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火电厂配煤顺序控制系统监控设计 I 摘摘 要要 本次设计的题目是输煤系统中的的配煤系统在火电厂中的作用 论文共分为五个 章节 第一章为引言部分 第二章是有关计算机监控系统的总体的设计 第三章节是 监控系统软件的开发 第四章主要是介绍计算机监控系统在火电厂中的工程应用 第 五章则为对全文的一个总结 配煤系统是火力发电厂的一个重要组成部分 是电厂内工作环境差 劳动强度大的 一个系统 有效地提高配煤系统的控制和管理水平是目前国内众多火电厂急待解决的 问题 根据电厂的实际情况 在配煤系统自动化改造过程中一般采用可编程逻辑控制 器 prgrammable logic controller 简称 PLC 实现对生产设备的自动检测与控制 再配 以上位计算机对配煤全线进行监控 完成对现场设备状态的显示和控制 以及智能化 配煤 燃煤堆取计量 各种统计报表的生成 本文针对配输煤系统中的配煤的特点 拟定配煤的器的典型工艺流程 对可编程控 制器的控制方案进行研究 在此基础上应用 Intouch 组态软件绘制出典型的工艺流程画 面 并开发基于 Intouch 监控软件平台的报警画面 报表统计画面 趋势画面及系统管 理画面 实现系统工艺要求的填充煤仓 犁煤器动作等功能 关键词 电力系统 配煤系统 监控系统 Intouch 组态软件 沈阳工业大学毕业设计 论文 II Abstract This design topic is loses in the coal system the coal blending system in thermoelectric power station function The paper altogether divides into five chapters First chapter is the introduction are partial Second chapter is the related computer supervisory system overall design The third chapter is the supervisory system software development Fourth chapter mainly introduces the computer supervisory system in thermoelectric power station project application Fifth rules for to a full text summary The coal blending system is a thermal power plant important constituent is in the power plant the working conditions is bad a labor intensity big system Enhances the coal blending system the control and the management level is effectively the present domestic multitudinous thermoelectric power station pending issue According to the power plant actual situation uses the programmable logical controller generally in the coal blending system automation transformation process prgrammable logic controller Is called PLC to realize to the production equipment automatic detection and the control Above again matches a computer to carry on the monitoring to the coal blending entire line completes to the scene equipment condition demonstration and the control as well as the intellectualized coal blending burns the coal pile to take the measurement each kind of statistical report form production This article in view of matches loses in the coal system the coal blending characteristic draws up the coal blending typical technical process Conducts the research to the programmable controller control plan draws up the model in this foundation using the Intouch configuration software the technical process picture and develops based on the Intouch monitoring software