双容水箱液位监控系统组态设计.docx

成绩课 程 设 计 报 告设计题目双容水箱液位监控系统课程名称工控系统监控程序设计姓名学号班级自动化设计日期 工控系统监控程序设计课程设计报告 双容水箱液位监控系统组态设计摘 要本课程设计运用工业监控系统组态软件（MCGS），结合一个自动控制系统，完成该控制系统的上位机监控系统组态设计。使学生掌握监控软件的设计和编程方法，得到计算机监控系统程序设计与调试，以及编写设计技术文件的初步训练。为从事计算机控制方面的工作打下一定基础。本课程设计要求运用工业监控系统组态软件（MCGS），结合一个双容水箱液位监控系统，完成该控制系统的上位机监控系统组态设计。主界面中有二个储藏罐，它们在本设计中只是作为容器。在主界面中还有二个调节阀和一个水泵，二个调节阀门分别是控制两水罐液位和用户用水，水泵控制水罐1液位。当我们启动系统后进入主界面我们首先在手动状态下按动启动按钮，然后水罐1和水罐2中的水位能根据“水泵”和“出水阀”的开闭状况自动合理变化，待系统稳定后，手动调节出水阀，系统再次自动合理变化。期间画面也能显示出水罐1和水罐2液位变化的数值，并且管道也能模拟液体的流动。并且在主界面中也能直接观察实时曲线，查看系统的稳定情况。当我们要观察历史数据、历史曲线和报警信息时，只需点击窗口左上方对应窗口即可。若要退出系统，只需点击窗口右下方的退出就会退出运行系统。关键词：双容水箱；液位； 水罐； 报警- I -工控系统监控程序设计课程设计报告Double let water tank liquid level monitoring system configuration designAbstractThis course design using industrial monitoring and control system configuration software (MCGS), combining with an automatic control system, complete the PC monitoring system configuration of the control system design. Enable students to master the design of monitoring software and programming method of computer monitoring and control system programming and debugging, technical documents and write design of initial training. To work in the computer control to lay a certain foundation. This course design requires use of industrial monitoring system configuration software (MCGS), combined with a double let water tank liquid level monitoring system, complete the PC monitoring system configuration of the control system design. The main screen has two tanks, they just as a container in this design. In the main interface as well as two regulating valve and a water pump, two regulating valves are respectively two water tank liquid level and user control, water pump control water tank liquid level 1. When we start the system last in capturing the interface we first in manual state, press the start button, and then water tank 1 and the water level in tank 2 can according to the water pump and water reasonable change of automatic open and close condition of the stay system stabilized, manually adjust the water valve, reasonable system again automatically change. During the screen can show the water tank 1 and 2 level changes of numerical POTS, and can simulate the flow of the liquid pipe. And in the main interface can be directly observed in real time curve, check the system stability. When we watch the historical data, historical curve and alarm information, just click the upper left window corresponding to the window. If you want to exit the system, simply click on the window to the right exit will exit the operation system. Key words: double let water tank; Liquid level; Water tank; Call the police - 15 -工控系统监控程序设计课程设计报告目 录摘 要IAbstract II第1章选题及工艺流程分析说明11.1 题目11.2组态设计的目标11.3课程设计要求11.4总体设计21.5 详细设计21.5.1控制方案21.5.2组态画面.3第2章实时数据库组态设计说明4第3章脚本程序63.1具体程序6第4章用户界面及报告设计84.1用户窗口的建立84.2 动画连接8第5章 主控窗口的设置.9第6章仿真.106.1运行结果.106.1.2实时曲线界面116.1.3历史数据存储116.1.4历史曲线界面126.1.5报警信息界面126.1.5参数设置界面136.1.5实时数据界面136.2 组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果13第7章安全策略设计及说明.147.1“用户登录”菜单功能实现.147.2“修改密码”菜单功能实现.14第8章 课程设计总结.15参考文献.15工控系统监控程序设计课程设计报告第一章 选题及工艺流程分析说明1.1 题目 双容水箱液位监控系统1.2组态设计的目标 建立一个水位监测并能实时变化的控制系统1.3课程设计要求 1基本要求（1）监控系统总体设计：了解系统设计要求，进行需求分析，确定组态软件输入输出点、内部变量等，构思监控系统的组态框架。