基于组态软件的矿井压风机监控软件设计毕业论文.doc

基于组态软件的矿井压风机监控软件基于组态软件的矿井压风机监控软件 设计毕业论文设计毕业论文 目 录 1 绪论 1 1 1 概述 1 1 2 煤矿压风机监控系统的现状 4 1 3 课题研究的意义 5 1 4 小结 5 2 矿用压风系统结构及工作原理 6 2 1 煤矿压风系统概述 6 2 2 压缩机结构特征及原理 7 2 3 系统流程说明 9 2 4 压风机运行指标 10 2 5 小结 10 3 矿用压风机监控软件的设计 11 3 1 监控系统的组成 11 3 2 系统要实现的主要功能分析 11 3 3 系统需解决的问题 13 3 4 小结 13 4 煤矿压风机监控系统的开发与实现 14 4 1 运行平台和开发工具的选择 14 4 2 图形界面的开发 14 4 2 1 开发方法及步骤 14 4 2 2 主界面的具体实现 20 4 3 图形界面功能的实现 23 4 3 1 标记名字典 23 4 3 2 动画链接简述 25 4 3 3 脚本程序的开发与实现 27 4 4 实时曲线与历史趋势的实现 32 4 4 1 实时曲线 32 4 4 2 历史趋势 34 4 5 报警 事件的设置 37 4 5 1 报警的简介 37 4 5 2 报警记录创建与配置 38 4 6 小结 40 5 监控软件的成果及具体应用 41 5 1 本系统主要界面展示与具体操作应用 41 5 2 上位机系统 46 5 2 1 PLC 现场控制与控制中心的通讯 46 5 2 2 上位机监控软件功能 46 5 3 小结 48 6 结论 49 参考文献 50 翻译部分 52 英文原文 52 中文译文 63 致 谢 72 1 绪论 1 1 概述 随着微电子技术 计算机控制技术 工业以太网技术及现场总线技术 的发展 组态软件作为用户无需改变运行程序源代码的软件平台工具日渐 成熟 由于组态软件在应用过程中免去了大量繁琐的编程工作 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效率 在工业过 程控制 工业动化 配电自动化 智能楼宇 农业自动化 能源监测等领 域都逐步展示出其独特的优势 其中 组态软件在煤矿监测监控领域的典 型应用也越来越引人注目 作为面向监控与数据采集的软件平台工具 组态软件满足了煤矿监测 监控领域中对大量数据进行采集和输出 处理 显示 报警和保存等几个 典型功能要求 具有丰富的设置项目 使用灵活 功能强大 迅速成为监 测监控系统的指挥中心 为检测监控系统集成建立平台 在软件层次上为 解决煤矿监测监控系统硬件多样性造成的系统封闭问题提供了可行方案 众所周知 随着煤矿信息化 网络化进程的加快 越来越多的煤矿都 或多或少地配置了各种监测监控系统 如环境监测系统 束管监测系统 核子称计量系统 电力监测系统 信 集 闭系统 皮带运输监控系统 煤矿提升监控系统 矿山电网综合自动化系统等 这些系统的运行 为保 证矿山的安全和正常的生产起了重要作用 然而 种类繁多却引发了兼容 性问题 因此 在选择监控软件时应该考虑到这一点 应当选取一套适合 我国煤矿监控现状的 能够兼容其他监控系统的 煤矿实时监测监控组态 软件 本文的主要工作是集中在组态软件基础上去实现对矿用压风机监控软 件设计 这就需要我们去选择比较合适的组态软件 组态软件 SCADA 即 Supervision Control and Data Acquisition 数据采集与监视控制 组态软件的应用领域很广 它可以应 用于电力系统 给水系统 石油 化工等领域的数据采集与监视控制以及 过程控制等诸多领域 在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统 RTU System Remote Terminal Unit 简单的讲 组态就是用应用软件中提供的工具 方法 完成工程中某 一具体任务的过程 与硬件生产相对照 组态与组装类似 如要组装一台电脑 事先提供 了各种型号的主板 机箱 电源 CPU 显示器 硬盘 光驱等 我们的工 作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑 当然软件中的组态要比硬件的 组装有更大的发挥空间 因为它一般要比硬件中的 部件 更多 而且每 个 部件 都很灵活 因为软部件都有内部属性 通过改变属性可以改 变其规格 如大小 性状 颜色等 人机界面生成软件就叫工控组态软件 其实在其他行业也有组态的概 念 人们只是不这么叫而已 如 AutoCAD PhotoShop 办公软件 PowerPoint 都存在相似的操作 即用软件提供的工具来形成自己的作品 并以数据文件保存作品 而不是执行程序 组态形成的数据只有其制造工 具或其他专用工具才能识别 但是不同之处在于 工业控制中形成的组态 结果是用在实时监控的 组态工具的解释引擎 要根据这些组态结果实时 运行 从表面上看 组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务 虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用 但是为了提供 一些灵活性 组态软件也提供了编程手段 一般都是内置编译系统 提供 类 