platform reports to the police the picture the report form statistics picture the tendency picture and the system administration picture the realization system technological requirement packing coal bin functions and so on plow coal movement Key word electric power sysrem Coal blending system Supervisory system Intouch configuration software 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 III 目 录 摘摘 要要 I I ABSTRACTABSTRACT IIII 第一章第一章 前前 言言 1 1 1 1 计算机监控系统的发展现状 1 1 1 1 计算机监控系统的发展 1 1 1 2 计算机监控系统组态软件简介 1 1 2 火力发电厂计算机监控系统的发展状况 3 1 2 1 国内外火力发电厂计算机监控系统的发展状况 3 1 2 2 火力发电厂计算机监控系统的发展趋势 4 1 3 本文的工作 4 第二章第二章 配煤顺序控制监控系统设计配煤顺序控制监控系统设计 5 5 2 1 系统的工艺流程 5 2 2 监控系统结构 5 2 2 1 上位机 5 2 2 2 下位机 7 2 2 2 1 可编程控制器的定义 7 2 2 2 2 可编程控制器的特点 7 2 2 2 3 可编程控制器的应用领域 8 2 2 2 4 欧姆龙 PLC 简介 9 2 3 系统的通讯 9 第三章第三章 系统的画面开发系统的画面开发 1010 3 1 点组态 10 3 2 绘制画面 13 3 3 动画连接 14 第四章第四章 系统功能开发系统功能开发 1818 4 1 系统工艺监控画面 18 4 2 系统的趋势曲线显示 18 4 2 1 实时趋势曲线 18 4 2 2 历史趋势曲线 19 4 4 报警功能 20 4 4 1 实时报警 20 4 4 2 历史报警 21 第五章第五章 系统的调试系统的调试 2222 5 1 静态调试 22 5 2 系统的动态调试 22 沈阳工业大学毕业设计 论文 IV 结结 束束 语语 2323 致致 谢谢 2424 参考文献参考文献 2525 附录附录 2626 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 1 第一章第一章 前前 言言 1 11 1 计算机监控系统的发展现状计算机监控系统的发展现状 1 1 11 1 1 计算机监控系统的发展计算机监控系统的发展 监控系统是人机借口的主要手段之一 起画面质量 表现形式的丰富多样行性 使 用的灵活性和编辑是否简便等 是评价一个监控系统品质的重要依据 文中主要阐述了 配煤监控系统软件开发的技术要求 监控系统软件的设计方法 配煤系统的工艺流程 监控软件系统画面的组成以及监控系统与上下层的通讯 监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的 在这几十年的发展历程中 伴随着新技术革命的不断冲击经历了如下几个阶段 1 一对一监控系统 最早期的产品 多以摄像机与监视器一对一进行监视系 统为主 连接方式是靠视频电缆一对一直接相连 有多少个摄像机就有多 少个监视器 没有任何的技术含量 是闭路监控系统发展的最初阶段 2 切换控制电路系统 后来出现了控制器 视频切换器 变倍镜头及云台 使得多个摄像头共用一个监视器 监视范围进一步扩大 此时的切换控制 电路因受技术的限制 只是简单的硬件电路组合 视频切换和控制是独立 的 控制多是采用多路开关配合多芯电缆一对一直接 3 微处理器监控系统 二十世纪七 八十年代 微处理应用于闭路监控系统 将切换和控制合二为一 4 外挂多媒体的监控系统 九十年代 计算机多媒体技术得以发展 人们利 用计算机显示器的高解析度 将一路视频传输进来 通过食品捕捉卡采集 到计算机显示 控制及切宽主机乃为传统单片机主要机 只是通过串口与 计算机相连 完成简单的控制工作 这一模式一般称之为外挂多媒体的监 控系统 尽管它有较为良好的人机界面 但她不能称其为真正的多媒体系 统 其根本原因在于系统设计的出发点不是基于计算机 而是基于传统模 式 只是在原有基础上加以改进 拼装而成 在大部分时间里 计算机只 是充当一个外部监视器 5 多媒体的监控系统 多媒体的监控系统 就是完全基于计算机 以此为中 心建立一套硬软结合的完整体系 减少不必要的环节 提高反应速度 同 时 引入模块化管理 将监控所涉及到的音 视频切换 云台镜头控制 报警采集行动处理等具体内容模块化 相互关联 消除各部分之间的冲突 1 1 21 1 2 计算机监控系统组态软件简介计算机监控系统组态软件简介 通过专用的软件定义系统的过程就是组态 configuration 定义过程站各模块的 沈阳工业大学毕业设计 论文 2 排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态 定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控 制策略组态 定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态 定义系统网络连接方式和 各站地址的过程叫网络组态 随着工业控制系统应用的深入 