（2）实时数据库组态：根据所确定的输入输出点和内部变量点，建立监控系统实时数据库。（3）虚拟对象组态设计：采用脚本语言或其他软件工具建立虚拟对象模型，能够仿真实际的物理对象，具有输入输出特性。（4）窗口界面组态：根据系统需求和实际生产过程中的对象工艺流程，设计监控系统的图形操作界面，并同实时数据库IO 点链接。（5）运行策略组态：采用脚本语言建立监控系统的运行策略，控制所建立的软件系统的运行流程。（6）控制策略组态设计：选择和设计适当的控制算法并组态，实现对被控系统的控制要求。（7）历史和趋势记录报表设计：建立历史数据库，实现监控系统的历史数据记录和趋势显示。（8）实时和历史报警记录报表设计：确定和建立参数的报警限值和报警数据存储特性，实现监控系统的实时报警显示和历史报警数据查询。（9）主控窗口组态：通过系统菜单能对系统各个功能进行调度管理。（10）安全策略组态：建立监控系统的安全操作机制，对用户设定不同的操作权限，保证监控系统的安全性。（11）进行监控系统的调试、运行和改进。（12）编写课程设计报告1.4总体设计 系统画面构成描述：系统有“水箱1”和“水箱2”两个工艺设备，它们之间用一个开度可调“阀门1”连通，阀门1开启时，若水箱1中水位大于水箱2中水位时，水箱1中的水会自然流入位于水箱2中。用一个“水泵”从水源将水打入水箱1。水箱2有一个“阀门2”供用户取水。1.5 详细设计组态效果要求(1) 水箱1和水箱2中的水位能根据“水泵”、“阀门1”和“阀门2”的开闭状况自动合理变化；(2)用动画形式表现两个水箱的水位高低变化；(3)可在一个区域内显示两个水箱的水位报警信息；(4)可设置两个水箱的高、低水位报警限值；(5)可从界面上手动操作出水阀的开/关状态；(6)能根据水箱1的水位高低和水箱2的水位高低，自动控制水泵的启/停；(7)能根据水箱1和水箱2的水位高低，定点控制阀门1的开度。1.5.1控制方案需要编写计算两个水箱水位对象特性的脚本程序，来模拟水箱的水位变化。注意：阀门1位于水箱2入口，阀门2位于水箱2出口，阀门1的流通截面积应大于阀门2的流通截面积，才能保证供水不断。利用水位参数的报警限值（上上限值：AlmHH、上限值：AlmH、下限值：AlmL、下下限值：AlmLL）作为控制点，来编写水泵启/停和阀门1开度的位式控制程序，控制逻辑应合理。这样，通过运行参数设置修改两个水箱的高、低水位报警限值和水泵的参数，就可以修改控制点。1.5.2组态画面图1-2 主界面 主界面如图1-2，在主界面中有二个水箱，它们在本设计中只是作为容器。在主界面中还有二个阀门和一个水泵，二个阀门分别是控制两水罐液位和用户用水，水泵控制水箱1液位。当我们启动系统后进入主界面我们首先在手动状态下按动水泵启动按钮，然后水箱1和水箱2中的水位能根据“水泵”、“阀门1”和“阀门2”的开闭状况合理变化，待系统稳定后，手动调节出水阀，系统再次自动合理变化。期间画面也能显示出水箱1和水箱2液位变化的数值，并且管道也能模拟液体的流动。并且在主界面中也能直接观察实时曲线，查看系统的稳定情况。当我们要观察历史数据、历史曲线和报警信息时，只需点击窗口左上方对应窗口即可或者界面右下方的按钮。若要退出系统，只需点击窗口右下方的退出就会退出运行系统。 第二章 实时数据库组态设计说明根据控制系统的需要建立数据词典，以便确定内存变量与I/O数据，运算数据的关系。只有在数据词典中定义的变量才能在系统的控制程序中使用。本系统中所涉及到的变量的类型主要有6个开关型变量，7个数值型变量及一个组对象变量。具体的数据词典如下表2-1所示，图2-1为实时数据库效果图。表2-1 数据库参数变量名称变量类型单位下限上限初始值水箱1面积水箱面积1Doublem20.006100.05水箱2面积水箱面积2Doublem20.006100.05水箱1的高度水箱高度1Doublem1101水箱2的高度水箱高度2Doublem1101阀门1截面积阀门面积1Doublecm21103阀门2截面积阀门面积1Doublecm21103阀门1开度阀门开度1Double01000阀门2开度阀门开度2Double01000水箱1水位水箱水位1Double米010水箱2水位水箱水位2Double米010水泵电压信号水泵电压DoubleV010水泵启动信号水泵启动BoolFalse入水流量入水流量Doublem3/s出水流量出水流量Doublem3/sT1流入T2流量水流量12Doublem3/s水泵惯性时间水泵惯性时间Times0105水泵纯滞后时间水泵滞后时间Timems010000650管道阀流量系数流量系数1Double010.65出水阀流量系数流量系数2Double010.65水泵纯滞后时间水泵纯滞后时间Doublems010000650水泵增益水泵增益Doublem3/Vs00.1100图2-1第三章 脚本程序3.1具体程序图3-1循环脚本 图3-2 图3-3第四章 用户界面及报告设计4.1用户窗口的建立 图4-14.2动画连接图4-2当系统启动后，进入主界面，按动水泵启动按钮，进入自动状态。画面中的管道模拟液体的流动，它是与各阀门开度和水泵启动相关联的，只要数值量是非零的，管道就能模拟液体的流动。方块中的值为系统的相应实时值，它们分别与水箱1液位、水箱2液位相关联。左上方的显示两个水箱参数和水泵参数，分别与相对应的变量链接，能清楚知道各参数。水箱上方的实时曲线与水位组相关联，能直观的反映出双容水箱的液位变化情况。若想退出窗口，点击右下角的退出按钮即可。 第五章 主控窗口的设置 图5-1第6章 仿真6.1运行结果 6.1.1双容水箱液位监控系统界面图6-16.1.2实时曲线界面图6-26.1.3历史数据存储图6-36.1.4历史曲线界面 图6-46.1.5 报警信息界面图6-5 6.1.6 参数设置 图6-66.1.7图6-76.2 组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果在设计开始的时候觉得自己无从下手，经过和同学交流还有在网上查资料我终于确定了自己的设计题目，在设计的过程中很多地方都要比实验的难度大，比如说历史曲线的绘制，起初以为简单的关联上就可以了，可是经过查书才知道需要先将数据存储然后再绘制曲线，