BASIC 语言 有的甚至支持 VB 组态软件是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 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 Human Machine Interface 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 随着它的快速发展 实时数据库 实时 控制 SCADA 通讯及联网 开放数据接口 对 I O 设备的广泛支持已经成 为它的主要内容 随着技术的发展 监控组态软件将会不断被赋予新的内 容 组态软件产品大约在 20 世纪 80 年代中期在国外出现 在中国也将近 20 年的历史 早在 80 年代末 90 年代初 有些国外的组态软件如 InTouch Ifix CITECH ONSPEC PARAGON 等就开始进入中国市场 但是 那个时候计算机还不普及 计算机和组态软件本身的功能还过于简单 所 以在国内的应用还很少 直到 90 年代 随着计算机硬件和软件技术的发展 工业控制系统应用规模逐步扩大 控制更为复杂 原有的上位机编程的开 发方式费时费力 而且网络以及数据库技术的发展 使得工业现场可以为 企业的生产 经营 决策提供更详细和深入的数据 一边优化企业生产经 营中的各个环节 于是组态软件在国内逐渐得到了应用 InTouch 组态软件是美国 Wonderware 公司 FactorySuite 套装软件的一 个主要组成部分 它为以工厂和操作人员为中心的制造信息系统提供了可 视化工具 为制造信息系统集成了操作人员所需的各种信息 在食品加工 半导体 石油和天然气 汽车 化工 医药 纸浆和造纸 运输及公共设 施等行业都有着广泛应用 InTouch 特性和优点 1 开放 易用的开发环境 利用目前通信技术中的现有标准 为应用开 发人员提供了一个开放和易用的开发环境 并支持 ActiveX OPC OLE for Process Control 开放数据库互连 ODBC 及标准的动态数据交换 DDE 为用户自行开发外挂程序提供接口 2 集成的 I O 通信 Wonderware 公司与 100 多家第三方开发公司 包括 Allen Bradley Siemens Modincon 等 合作 提供各种 32 位 I O Server 目前主流的通信协议 例如以太网 Modbus 串口 Modbus 都有现 成的 I O 通信驱动 3 丰富的图形用户界面 InTouch 允许应用开发人员使用易于理解和配 置的工具快速开发定制图形 并提供了一个常用图符库 应用开发人员可 以轻易地创建生动的图形界面 通过易用的配置向导实现实时信息的链接 并可调用内嵌的脚本编辑器扩展图形功能 运行时画面切换的响应速度也 是一般组态软件无法相比的 4 灵活的脚本支持 InTouch 软件的脚本分为画面 应用程序 键 条 件 数据改变及 QuickFunction 等多种 采用类 Basic 的语法 并提供丰 富 易用的脚本函数 适用于多种场合 为应用开发人员制作功能强大 画面丰富的系统提供了有力保障 5 分布式的历史数据系统 允许用户动态地为趋势图的每支笔指定不同 的历史文件数据源 允许操作员在同一个趋势图中查看本地 InTouch 的历 史数据和 Industrial SQL Server 的历史数据 6 便捷的测点远程引用 InTouch 软件通过简易的向导配置 可实现不 同节点上测点的远程引用 为建立分层分布式系统提供基础 应用组态软件设计监控系统 实现真正可视化的界面 实现无人值守 提高劳动生产效率 实现高效节能以迫在眉睫 现在用户购买组态软件虽 然也需要一定的投资 但是和以前相比 投资额得到了大大降低 使用组 态软件 用户可以做到 花了少量的钱 办成了大事情 中国的现代化建 设正处于上升期 新项目的上马 基础设施的改造大量需要组态软件 另 一方面 传统产业的改造 原有系统的升级和扩容也需要组态软件的支撑 社会信息化的加速是组态软件市场增长的强大推动力 随着经济发展水平 的提升 信息化社会将为组态软件带来更多的市场机会 1 2 煤矿压风机监控系统的现状 临矿集团古城煤矿压风机担负着煤矿压缩空气生产的任务 随着煤矿 的延伸 为了满足煤矿煤炭生产过程中所需足够的风动力 为保证煤矿生 产的情况下 古城矿对压风系统进行设备改造 通过改造实现的仅仅是设 备型号的更新换代 并没有实现对设备监测监控理想的自动化程度 传统的煤矿下压风机组控制大多是采用就地控制方式 即采用 值班 人员 按钮 继电器 来控制主回路的控制方式 该控制系统存在以下的缺 点和不足 采取人工开 停的方法 造成人力资源的浪费 硬件电路结构复杂 不便于维护 并且稳定性也差 系统的实时性差 尤其是遇到压力突变的情况不能够及时处理 调度中心不能及时清楚地了解到压风机的运行情况 只能通过电话 联系值班人员来了解情况 系统采用落后的 值班人员观测 指针表 参数采集方式 这就造 成了参数精度低 不能精确地反映各变量的变化情况 面对上述这种现状 20 年前在我国 许多专家们就曾提出 煤矿机电 方面实现无人监控的设想 但是受科学技术水平的限制始终未能如愿 今天的中国已非昔比 随着现代高科技的不断进步和发展 光纤的出 现 