在面临规模更大 控制更复杂的控制系统时 人们 逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式 对项目来说是费时费力 得不偿失的 同时 mis 管理信息系统 management information system 和 cims 计算机集成制造系统 computer integrated manufacturing system 的大量应用 要求工业现场为企业的生 产 经营 决策提供更详细和深入的数据 以便优化企业生产经营中的各个环节 因此 在 1995 年以后 组态软件在国内的应用逐渐得到了普及 下面就对几种组态软件分别进 行介绍 intouch wonderware 的 intouch 软件是最早进入我国的组态软件 在 80 年代末 90 年代初 基于 windows3 1 的 intouch 软件曾让我们耳目一新 并且 intouch 提供了丰 富的图库 但是 早期的 intouch 软件采用 方式与驱动程序通信 性能较差 最 新的 intouch7 0 版已经完全基于 32 位的 windows 平台 并且提供了 opc 支持 fix intellution 公司以 fix 组态软件起家 1995 年被爱默生收购 现在是爱默 生集团的全资子公司 fix6 软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面 并提供完备的 驱动程序 需单独购买 intellution 将自己最新的产品系列命名为 ifix 在 ifix 中 intellution 提供了强大的组态功能 但新版本与以往的 6 版本并不完全兼容 原有 的 script 语言改为 vba visual basic for application 并且在内部集成了微软的 vba 开发环境 遗憾的是 intellution 并没有提供 6 1 版脚本语言到 vba 的转换工具 在 ifix 中 intellution 的产品与 microsoft 的操作系统 网络进行了紧密的集成 intellution 也是 opc ole for process control 组织的发起成员之一 ifix 的 opc 组件和驱动程序同样需要单独购买 citech cit 公司的 citech 也是较早进入中国市场的产品 citech 具有简洁的操 作方式 但其操作方式更多的是面向程序员 而不是工控用户 citech 提供了类似 语 言的脚本语言进行二次开发 但与 ifix 不同的是 citech 的脚本语言并非是面向对象的 而是类似于 语言 这无疑为用户进行二次开发增加了难度 wincc simens 的 wincc 也是一套完备的组态开发环境 simens 提供类 语言的 脚本 包括一个调试环境 wincc 内嵌 opc 支持 并可对分布式系统进行组态 但 wincc 的结构较复杂 用户最好经过 simens 的培训以掌握 wincc 的应用 组态王 组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司 更早的品牌多数已 经湮灭 组态王提供了资源管理器式的操作主界面 并且提供了以汉字作为关键字的脚 本语言支持 组态王也提供多种硬件驱动程序 controx 开物 华富计算机公司的 controx2000 是全 32 位的组态开发平台 为工控用户提供了强大的实时曲线 历史曲线 报警 数据报表及报告功能 作为国内 最早加入 opc 组织的软件开发商 controx 内建 opc 支持 并提供数十种高性能驱动程序 提供面向对象的脚本语言编译器 支持 activex 组件和插件的即插即用 并支持通过 odbc 连接外部数据库 controx 同时提供网络支持和 wevserver 功能 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 3 forcecontrol 力控 大庆三维公司的 forcecontrol 力控 从时间概念上来 说 力控也是国内较早就已经出现的组态软件之一 只是因为早期力控一直没有作为正 式商品广泛推广 所以并不为大多数人所知 大约在 93 年左右 力控就已形成了第一个 版本 只是那时还是一个基于 dos 和 vms 的版本 后来随着 windows3 1 的流行 又开发 出了 16 位 windows 版的力控 但直至 windows95 版本的力控诞生之前 他主要用于公司 内部的一些项目 32 位下的 1 0 版的力控 在体系结构上就已经具备了较为明显的先进 性 其最大的特征之一就是其基于真正意义的分布式实时数据库的三层结构 而且其实 时数据库结构可为可组态的活结构 在 1999 2000 年期间 力控得到了长足的发展 最 新推出的 2 0 版在功能的丰富特性 易用性 开放性和 i o 驱动数量 都得到了很大的 提高 在很多环节的设计上 力控都能从国内用户的角度出发 即注重实用性 又不失 大软件的规范 另外 公司在产品的培训 用户技术支持等方面投入了较大人力 相信 在较短时间内 力控软件产品将在工控软件界形成巨大的冲击 其他常见的组态软件还有 ge 的 cimplicity rockwell 的 rsview ni 的 lookout pcsoft 的 wizcon 以及国内一些组态软件通态软件公司的 mcgs 也都各有特色 1 21 2 火力发电厂计算机监控系统的发展状况火力发电厂计算机监控系统的发展状况 在现代化的电力系统中 借助当今计算机的快速综合处理能力 实施对大电网运行 管理的计算机监控 实现对投入系统运行的发电厂进行遥测 