式计算机网络及数据库技术，能够实现大范围联网。第四阶段：目前 SCADA 系统主要采用因特网技术，面向对象技术，神经网络技术，扩大 SCADA 系统与其他系统的集成。2.2 SCADA 系统的组成及原理2.2.1 SCADA 系统的组成SCADA 系统主要由下位机，上位机系统以及通信网络个部分组成。 下位机也叫远程终端单元，指硬件层上各种数据采集和监控设备，如各种 plc，PAC ，智能模块及板卡，智能仪表。这些智能设备采集现场的各种参数和状态，并将这些参数和状态信号转换成数字信号，通过特定的网络将其传输到上位机 HMI 系统中。同时，下位机接受上位机的控制命令。上位机叫主机单元，需开发 HMI 界面，在接受下位机的信号之后，以适当的形式如声音，图形，图像，各种参数的状态（报警或正常或报警恢复），报表等方式提供给系统管理人员，已实现对现场设备的监控。SCADA 的通信系统负责解析上位机与下位机的各种协议,完成数据发送与接收和转发。网络化，集成化，分布化，Web 自动化成为 SCADA 系统的趋势。SCADA 系统按系统构成的层次结构而分成种基本通信方式，分别为分布式控制系统（），现场总线控制系统（）和工业以太网（IEN）。2.2.2 SCADA 系统的应用原理图如图 2-1 所示，上位机采用研华 IPC-610 工控机，采用组态王软件进行人机界面开发，下位机采用亚当智能模块；系统采用 RS-485，Modbus 协议，ADAM-4520 模块进行信号转换。常州信息职业技术学院 基于 ADAM-4000 和组态王的电热水器控制系统设计3图 2-1 SCADA 系统的应用原理图2.3 SCADA 系统开发的基本要求远程数据采集和监控是 SCADA 系统的主要功能，如 P