高速以太网的诞生 各种智能化 数字化传感器的问世 要实现煤矿 压风机房无人监控只需举手之劳 目前 国家对煤矿安全生产极度重视 对煤矿机电自动化程度要求也越来越高 所以对压风机房的要求也越来越 高 要走向智能化 机电一体化 无人监控化的方向发展 这就为我们矿 山发展提供了空间和条件 总体上 煤矿监控系统是向着集成化 开放化 通用化 智能化 组 态化 综合化的方向发展 其中 系统集成更是大势所趋 本文通过研究 组态软件为煤矿监测监控机电设备在软件平台上集成做准备 这也是本课 题的研究意义之一 1 3 课题研究的意义 众所周知 安全与效益是矿山一切工作的核心 随着煤矿信息化 网 络化进程的加快 越来越多的煤矿都配置了各种监控系统 这些系统的运 行 为保证矿山的安全和正常生产起了重要作用 然而我国当前的煤矿安 全生产状况仍然不容乐观 机电事故 突发性事故屡屡发生 并且存在很 多安全隐患 一些预防性的故障与事故不能提前发现 所以很有必要建立 一种预警机制系统 即进行监测监控 本课题提出的是一种面向煤矿机电设备空压机的监测监控软件的开发 是用于针对矿用压风机安全运行 自动控制的一种监控系统软件 采用组 态软件设计监控系统 实现可视化的界面 在无人看管的情况下仍然掌握 压风机房运转情况并能自动运行 从而确保煤矿更加安全 可靠 经济地 生产 实现无人值守 提高压风机的运行效率 减少风机的运行故障 完 全杜绝压风机人为因素引起的故障现象 从而降低劳动强度和生产成本 提高劳动生产效率 这也是煤矿监测监控研究领域的一部分 对整个煤矿 的安全运行来说是很有必要的 也是必须的 能开发出可靠的监控系统 对煤矿的安全形式会有很大的改观 所以该课题具有重大的经济意义和现 实意义 1 4 小结 本章绪论首先做了系统性的概述 介绍了煤矿压风机监控系统的现状 又探讨了本课题的研究意义 2 矿用压风系统结构及工作原理 2 1 煤矿压风系统概述 在煤矿机电设备中 煤矿压风系统是煤矿生产必不可少的重要系统之 一 煤矿压风系统主要由空气压缩机 压风管路 阀门 相关元件 空气 过滤器 风包 冷却装置 润滑装置 安全保护装置及电气控制装置等构 成 矿用压风系统主要是用来为风镐 气锤 气动凿岩机等风动机械和风 动工具提供动力 在煤矿使用压风设备和机械器具比使用用电设备安全 尤其是在有瓦斯和煤尘爆炸危险 有害气体易涌出煤矿 更显示出它的优 越性 矿用空气压缩设备种类繁多 按照压缩气体方式的不同 可分为容 积式和速度式两大类 容积式空压机通过汽缸内作往复运动的活塞或作回 转运动的转子来改变容积 从而使气体得到压缩 提高气体压力 速度式 空压机是借助于高速旋转叶轮的作用 使气体得到很高的速度 然后又在 扩压器中急剧降速 使气体的动能变为压力能 目前活塞式仍被广泛使用 无论是哪一种类型的空压机 尽管它们的工作原理 结构方式 布置 形式等不同 但它们的作用都是一样的 即通过电动机或柴油机以及其他 动力装置来驱动压缩主机 把电能或机械能转换成气体的压力能 从而为 压风系统提供所需的压缩空气 螺杆式空压机是属于容积式压缩机 它分为单螺杆和双螺杆两种 本 设计采用的被监控对象是双螺杆式空压机 也是临矿集团古城煤矿压风系 统的设备选型之一 螺杆式空压机它具有性能可靠 体积小 振动小 噪 音低 效率高 无易损件 便于移动以及在同等排气压力下与往复活塞式 空压机有无可比拟的优点 已成为当今空压机发展的方向 复盛牌 MLG F 系列矿用螺杆式移动空压机 以下简称空压机 是根据我国煤煤矿下环境 条件而研制的新型防爆供气设备 作为井下掘进和锚喷支护等作业的动力 气源 具有如下显著特点 1 主机 1 先进的齿形 采用台湾最具规模 设备最先进的压缩机厂家 复 盛股份有限公司开发生产的最先进 效能比值领先世界各国厂家的第三代 高效螺杆压缩机主机 其五对六专利齿形 美国专利 No 4 890 992 英国专 利 No 2 230 563 日本专利 N0 2 008 216 齿间落差小 故回流损失小 比四对六齿形提高效率 10 12 省电 25 2 精密的加工设备 主机加工检测全部采用进口高精密度设备 确 保了设计上要求的加工精度 3 严谨的设计 转子设计合理 长径比较小 故弯曲应力小 转速低 噪音低寿命长 转子经精密加工及动平衡测试 并配合重载型轴承 整体 式的机壳 加工精度高 确保了螺杆的同轴度 平行度和螺杆间的间隙 提高压缩效率 2 机组 1 压力控制全部采用气控元件 省电的容量调整 0 100 负荷控制 能随着实际使用风量的多少 自动调整马力消耗 2 使用安全可靠 具有防爆 过载 短路 断相 漏电 防自起动等 保护 还具有超温自动停机保护以及容调 制压阀 安全阀三重保护 防 止压缩机超压运行 3 移动灵活 操作简单 维护方便 机组的所有零部件均装置在一台 车架上 成为一个机动灵活的井下空压机站 可牵引或推送至用气点附近 往车轮下楔入木楔 接通电源和风管即可投入使用 无需专门洞室 也无 需基础固定 整机设计体贴周到 自动化程度高 使得操作非常简单 3 型式及型号含义 1 型式 MLG F 系列空气压缩机型式为单级 水 风 喷油双螺杆 2 型号含义如图 2 1 轨轮式 二位或三位数字 表示主电机功率 一位或二位数字 表示排气压力0 1MPa 主参数 公称容积流量 m min 3 冷却方式 F 风冷 水冷省略 