遥控 遥信 遥调 并进 行统一的调度管理 监视大电网运行 实现电力系统安全经济运行 1 2 从 1982 年 以来 我国电网调度自动化系统发展迅速 整体功能和设备水平有很大提高 特别是自 90 年代开始 电力调度自动化系统已从 80 年代的封闭式 集中式系统向开放式 分布式 的集成系统发展 在保证电网安全 可靠 经济运行方面发挥了重要作用 已成为各级 调度部门指挥电网运行不可缺少的重要手段 1 2 11 2 1 国内外火力发电厂计算机监控系统的发展状况国内外火力发电厂计算机监控系统的发展状况 国外生产电站计算机监控系统的大公司 如瑞士 ABB 公司 德国西门子公司 加拿 大 GE 公司都致力于水电站 火电厂和核电厂的计算机监控系统的研制 开发和生产工作 从上世纪 70 年代开始 各大公司均采用世界上最新的计算机系统并将它们开发应用于电 站监控系统中 使其推出的计算机监控系统始终处于世界领先地位 此外 对于大型电厂的计算机控制系统 各国都做了大量的研究工作 目前各国在电 厂计算机监控系统方面多采用分层分布开放式系统结构 该系统是把电厂的各项功能 按分层分布处理的原则由功能模块和接口模块所组成计算机分布系统 整个系统统一协 调 合理分工 最佳运行 其主要任务是 1 数据采集 对电厂生产过程的各种数据量 模拟量 状态量等进行自动采集 并把采 集的数据进行整理 沈阳工业大学毕业设计 论文 4 2 数据处理 根据各种工况的要求和工作模式 对所采集的数据进行计算 按照各程序 进行控制 监视 定值给定和最佳运行 3 数据通讯 与调度中心数据通讯 把电厂运行状态参数传送给调度中心 因此 这种分布开放式系统完全满足高效率 高利用率 最大灵活性 良好的兼容性以 及安全可靠和抗干扰能力强的要求 从上世纪 60 年代后期 随着国外开展电站计算机监控系统的研制与应用 我国开始 将在电厂自动化方面应用计算机技术 特别是在 1978 年以后 计算机技术和微处理单片 机的应用深入和推广 我国不仅引进国外先进的电站监控系统 而且还自行研制电站计 算机监控系统 使我国电站自动化水平有了很大的提高 由电站的单机自动 集中控制 已转道全厂计算机监控的综合自动化 二十多年来 我国在火电 水电 核电站实施计 算机监控已做了大量工作 并取得很大的进步和成果 电站计算机监控系统在硬件 软 件 以及功能方面已达到世界先进水平 另外 以计算机为基础的分布式监控系统在我 国火电厂的应用也增长很快 七五 和 八五 引进的成套计算机系统中一半以上是分 布式系统 近年来 我国自己也已经开始研制和开发了这种监控系统应用于发电厂的生 产管理监控 数据采集和处理 安全监视 控制和通讯 1 2 21 2 2 火力发电厂计算机监控系统的发展趋势火力发电厂计算机监控系统的发展趋势 发电厂计算机监控系统在 80 年代以分布式控制系统结构为主 然而在 90 年代则以 先进的分布开放式控制系统结构为主 随着发电厂计算机监控系统应用的不断发展和深 入研究 发电厂对系统功能提出了更高的要求 这些要求表现在以下方面 1 高级应用软件的进一步完善和实用化 2 充分考虑自动化近期的发展方向 包括电站综合自动化 电站无人值守 发电控 制与生产管理系统紧密结合 近年来 计算机软硬件技术的飞速发展 特别是 Windows NT 操作系统的推出 高性 能的系统微机 奔腾 代微机 的出现 为新一代电厂计算机监控系统的开发提供了坚 实的技术基础 这样基于 Windows 平台 采用分布开放式系统结构 集成所有的监控功 能 为厂站综合自动化提供完整的有效信息 从而更好地为电站生产和管理服务 全面 提高自动化运行和管理水平 提高生产率和经济效益 并有助于提高电网的自动化运行 水平和经济水平 因此 在大型电站中 使用全分布开放式计算机监控系统将是我国厂 站监控技术的发展方向 1 31 3 本文的工作本文的工作 本文主要是针对输煤系统中的配煤系统的特点 拟定配煤器的典型工艺流程 对下位 机的可编程控制器的控制方案进行研究 并在此基础之上应用 Intouch 组态软件绘制出 典型的工艺流程图 并利用 Intouch 软件的报警 统计报表 实时历史曲线来完成对这 一工艺流程的监控 实现系统工艺所要求的填充煤仓 犁煤器动作的功能 以此来实现 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 5 对整个配煤系统的监控和数据处理 第二章第二章 配煤顺序控制监控系统设计配煤顺序控制监控系统设计 2 12 1 系统的工艺流程系统的工艺流程 配煤系统在输煤系统中是第三个环节 然而 它却起到煤的总的 调度 的作用 从大体上来讲 配煤系统可以分为时间控制和煤量控制两大类 时间控制 当煤通过输煤皮带的运送到达煤仓或煤筒的时候 在煤仓的上方有一种类似犁的 器件 被称为离煤器 通过继电器可以控制其上升或者下降 当其下降的时候 它起 到了 犁 的作用 使煤落到皮带的下方进入指定的煤仓或煤筒 时间控制就是以时 间为基准进行控制 即先对第一个仓进行加煤 然后经过指定的时间之后将离煤器抬 起 将位于下一个煤仓上方的离煤器落下对其进行加煤 如此进行下去 直到所有的 煤仓加满为止 煤量控制 煤量控制是一个比较复杂的过程 它是根据煤仓中煤量的多少来进行控制的一种 控制方法 当煤通过传送皮带运送到煤仓上方时 系统要首先判断煤量最少的煤仓 首先对其进行加煤 当其加到指定的煤量时 将离煤器抬起 然后再将煤量最少的 煤仓上方的离煤器落下对其进行加煤 当加到指定值时 再重复上述过程 时间控制和煤量控制都是配煤系统中的控制方法 但是煤量控制相对来说比较复杂 因此电厂中大多采用时间控制 2 22 2 监控系统结构监控系统结构 