喷油螺杆式 煤矿井下用移动式空压机 MLG G 图 2 1 型号含义 2 2 压缩机结构特征及原理 喷油螺杆式空压机成为当今空气压缩机发展的新主流 具有优越而且 可靠的性能 其振动小 噪音低 效率高 无易损件 具有活塞式压缩机 同等排气压力下 无可比拟的优点 阴阳转子间以及转子与机体外壳间 的精密配合减小了气体回流泄漏 提高了效率 只有转子的相互啮合 无 气缸的往复运动 减少了振源和噪音源 1 喷油螺杆空压机润滑方式的优点 1 凭借自身产生的压力差 不断向压缩室和轴承注入润滑油 简化了 复杂的机械结构 2 注入的润滑油可在转子之间形成油膜 主转子可直接带动副转子转 动 无需高精密度的同步齿轮 3 喷入的润滑油可增加压缩的气密性 4 润滑油吸收大量的压缩热 因此即使单级压缩比高达 16 机头仍然 可以控制在一般润滑油的结炭及劣化温度以下 转子与机壳之间也不会因 膨胀系数不同而产生摩擦 5 润滑油可减低高频压缩所产生的噪音 2 机体构造 该喷油螺杆式空压机 是一种双轴容积式回转型压缩机 进气口位于 机壳上端 排气口开于下部 两只高精度主 副转子平行安装在机壳内 主转子有五个齿 副转子有六个齿 齿形成螺旋状 两者相互啮合 主副 转子两端均由轴承支持定位 机组传动方式为直接传动式 即依靠联轴器将电机与机体结合在一起 再 经一组高精度增速齿轮将主转子转速提高 3 压缩原理 1 吸气过程 螺杆压缩机无进 排气阀 随着转子的转动 因齿的一半逐渐脱离啮 合而形成齿间容积 其内部形成一定的真空 气体在压差作用下流入其中 此后 阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来 齿间容积不断扩大 当 齿间容积达到最大时 齿间容积与吸气孔口脱离 吸气过程结束 2 压缩及喷油过程 吸气过程结束时 气体被转子齿和机壳仓包围在一个封闭的空间中 随着转子的旋转 齿间容积因转子齿的啮合而不断减小 封闭在齿间容积 内的气体压力升高 从而实现气体的压缩过程 压缩过程一直持续到齿间 容积即将与排气孔连通之前 润滑油在压缩过程开始阶段利用压差喷入齿 间 齿容积内与气体混合 3 排气过程 齿间容积与排气孔口连通后 即开始排气过程 随着齿间容积的不断 缩小 具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出 齿末端型线完全啮 合时 封闭的齿间容积变为零 齿间容积内气体完全排出 排气过程结束 2 3 系统流程说明 1 空气流程 空气由空气滤清器滤去尘埃后 经进气阀进入压缩机压缩并与润滑油 混合后 经主机排气口排出进入油气桶 再经油气分离器 压力维持阀 6 最 小压力阀 送入使用系统中 2 润滑油流程 润滑油在油气桶内压力的作用下 将润滑油压出 经过热控阀 9 机 油温控阀 油冷却器 油过滤器后分成两路 一路由机体下端喷入压缩室 冷却压缩空气 另一路通到机体后端 用来润滑轴承组及传动齿轮 而后 各部之润滑油 再聚集于压缩室底部排气口排出 与油混合的压缩空气 经排气管 进入油气桶 分离大部分的油 其余的含油雾空气再经过油气 分离器 滤去所余的油后 经压力维持阀 6 最小压力阀 散热器 7 铝 合金翅片式散热器 气水分离器 15 压缩空气气水分离器 排气截止阀 球形阀 送至用气系统 3 系统工作流程 可参见 如图 2 2 螺杆式空压机设备示意图 图 2 2 螺杆式空压机设备示意图 1 空气滤清器 2 进气减荷阀 3 螺杆主机 4 油气分离器 5 油气分离滤苾 6 最小压力阀 7 铝合金翅片式散热器 8 回油单向阀 9 机油温控阀 10 机油滤清器 11 单向截流阀 12 压力表 13 安全阀 14 排油阀 15 压缩空气气水分离器 16 电机 2 4 压风机运行指标 部分主要指标 1 排气压力 符合选型的额定排气压力 MPa 2 润滑油压力 低于额定排气压力 0 1 0 35 MPa 3 吸气温度 不准超过 40 4 排气温度 范围在 75 100 最佳温度区 75 85 5 温控装置 温度不应超过 100 6 油气分离器 温度不应超过 100 7 各压缩级 最低温度不应低于露点温度 8 润滑油闪点 不得低于 215 2 5 小结 本章对煤矿压风系统进行了概述 分析了压缩机的基本结构特征及压 缩原理的三个过程 又对系统流程和运行的部分指标作了说明 3 矿用压风机监控软件的设计 3 1 监控系统的组成 临矿集团古城煤矿计算机管理系统的局域网采用光纤和无屏蔽双绞线 相结合的全树型网络结构 以快速以太网和快速以太网技术为核心 部分 实现交换到桌面 以支持未来传输多媒体信息的要求 网络中心设一台具 有三层交换功能的线速路由交换机 各建筑的设备间设一台端口数量适当 的交换式集线器 根据需要 主干链路速率可为 100M 或 1000M 采用开放的网络操作系统 Windows NT Windows 2000 和应用体系结构 Client Server 结合企业网技术 建立企业 Intranet 网络 开发高可靠性的 应用数据库系统 网络客户可以通过特制应用软件或 Web 服务器访问数据 库 该设计是为煤矿压风机房空压机实现小型 PLC 控制 采用一拖四软启 动 实现自动运行 自动启停 自动切换的自控系统 系统具有数据通信 接口 可实现对外通信 因此 本空压机的监控系统可直接与 PLC 进行连 接 然后接入煤矿的工业以太网 3 2 系统要实现的主要功能分析 本系统的最终目的是实现压风机房的无人值守 实现压风系统自动化 控制 根据现在的技术水平 配备先进的检测 监控系统 完成空压机的 自动开停和工况检测 所以必须解决以下问题 1 无需人为干预由工业计算机控制 根据压力自动启 停空压机 根 据生产工作制自动实现空压机的轮换工作 做出合理调度 平时无人值守 一切都自动运行 可根据设定的气体压力范围来实现 空压机的自动开启运行 一台不够用时自动开启第二台 第三台 等等 直到供气压力符合生产要求为止 当用气需求减少时依次自动停止每一台 空压机 可根据平时监测的压力信号 设定出上限压力信号 以便超出时 能及时报警 当发现险情为避免灾害发生自动紧急停车 系统会自动将效 率低于设计要求的 如低于百分之七十 空压机自动切换掉 同时换上高 效率空压机同时报告出被切换掉的空压机原因 使用 轮换工作制 防止 备用设备因电机受潮或其他故障 当发生紧急情况需要投人而不能投入而 影响矿井安全生产 系统根据空压机的开启时间 一般是每八个小时自动 按一定的顺序轮换开启空压机 当其中一台或所属气阀故障或检修时 该 机自动退出轮换 其余各台仍按轮换工作制运行 气压信号是空压机自动化一个非常重要的参数 自动化控制系统设置 了两套压力传感器 模拟量的监测仪和电接点压力表开关 两套传感器均 用于直接或间接的监测 同时并联工作 保证系统可靠运行 2 根据监测到的信号判断空压机的工作情况 出现故障时能及时自动 报警 并能显示故障部位 并根据故障类型停机 确保安全生产 防患于 未然 系统要具有过载 欠压 超温 轴温等保护功能 当出现以上状况或 电机出现故障 系统自动停止该空压机的工作 同时提示 报警启用备用 设备 可以随时启动 停止 试验空压机电机 监控空压机运转工况 如 气压 电压 电流 电机定子 轴承温度等工作状态 故障状态以及维修 状态 当运行的空压机出现气压不够时自动停止运行 并提示 报警 3 采集 传送数据能实现远端指挥 并能实现远程控制 就地控制 自动 手动和检修五种工作方式切换 现场控制中心将采集的数据和调度策略传至地面指挥中心 使地面指 挥中心同步显示空压机运行工况 地面指挥中心可以发出指令给现场控制 中心 实现远端指挥 工作方式为 自动控制 是 各空压机可随气压的 上升和下降自动启 停 也可实现单机自动方式 对每台空压机单独自动 控制 保留了设备原先手动控制方式 根据实际需要以便必要时可以从自 动控制方式切换到手动控制方式 在手动控制下实现空压机的正常运行 手动控制具有优先控制权 保证了即使系统出现故障 也可以在手动控制 下实现空压机的正常工作 工作方式转为 远程控制 时 各空压机可由 地面控制中心主机进行远程控制 各设备工作方式打到就地位置时 可直 接在就地控制箱上起停空压机及相应的电动气阀 此方式屏蔽了自动 手 动 远程控制 4 保证系统实时性 能够实时检测 控制 系统的实时性好 对各设备的运行工况能够实时监测 实时控制 通 过摄像机将空压机工况画面传输到地面指挥中心 使地面指挥中心能够直 观的看到空压机现场的具体情况 还可以通过网络控制中心切换控制前端 镜头 图像 同时将矩阵输出图像按 MPEG 方式播放到网上 网络上的其 他 PC 工作站可以通过浏览器模式或专用软件调看控制图像 通过以太网接口可以直接接入互联网 采用标准的 IP 协议 所以网络 的大小和拓扑结构可以任意 通信服务器可以采用现在的电话或 ISDN 接入 服务器或其他接入设备 地区互联 地区上联 省级互联 省级上联都可 采用电话网与互联网互为备份的形式 协议采用统一的 IP 协议 可遥控无 人机房压风设备的开通与关闭 真正的实现无人值守 5 随时查询 打印每台设备的实时趋势及历史趋势 系统会在每天 24 小时 创建并保存两个历史记录文件 在设置此值 时必须考虑磁盘空间 如果计算机硬盘没有足够的空间来保存历史记录文 件 则记录功能将 会自动删除最早的历史信息 各种告警信息也分类记录于各种数据库中 各种信息除了在告警的情 况下必须记录以外 每隔一个固定的时间可以设置间隔 就记录一次系统 的各种信息 目的是为了生成各种日报 也是机房运行情况的记录 系统还提供系统运行的各种日志文件 以便查询 日志文件记录的内 容有系统的运行与退出 监控装置的运行与退出 用户登录与推出 网络 的运行情况记录等等 6 具有人机对话功能 以便于系统生成 参数修改 功能调用 根据不同时期的具体情况 可以对软件的运行参数进行调整 以适应 复杂的情况 提高了系统的适应性 例如 可以设置过负荷 电机轴温限 定 定子温度 空压机轴温限定 电压 电流上下限 排气压力上下限等 参数 3 3 系统需解决的问题 构建矿用监控软件是一个复杂的系统工程需要解决许多技术问题 其 中最为关键的有以下 5 项 1 选取合适的运行平台和开发工具 2 主要监控参数的选取 3 怎样实现无人值守 4 图形界面的开发与实现 5 脚本程序的开发与实现 本文所研究的矿用压风监控软件要突出其 矿用 特色 要着重解决 以下几个问题 1 图形界面简单明了 图元设计符合现场模式 2 脚本程序简单易用 能实现复杂逻辑 3 被控参数无遗漏 4 自动化程度安全可靠 3 4 小结 本章研究了煤矿监测监控系统的组成 设计了系统要实现的主要功能 