图 2 1 监控系统结构图 整个系统主要由上位机监控系统 PLC 数据采集系统和现场三大部分组成 沈阳工业大学毕业设计 论文 6 2 2 12 2 1 上位机上位机 系统的上位机是系统的监控的显示画面 他在整个系统中起着至关重要的作用 1 上位机的操作系统是 Windows XP Professional 该系统在系统可靠性和性能方 面都提出了最新标准 它具有可靠性 高性能 安全性和易用性等优点 可靠性 由于建立在成熟的 Windows 2000 操作系统基础之上 Windows XP Professional 为您提供了可靠的功能特性 足以确保您的计算机长时间稳定运行 Windows XP 不仅在稳定性方面取得了长足进展 还可以帮助您更加轻松的针对系统问题 进行恢复 高性能 运行 Windows XP Professional 的计算机在性能方面远远胜过 Windows 98 第二版 并且在商业基准测试中达到了 Windows 2000 的同等水平 Windows XP 不仅能够 快速启动应用程序 多数情况下 整体系统启动速度也将得到显著加快 安全性 Windows XP Professional 中所提供的安全特性能够有效保护位于计算机上 和正在通过网络或 Internet 进行传输的敏感与机密数据 凭借针对最新安全标准与增强 病毒保护功能的支持能力 Windows XP 还可使您免受更多常见 Internet 攻击的干扰 易用性 从新颖独特的外观到更加直观的基于任务设计方式 Windows XP Professional 将使您获得前所未有的轻松计算体验 您将能够多快好省的完成各项工作 快速查找所需内容 按照您所希望的方式对文件与文件夹进行整理 简而言之 Windows XP Professional 将帮助您进一步提高工作智能化水平 2 本系统所使用的工程监控软件为 Intouch 软件 利用 Intouch 软件可以实现监控 和报警等多种功能 Intouch 软件是最近几年来发展起来的一种功能强大 组态灵活 应用范围较广阔的 一种软件 它具有强大的绘图功能 特别适用于现场参数的动态监测 它可以方便的与 其他程序进行动态数据交换 它还具有较强的网络功能 可以方便的实现计算机之间的 数据通讯 Intouch 软件的功能和特点 用 Intouch 开发的实时监控软件可以实现下列功能 1 色彩多样 形态逼真的二维 动态效果的实物体和画面 Intouch 具有很强的绘图功能 利用 Intouch 绘图工具箱 可以方便的绘出工艺流程控制图 并用调色板对所画图进行着色 再把绘制好的图 形与预先定义标记过的参数进行 连接 就可形成色彩多样 形态逼真的动态画面 2 具有数据报警功能 这种报警功能包括数据报警 偏差报警和速率报警等多种报 警方式 3 绘图工具提供的制作实时曲线图 历史趋势图的功能 为实时数据 历 史数据的显示 存储 利用提供了再线帮助 用于生成生产报表 查询生产状况等 4 多种用户数据输入方式 Intouch 软件的结构 一个 Intouch 应用软件主要由四部分构成 1 标记名数据字典 标记是 Intouch 特 有的概念 其含义类似编程语言中的变量 每一个标记具有不同的类型 其名字和 类型由应用设计者在软件设计时定义 应用软件运行时 Intouch 根据每个标记的类 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 7 型 在内存中分配相应长度的单元存储标记值 标记值可在软件运行时自动更新 Intouch 常利用标记纪录生产过程和软件运行时的状态数据 2 图形画面 Intouch 应用软件运行时的各种显示界面均可在开发环境中绘出 Intouch 提供了丰富的绘图 功能 另外根据工业控制的特殊需要 还提供了实时 历史数据趋势 多级报警现 实等图形对象 3 动画连接 将绘制好的图形符号的外形发生变化 以反映标记名 数据字典的变量值的变化或使标记名和其他符号的表达式的变化 4 逻辑 逻辑实 际上是一组用文本编写的落判断和动作执行语句 由 Intouch 在应用软件运行时加 以解释 从而让用户建立各动作与 逻辑 的各定制系统函数之间的联系 2 2 22 2 2 下位机下位机 系统下位机我们采用欧姆龙 PLC 进行数据的采集与分析 2 2 2 12 2 2 1 可编程控制器的定义可编程控制器的定义 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置 它采用可以 编制程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运 算等操作的指令 并能通过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产 过程 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩展其 功能的原则而设计 2 2 2 22 2 2 2 可编程控制器的特点可编程控制器的特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术 采用严 格的生产工艺制造 内部电路采取了先进的抗干扰技术 具有很高的可靠性 例如三菱 公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平 均无故障工作时间则更长 从 PLC 的机外电路来说 使用 PLC 构成控制系统 和同等规 模的继电接触器系统相比 电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一 