分析了开发监控软件需要解决的问题 4 煤矿压风机监控系统的开发与实现 4 1 运行平台和开发工具的选择 在第 1 章概述中提到过有关组态软件的情况 在此不再详细说明 经 过本人的全面了解 本次设计监控软件的开发工具就选择为 InTouch9 5 中 文版组态软件 选择中文版也便于初学者学习使用 要运行 InTouch 建 议至少配备以下软件与硬件 1 软件要求 Microsoft Windows Server 2003 Service Pack 1 或 Microsoft Windows 2000 Server Service Pack 4 或 Microsoft Windows 2000 Advanced Server Service Pack 4 或 Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2 或 Microsoft Windows XP Tablet PC Edition 2 硬件要求 配备 1 2 GHz 或更快处理器的 PC 最低 512 MB 建议配备 1 GB 最少 4 GB 可用硬盘空间 Super VGA 1024 768 或更高分辨率的视频适配器和显示器 安装时需要的 CD ROM 或 DVD 驱动器 键盘和鼠标或兼容的定位设备 本次设计监控软件开发选择的运行平台是 Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2 操作系统 能运行 Windows XP 系统的硬件 配置基本都能满足软件开发的要求 4 2 图形界面的开发 4 2 14 2 1 开发方法及步骤开发方法及步骤 1 要首先运行 InTouch 1 启动 InTouch 程序 intouch exe 欢迎使用 InTouch 应用程序 管理器 对话框出现 2 单击 下一步 欢迎使用 InTouch 应用程序管理器 对话框再次 出现 显示启动目录的缺省路径 例如 C Program Files factorysuite InTouch 3 要指明不同的目录 就在输入框中输入目录路径 或单击 浏览 来寻找目录 4 单击 完成 按钮 5 InTouch 应用程序管理器 出现 并自动搜索您计算机中的当 前 InTouch 应用程序 一旦找到应用程序 则会在对话框中显示该应用程 序名称及图标 2 要创建新的应用程序 1 在 文件 菜单上 单击 新建 或单击工具栏上的 新建 工 具 创建新应用程序 向导出现 2 单击 下一步 创建新应用程序 向导再次出现 缺省条件下 系统将显示 InTouch 目录的路径 后跟 NewApp 3 在输入框中 键入用以创建应用程序的目录路径 或单击 浏览 来寻找该目录 4 单击 下一步 如果您指定的目录不存在 一个消息对话框会出 现 询问您是否要创建一个 单击 确定 创建新应用程序 向导对话 框再次出现 5 在 名称 框中 为新应用程序图标输入一个唯一的名称 当应 用程序在 InTouch 应用程序管理器 窗口中列出时 将显示该图标 6 在 描述 框中 输入应用程序的描述文字 描述框是一个可选 项 输入的描述内容最长可达 255 个字符 7 单击 完成 InTouch 应用程序管理器 重新出现 并显示 图标及为新应用程序指定的名称 如图 4 1 所示 图 4 1 InTouch 应用程序管理器 8 要打开某个应用程序 选择该应用程序并单击鼠标右键 然后在 文件 菜单中单击您要用于该应用程序的程序名 或者从列表中选择该 应用程序 然后在工具栏中单 击 WindowMaker 工具 新应用程序不能执 行 WindowViewer 提示 要快速打开应用程序 双击其图标 或者在选择应用程序后按 Enter 键 3 开发环境 WindowMaker 是 InTouch 的开发环境 WindowMaker 图形用户界面符 合 Windows 2000 和 Windows NT GUI 标准 WindowMaker 支持浮动和固定 工具栏 遍布整个程序的鼠标右键菜单可快速访问常用命令 WindowMaker 的应用程序浏览器 提供了一种强有力的图形方法来浏 览和配置 InTouch 应用程序 它使您可以轻易地访问 WindowMaker 最常用 的命令和功能 例如所有的 Windows 命令 所有的配置命令和所有的 InTouchQuickScript 编辑器 此外 应用程序浏览器会显示所有安装的附 加程序 例如 SQL 访问管理器 SPC Pro 和配方管理器 并为您提供了一 种可自定义的应用程序启动工具 为了在 HMI 配置 I O 服务器配置和控制配置之间快速切换 也可以配置 应用程序浏览器来启动任何其 它 FactorySuite 程序或者 Windows 程序 WindowMaker 的界面如图 4 2 所示 图 4 2 WindowMaker 界面 4 WindowMaker 窗口 使用 WindowMaker 窗口 InTouch 应用程序更像是用于保存图形和文本对象的一系列窗口 在 WindowMaker 中创建新窗口时 程序会要求定义该窗口的某些属性 例如 背景色 标题和屏幕位置等 也可以创建 QuickScript 根据窗口是打开 显示还是关闭加以执行 本章节包含创建 打开 保存 关闭 删除和复制窗口时需要遵循的 步骤 要创建一个新窗口 1 在 文件 菜单上单击 新建窗口 或者单击 通用工具 栏上的 新建窗口 工具 窗口属性对话框出现 图示 4 3 窗口属性 提示 要快速创建一个新窗口在应用程序浏览器中右击 Windows 然后单 击 新建 图 4 3 窗口属性 2 在 名称 框中 输入要在新窗口的标题栏中显示的名称 名称 最长可达 32 个字符 它可以包含嵌套空格 标点符号和键盘上的任何其 它字符 但引号 除外 3 在 注释 框中 输入要与窗口关联的任何其它注释 可选 此 信息仅出于文档化目的 并不用于应用程序中 4 单击 窗口颜色 框 选定窗口的背景色 5 单击要用作窗口背景的颜色 6 选择要使用的 窗口类型 窗口类型有三种 替换 当此类型窗口出现在屏幕上时 它会自动关闭与其相交的任意 窗口 包括弹出类型和其它替换类型的窗口 覆盖 出现在当前显示窗口的上方 可以比其所覆盖的窗口更大 当 覆盖窗口关闭后 所有被之覆盖的窗口将重新显示 单击被覆盖窗口的任 意可见部分 可以将该窗口置前并激活 弹出 类似于覆盖窗口 其区别在于弹出式窗口总是位于所有其它打 开窗口的上方 即使单击另一窗口 弹出式窗口通常需要用户做出回应才 能移除 7 选择窗口的 框式样 式样有三种 单一 带标题栏和 大小控制 的三维边界窗口 加倍 不带标题栏和 大小控制 的三维边界窗口 不能调整大小 无 没有边界不带 大小控制 的窗口 不能调整大小 如果带 大 小控 制 将变成一个可调整大小的三维边界窗口 8 如果希望窗口带标题栏 选择 标题栏 通过在标题栏上单击并 拖动鼠标 标题栏也可以用于移动窗口 9 如果希望用户能够在 WindowViewer 中改变窗口大小 请选择 大小控制 10 在 维数 组中 输入每个窗口坐标的象素位置 X 轴定位 WindowMaker 设计区域的左边缘与所定义的窗口左边缘之 间的象素数目 Y 轴定位 WindowMaker 设计区域的顶边缘与所定义的窗口顶边缘之 间的象素数目 11 单击 脚本 访问窗口 脚本编辑器 可以对窗口应用三种脚 本类型 显示时在窗口最初显示时执行一次 在显示期间 在窗口显示期间按指定的频率连续执行 隐藏时 在窗口隐藏时执行一次 注意 如果对活动窗口应用窗口脚本 然后创建一个新窗口 则活动 窗口的脚本可以复制到新窗口 一个消息对话框会出现 询问您是否要复 制窗口脚本 打开窗口 在开发应用程序期间 只要计算机内存足够 可以打开任意多个窗口 要打开窗口 1 在 文件 菜单上 单击 打开窗口 或者单击 通用工具栏 上的 打开窗口 工具 打开窗口 对话框出现 列出应用程序中的所有 窗口名 2 单击要打开的窗口名旁边的复选框 提示 缺省条件下 所有当前打开的窗口均已选定 3 单击 确定 关闭对话框并打开选定的窗口 保存窗口 一旦创建窗口 需要在关闭窗口或退出应用程序之前保存窗口 所有 与窗口关联的图形 QuickScript 和属性等均将被保存 1 在 文件菜单 上 单击 保存窗口 或者单击 通用工具栏 上的 保存窗口 工具 保存窗口 对话框出现 列出所有需要保存的窗 口名 2 单击您要保存的窗口名旁边的复选框 3 单击 确定 关闭对话框并保存选定的窗口 关闭窗口 如果试图关闭一个自上次保存以来修改过的窗口 程序会在 WindowMaker 关闭窗口之前 提示保存所做的修改 要关闭窗口 1 在 文件 菜单上 单击 关闭窗口 或者单击 通用工具栏 上的 关闭窗口 工具 关闭窗口 对话框出现 列出所有当前打开的窗 口名 2 单击要关闭的窗口名旁边的复选框 3 单击 确定 关闭对话框并关闭选定的窗口 删除窗口 要删除窗口 1 在 文件菜单 上 单击 删除窗口 删除窗口 对话框出现 列出所有当前打开的窗口名 2 单击要删除的窗口名旁边的复选框 3 单击 确定 关闭对话框并删除选定的窗口 复制窗口 如果想要复制一个现有的窗口则需复制的窗口必须打开 要复制窗口 1 在 文件 菜单上 单击 窗口另存为 在新名下要保存的窗口 对话框出现 列出所有当前打开的窗口名 2 在 新名 框中为新窗口输入一个有效的名称 3 单击 确定 关闭对话框并创建复制窗口 上述为主要操作过程 具体的细节操作不再一一详述 如标记名的创 建 如何进行画面的动画连接及库元件的使用与制作 属性的设置 怎样 使用 InTouch 安全性等等 4 2 24 2 2 主界面的具体实现主界面的具体实现 通过上述具体的操作步骤 在该开发环境下 首先要进行创建新的应用 程序命名为 压风机软件监控系统设计 其次 首先进行压风机自动监控主系统图窗口的创建 要创建开发的 其它窗口分别有 系统设置 运行参数显示 值班信息 通信状态 实 时曲线 历史曲线 管理信息 管理授权 报警显示 退出系统 在其制作每一个图形界面时 首先要进行界面的合理的配置 摆放要 合理 设计要符合实际现场需求 制作中有部分库元件是可以直接使用的 有的也需要分解 手工制作 所有的界面实现后 然后分别对每一个界面 中运行时需要实现的 进行起标记名 属性设置 动画连接 或进行编辑 修改 有的还需进行脚本的编写或填写表达式等一系列工作 最后 进行合理的调整调试 以达到设计目的要求 具体过程如下 1 首先打开 InTouch 应用程序管理器 进行创建新的应用程序 单击 文件 中的 新建 根据向导对话框点击下一步 