故障也 就大大降低 此外 PLC 带有硬件故障自我检测功能 出现故障时可及时发出警报信息 在应用软件中 应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序 使系统中除 PLC 以外的 电路及设备也获得故障自诊断保护 这样 整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了 2 配套齐全 功能完善 适用性强 PLC 发展到今天 已经形成了大 中 小各种规模的系列化产品 可以用于各种规模的 工业控制场合 除了逻辑处理功能以外 现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力 可用 于各种数字控制领域 近年来 PLC 的功能单元大量涌现 使 PLC 渗透到了位置控制 温 度控制 CNC 等各种工业控制中 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展 使 用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易 沈阳工业大学毕业设计 论文 8 3 易学易用 深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机 是面向工矿企业的工控设备 它接口容易 编程语言易 于为工程技术人员接受 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近 只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能 为不熟悉电 子电路 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门 4 系统的设计 建造工作量小 维护方便 容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑 大大减少了控制设备外部的接线 使控制系统设计及建 造的周期大为缩短 同时维护也变得容易起来 更重要的是使同一设备经过改变程序改 变生产过程成为可能 这很适合多品种 小批量的生产场合 5 体积小 重量轻 能耗低 以超小型 PLC 为例 新近出产的品种底部尺寸小于 100mm 重量小于 150g 功耗仅数瓦 由于体积小很容易装入机械内部 是实现机电一体化的理想控制设备 2 2 2 32 2 2 3 可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域 目前 PLC 在国内外已广泛应用于钢铁 石油 化工 电力 建材 机械制造 汽车 轻纺 交通运输 环保及文化娱乐等各个行业 使用情况大致可归纳为如下几类 1 开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本 最广泛的应用领域 它取代传统的继电器电路 实现逻辑控制 顺序 控制 既可用于单台设备的控制 也可用于多机群控及自动化流水线 如注塑机 印刷 机 订书机械 组合机床 磨床 包装生产线 电镀流水线等 2 模拟量控制 在工业生产过程当中 有许多连续变化的量 如温度 压力 流量 液位和速度等都是 模拟量 为了使可编程控制器处理模拟量 必须实现模拟量 Analog 和数字量 Digital 之间的 A D 转换及 D A 转换 PLC 厂家都生产配套的 A D 和 D A 转换模块 使可编程控制器用于模拟量控制 3 运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制 从控制机构配置来说 早期直接用于开关量 I O 模块连接位置传感器和执行机构 现在一般使用专用的运动控制模块 如可驱动步进 电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块 世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运 动控制功能 广泛用于各种机械 机床 机器人 电梯等场合 4 过程控制 过程控制是指对温度 压力 流量等模拟量的闭环控制 作为工业控制计算机 PLC 能编 制各种各样的控制算法程序 完成闭环控制 PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的 调节方法 大中型 PLC 都有 PID 模块 目前许多小型 PLC 也具有此功能模块 PID 处理一 般是运行专用的 PID 子程序 过程控制在冶金 化工 热处理 锅炉控制等场合有非常 广泛的应用 5 数据处理 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 9 现代 PLC 具有数学运算 含矩阵运算 函数运算 逻辑运算 数据传送 数据转换 排 序 查表 位操作等功能 可以完成数据的采集 分析及处理 这些数据可以与存储在 存储器中的参考值比较 完成一定的控制操作 也可以利用通信功能传送到别的智能装 置 或将它们打印制表 数据处理一般用于大型控制系统 如无人控制的柔性制造系统 也可用于过程控制系统 如造纸 冶金 食品工业中的一些大型控制系统 6 通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信 随着计算机控制的发展 工厂 自动化网络发展得很快 各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能 纷纷推出各自的网络 