一步一步的按提示操 作 最后单击完成 并命名为 InTouch 应用程序 如图 4 4 所示 图 4 4 InTouch 应用程序管理器 2 双击新创建的 新的 InTouch 应用程序 压风机软件监控系统设计 打开 WindowMaker 窗口对象编辑界面 如图 4 5 所示 图 4 5 WindowMaker 窗口对象编辑界面 3 创建一个新窗口 在 文件 菜单上单击 新建窗口 窗口属性对 话框出现 设置如图 4 6 窗口属性所示 然后单击确定 图 4 6 窗口属性 4 然后开始对该窗口进行界面编辑 首先对界面进行比例分配 共分 成五个区域 其中上分区为主界面的主标题和进入各个界面的功能条 在 该区域内使用 绘图工具栏 中选用 文本 进行编辑文字 矿用压风机 自动监控系统 再使用绘制 长方形 和 文本 制作功能条 并填写文 本为 系统设置 运行参数显示 通信状态 实时曲线 历史曲线 用户 管理 报警显示 退出系统等内容 在其它四个分区内制作序号为 1 2 3 4 的空压机工作原理流程图 先制作其中一台空压机流程图 5 图形元件可以从菜单栏 查看 中选择 向导工具栏 使用 向导 选择 如图 4 7 所示 图 4 7 向导选择 6 双击 向导选择 中的 Symbol Factory 即可打开查找所需的图 形元件 并能对其分解 制作等编辑工作 有些图形是需要自己绘制的 7 图形元件直接拖出或对其分解 制作 如图 4 8 所示 进行编辑排 版等工作 将图形元件根据设计的需要绘制出压缩机的工作流程图 图 4 8 图形元件 8 如图 4 9 所示的是其中一台空压机的机流程图 可用同样的方法制 作其它图 图 4 9 单台空压机的机流程图 9 主界面制作完成后 其它界面的绘制如 系统设置 运行参数显示 通信状态 实时曲线 历史曲线 管理授权 管理信息 值班信息 报警 显示 退出系统等都采用上面操作步骤 只是图形元件不同 方法基本相 同 界面展示可在第五章中查看 10 监控界面设计完成后 每次要打开 InTouch WindowMaker 时 都会 出现提示你要打开的窗口的对话框 可以进行选择 并对其进行编辑 查 看 浏览或运行 4 3 图形界面功能的实现 对于开发监控系统软件来说 标记名字典的使用 以及怎样进行动画 链接和脚本程序的开发是实现监控软件功能最为关键的几步 下面分别对 标记名字典 动画连接 脚本程序的开发的具体步骤及过程作了介绍 4 3 14 3 1 标记名字典标记名字典 标记名字典 是 InTouch 的核心 在运行时 数据库包含数据库中 所有项目的当天值 为了创建运行时数据库 InTouch 需要了解所有创建的 变量的有关信息 必须给每个变量指定标记名和类型 对某些类型变量 InTouch 还需要一些额外的信息 标记名字典 就是用来输入这些信息 定义标记名和标记名属性 一个标记名包括名称和属性 属性包括详 细资料 报警条件 注释等 这些属性都可以通过点域来定义或访问 定义新的标记名最长可达 32 个字符 但必须以希腊字符开头 A Z 或 a z 其余的字符可以是 0 9 以及 1 yunxingdianliu 4 1 0 0 05 Time MOD 100 100 1 p1 0 61 1 0 0 05 Time MOD 100 100 1 p2 0 60 1 0 0 05 Time MOD 100 100 1 gonglv 2 7 1 0 0 05 Time MOD 100 100 yunxing1 1 1 luo1 1 1 luo2 1 1 a1 1 a1 1 1 a2 1 a2 1 IF 1 a1 100 OR 1 a2 100 THEN 1 a1 0 1 a2 0 ENDIF 上述脚本实现的功能为 是当 自动手动开关 1 条件为真期间时 即是指自动手动开关合上 这时该监控主界面中 1 空压机进行模拟运行时 的工作状态 并显示运行期间的电压 电流 功率 系统中的压力 P1 P2 当条件 zidongshoudong1 1 为假期间 IF shoudong1 1 THEN 1 yunxingdianya 660 1 0 0 05 Time MOD 100 100 1 yunxingdianliu 4 1 0 0 05 Time MOD 100 100 1 p1 0 61 1 0 0 05 Time MOD 100 100 1 p2 0 60 1 0 0 05 Time MOD 100 100 1 gonglv 2 7 1 0 0 05 Time MOD 100 100 yunxing1 1 1 luo1 1 1 luo2 1 1 a1 1 a1 1 1 a2 1 a2 1 IF 1 a1 100 OR 1 a2 100 THEN 1 a1 0 1 a2 0 ENDIF ELSE 1 yunxingdianya 0 1 yunxingdianliu 0 1 p1 0 1 p2 0 1 gonglv 0 yunxing1 0 1 luo1 0 1 luo2 0 1 a1 0 1 a2 0 ENDIF 上述脚本实现的功能为 是当 自动手动开关 1 条件为假期间时 即是指自动手动开关 1 在停的位置 但是手动 1 却在合闸的位置 这时该 监控主界面中 1 空压机进行模拟运行时的工作状态 并显示运行期间的电 压 电流 功率 系统中的压力 P