系统 新近生产的 PLC 都具有通信接口 通信非常方便 2 2 2 42 2 2 4 欧姆龙欧姆龙 PLCPLC 简介简介 本系统下位机所使用的 PLC 为欧姆龙 PLC 该 PLC 为日本欧姆龙公司的产品之一 它 能方便地升级机器和设备 可全方位地与上位计算机 其它 PLC 和可编程终端相连接 它的串口设备能方便地与内置 RS232C 端口相连接 它可以实现如下功能 模拟量控制 输入时间常数 时钟功能 通信功能 扩展单元所附带的功能 断电保持功能 存储器后备 自我诊断功能 2 32 3 系统的通讯系统的通讯 PLC 作为一种高性能的控制装置 在分布式系统中得到了越来越广泛的应用 在这种 控制方式中 上位监控机系统是其中重要的组成部分 PLC 可以多种方式如直接采用现有 的组态监控软件与上位监迭机通信 但针对小规模的控制系统 找到一种高性能价格比 的通信方法 具有积极的实际意义 本系统中上位机与 OMRON CH200 通过 HOST LINK 单元及串行总线互联而成的 RS 232C 总线上位连接系统而进行信息交换 上位连接系统是一种主从式总线型局域网 它以上 位机为该工业网中的通信主站 其它连入该网的 PLC 皆为从站 其通信采用主从轮询的 方式 上位机始终具有初始传送优先权 所有通讯均由上位机来启动 向从站发送数据 或者从从站中读取数据都是主站以命令帧形式发送 对于主站发来的命令帧 从站用响 应帧应答 当命令帧很长时 需要分成几帧发送 沈阳工业大学毕业设计 论文 10 第三章第三章 系统的画面开发系统的画面开发 系统画面的开发包括三大部分 点组态 绘制画面 动画连接 3 13 1 点组态点组态 标记名字典 是 InTouch 的核心 它包含应用程序中使用的所有变量的有关信息 它由两个部分组成 设计时标记名数据库 这由 WindowMaker 管理 存储在应用程序目录中 运行时数据库 这由 WindowViewer 管理 存储在计算机的内存中 在 WindowMaker 中 必须给每个变量指定标记名和类型 对某些类型的变量 InTouch 还需要一些额外的信息 例如 对于 I O 型标记名 InTouch 需要更多有关如何获取 值并转换它供内部使用的信息 您还可以给初始值 报警限 历史记录以及其它许多配 置指定设置 标记名浏览器 是创建和配置新标记的场所 WindowViewer 启动时 它从标记名数据库中读取信息 并使用这些配置创建运行时 数据库 应用程序运行期间 运行时数据库跟踪每个变量的当前值和其它状态信息 WindowViewer 启动时 从标记名数据库中读取初始值 它们也可以使用保留数据从上 一次运行中恢复 在 Intouch 中 定义一个新的标记名我们采取以下步骤 1 在特别特别菜单上 单击标记名字典标记名字典 或者在 应用程序浏览器 中 双击标记名字标记名字 典典 此时出现标记名字典标记名字典对话框 2 单击新建新建 此时清除标记名标记名框的内容 3 在标记名标记名框中 输入新标记名要使用的名称 此项为用户自己对所建新窗口的定 义 因此用户可以任意进行设置 4 单击类型类型 此时出现标记类型标记类型对话框 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 11 图 3 1 定义标记名字典示意图 图 3 2 标记类型图 沈阳工业大学毕业设计 论文 12 如图 3 1 2 Intouch 软件提供了多种变量的类型 在 InTouch 数据库中定义标记名时 您必须根据其用法为每个标记名指定一种特定类型 例如 如果标记名要从另一个 Windows 应用程序 如 I O 服务器 中读取或将值写入其中 则它必须是一个 I O 型标记名 在 Intouch 中为用户提供了丰富的标记名 其主要有 I O 型标记名和内存型 标记名 I O 型标记名 所有从另一个 Windows 程序中读取值或将值写入其中的标记名均 为 I O 型标记名 这包括所有来自可编程控制器 过程计算机的输入和输出 以及来自 网络节点的数据 I O 标记名可以通过 Microsoft 动态数据交换 Dynamic Data Exchange 简称 DDE 或 Wonderware SuiteLink 通讯协议进行访问 可读 写 I O 型 标记名的值发生改变时 它会被立即写入远程应用程序 远程应用程序中 每当链接到 标记名的项目发生改变时 该标记名也会从远程应用程序上更新 缺省条件下 将所有 I O 标记名设置为可 读 写 不过 通过在标记名字典标记名字典对话框中选择 只读 选项 您可以将它们限制为只读 I O 型有四种 I O 离散型 离散型输入 输出标记名 值 为 0 False Off 或 1 True On I O 整型 介于 2 147 483 648 和 2 147 483 647 之间的 32 位带符号整数值 I O 实型 浮点 小数 型标记名 浮 点值可介于 3 4e38 之间 所有的浮点计算都按 64 位精度执行运算 但结果使用 32 位 IEEE 精度来存储 I O 消息型 文本字符串输入 输出标记名最长可达 131 个字符 内存型标记名 内存型标记名存在于 InTouch 应用程序内部 您可以使用它们来 创建系统常数和仿真 您还可以使用它们来创建供其它 Windows 程序访问的计算变量 例如 您可以使用初值 3 1416 来定义一个内存型标记名 也可以将配方储存到内存标 记名组中 在仿真中 您可以使用内存型标记名控制后台 QuickScript 的动作 例如 您可以定义一个内存型标记名 COUNT 它在某个动作 QuickScript 中发生改变 从而 给某个过程的当前 步骤 生成各种动画效果 内存 型有四种 内存离散型 内部离 散型标记名 值为 0 False Off 或 1 True On 内存整型 介于 2 147 483 648 和 2 147 483 647 之间的 32 位带符号整数值 内存实型 浮点 小 数 内存型标记名 浮点数可介于 3 4e38 和 3 4e38 之间 所有的浮点计算均按 64 位精度进行运算 但结果使用 32 位来存储 内存消息型 文本字符串标记名最长可 达 131 个字符 此外 Intouch 还具有有多种特殊的标记名类型可供您指定给标记名 以执行复杂的 功能 如创建动态报警显示 历史趋势 监测或控制每个历史趋势笔绘制的标记名 您 还可以使用一些间接型标记名 将一个标记名重新指定给多个源标记名 5 选择标记名类型 然后单击确定确定 此时会出现所选类型相应的各个详细资料对话 框 6 单击组组将标记名指定给特定的 报警组 此时出现报警组报警组对话框 选择要指 定给该标记名的 报警组 然后单击关闭关闭 创建标记名并将其指定给某个 报警组 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 13 之后 如果不关闭该对话框 则会将所有后来定义的标记名指定给同一个 报警组 除非您改变它 7 在注释注释框中 输入要系统储存的有关标记名的任何其它注释 最多 50 个字符 8 对于记录数据的选择 记录数据是 Intouch 提供的一种功能 它可以使用户根据需 要选择是否需要对历史数据进行记录 以方便的形成历史趋势曲线和历史报警 当选择记 录数据时 系统的历史趋势曲线就会根据用户需要自动形成 9 对于访问名的设置 创建 I O 型标记名或远程标记名引用时 必须将它们与 访问名 关联起来 访问名 包含用于同其它 I O 数据源进行通讯的信息 包括节 点名 应用程序名及主题名 10 报警的设置 在 Intouch 中 用户可以根据自己的需要对所设置的系统进行报警 的设置 报警提供 4 个报警点的设定 分别为 LOLO LOW High 和 HiHi 它可以使用户对报 警进行详细的设置 11 最后 用户对设置值的检验确认无误之后 点击 保存 之后 关闭 3 23 2 绘制画面绘制画面 Intouch 软件提供了一种 InTouchView 绘图工具 InTouchView 按照设计是一套可视化 界面产品 专门用在 ArchestrA Application Server 环境中 InTouchView 不使用单 独的代码库 并且不要求在 InTouch 之外使用其它的安装程序 根据具体情况 应用程 序开发人员会逐个指定应用程序将使用 InTouch 还是 InTouchView 开发人员使用 WindowMaker 中的设置 既可以将每个应用程序配置为功能齐备的 InTouch 应用程序 也可以将它们配置为 InTouchView 应用程序 沈阳工业大学毕业设计 论文 14 图 3 3 绘图方式示意图 InTouchView 提供了 3 种绘制图形的方法 见图 3 2 1 使用系统工具条进行绘制 Intouch 绘图软件提供了功能丰富的绘图工具 用户可以根据自己的需要使用工具条进行 绘制 在工具条中 用户可以方便的绘制如圆形 方型以及其他图形和线条等等 使用 Intouch 软件中的图形库直接对已经存在的图形进行调用 例如游标 按钮 开关等等 Intouch 的这种绘图方法不仅大大的减少了绘图所需要的时间 而且使图形更加生动逼真 调用图形文件 在 Intouch 中 用户可以根据需要对已有的图形文件进行插入 这种绘制 图形的方法也大大的减少了绘图的时间 图 3 4 Intouch 软件图库 3 33 3 动画连接动画连接 在创建图形对象或符号之后 您就可以通过动画来赋予其 生命 通过附加动画链 接 您可以改变对象或符号的外观 以反映标记名或表达式值所发生的变化 例如 您 可以创建一个泵符号 在它关闭时显示为红色 在它打开时显示为绿色 您也可以将此 泵符号做成一个触动按钮 可供操作员通过单击鼠标或触动 使用触摸屏时 来打开或 关闭此泵 通过为对象或符号定义动画链接 您就能使用这些以及其它许多的特殊效果 火电厂配煤顺序控制系统监控设计 15 图 3 5 动画连接图 InTouch 支持两种基本类型的链接 触动链接创建 和 显示链接 触动链接 可供操作员向系统执行输入 显示链接 则是给操作员显示输出结果 数值游标或按钮 便是 触动链接 的例子 而填充颜色 位置或闪烁链接则是 显示链接 的例子 触动链接创建 触动链接触动链接用在您希望它在运行时是可以 触控 的对象或符号上 它们可供操作员将数据输入系统 例如 操作员可以打开或关闭阀门 输入新的报警设 定点 运行复杂的逻辑脚本 或者使用文本字符串登录 等等 触动链接在运行时易于识别 因为在触控对象上移动光标 或按 tab 键从一个对象 移动到另一对象时 触控对象上总是被一个 框 包围着 如果触动链接对象或符号包 含重叠的文本对象 则最顶部的文本对象将用于显示数据值 通过单击 触动对象 使用触摸屏时 按下指定的等价键 或者在对象被 框 起 时按下 EnterEnter 键 操作员均可激活触控按钮 您可以创建九种触动链接 触动链接触动链接 动作动作 用户输入用户输入 离散 模拟 字符串 游标游标 垂直 水平 触动按钮触动按钮 离散值 动作 显示窗口 隐藏窗口 表 3 1 触动链接图 沈阳工业大学毕业设计 论文 16 创建显示链接 您可以使用各种显示链接显示链接向操作员提供输出 显示链接包括如下几 种链接方式 显示链接显示链接 类型类型 线颜色 填充颜色和文本颜色线颜色 填充颜色和文本颜色 离散 模拟 离散