世纪星组态软件在工业过程控制中的应用(精)

世纪星组态软件在工业过程控制中的应用李言武，陈建铎(西安石油大学计算机学院,西安710065)摘要：自动化监控组态软件是一个工业现场过程监控和数据处理系统。本文介绍了CenturyStar7.0组态软件的主要功能，给出了一个利用CenturyStar7.0实现的过程控制系统，详细阐述了系统的组成结构、软件功能，并且结合实例说明其开发过程。实践证明，CenturyStar7.0组态软件具有图形界面友好，可靠性高，操作方便，安全稳定，应用效果好等特点。关键词：过程控制；组态软件；CenturyStar7.0ApplicationoftheCenturyStarconfigurationsoftwareinindustrialprocesscontrolsystemLIYanwu，CHENJianduo(CollegeofComputer,PetroleumUniversityofXi'an,Xi'an710065,China)Abstract：Auto-controlconfigurationsoftwareisaprocesscontrolanddataprocessingsystem.ontheindustriallocale.ThemajorfunctionofCenturyStar7.0ispresentedandAprocesscontrolsystembasedonCenturyStar7.0isgiveninthispaper.Boththesystemstructureconfigurationandthefunctionofsoftwarearedescribedindetail.Thedevelopmentprocessisexplainedbyanexample.Thepracticeprovesthatthesystemhascharacteristicssuchasfriendlyinterface,highlyreliable,operationeasily,safeandsteady,andworkwelletc.Keywords：ProcessControl；ConfigurationSoftware；CenturyStar7.0随着计算机网络技术、通信技术及电子仪器仪表技术的进步，工业自动化控制系统也得到了迅速的发展，使得设计更加完善的控制系统，获得更方便、可靠、快速的控制成为可能。而沟通计算机与现场控制，实现人机对话，满足工业现场过程管理与控制的高度集成，已成为工业自动化发展的内在要求与必然趋势，而组态软件则成为逾越这一屏障的桥梁与纽带。组态软件可以提供一个良好的人机对话界面，使控制技术人员用最简单的方法随心所欲地设计控制系统，实现本地及远程实时监控等功能。本文以世纪星组态软件在水厂气水反冲洗过程控制系统中的应用为例，阐述了世纪星组态软件在工业控制系统中的应用。1CenturyStar7.0组成与功能介绍CenturyStar7.0是在PC机上开发的智能型人机接口软件系统，它以MicrosoftWindows95/98/NT/2000/XP中文平台作为其操作系统，充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。它比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，并且可以利用PC机丰富的软件资源进行二次开发。CenturyStar7.0由开发系统CSMAKER和运行系统CSVIEWER两部分组成。CSMAKER和CSVIEWER是各自独立的Windows32位应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在开发系统中设计开发的工程和画面应用程序必须在CSVIEWER运行环境中才能运行。世纪星组态软件开发系统CSMAKER是其应用程序的集成开发环境。开发者在这个环境中完成工况画面的设计、数据库定义、动画连接、设备安装、命令语言编写等。开发系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等重要功能有简单的操作办法。利用图形控件功能可以大大减少设计界面的时间，从整体上提高工控软件的质量。世纪星组态软件实时运行环境CSVIEWER主要用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与I/O服务程序的数据交换。它通过实时数据库管理从工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史数据记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。

使用世纪星组态软件开发的气水反冲洗过程控制系统是针对水厂滤池液位及输水管道流量参数的数据采集、处理后实现滤池气水反冲洗的管控系统，可将滤池液位及管道内水的流量、压力等参数集中送往远程监控中心计算机进行处理，以实现显示、打印、储存、报警、控制及绘制历史记录曲线等功能，省掉了大量的记录仪、数显表，既降低了投资成本，又可使采集的数据更直观、准确、可靠。2过程控制系统结构基于目前工业现场控制系统常用的前端控制设备，我们设计了采用变频器和PLC构建的气水反冲洗过程控制系统，利用世纪星组态软件设计人机对话界面，完成交流变频电机起图1气水反冲洗过程控制框图3HMI设计动、停止与调速，以及图1气水反冲洗过程控制框图3HMI设计利用PPI电缆将西门子CPU224XPCN型PLC与主机RS232断口直接相连，再用RS485/232转换器将富士FRENIC5000G/P11S型变频器RS485控制端子（DX+,DX-,SD）与主机RS232端口相连，实现PLC和变频器与主机之间的串行通讯。气水反冲洗过程控制系统主要是针对水厂生产工艺流程中的滤池过滤处理的控制，其控制原理是依据超声波液位变送器采集的滤池滤层液位变化情况，将实时液位数据传送给PLC处理，之后上传给上层组态软件进行组态，同时利用变频器调节气、水泵的输出量，利用PLC自动控制滤池进行气水反冲洗。反冲洗过程是：首先进气反冲1〜2分钟，在滤层底部形成一稳定厚度的气垫层，保证在反冲洗过程中配气的均匀性，然后气水同时反冲洗4〜6分钟，除去过滤过程中截留在滤料上的污物，并使其上浮排出池外，最后再单独用水漂洗6〜8分钟，彻底清除滤料中间的污物，保证初滤水水质。系统组态界面如图2所示。变频器变频调速控制运行状态 「停止卩正转「反转［运行频率JIz变频器变频调速控制运行状态 「停止卩正转「反转［运行频率JIz「最高频率：120.00席运行频率：25,00Hz|「最低频率：W00Hz变速时间 厂加速时间： ~Is「减速时间：［TuuIsPLC气水反冲洗控制图2过程控制界面图利用世纪星组态软件设计人机对话界面时，首先在开发系统CSMAKER中创建一个新工程和工程画面，在画面中添加组件并设置相应属性，然后在设备组态窗口中选择串口通讯设备，分别添加富士FRENIC5000G/P11S型变频器和西门子PLC,正确S06（启动控制）、4功能实现设置各自彳的端口、I地址、波特率等通讯属性以及在变量字典中05（频率设定）、S08（变速控制）等I/O组态变量，最后保彳境，|即可实现变频器据PLC与世纪星组态软S06（启动控制）、4功能实现1）报警报警处理是“工业现场监控系统”中的一个重要内容。当液位、压力等变量的数值或数值的变化异常时，将产生报警，以便操作者采取必要的措施。世纪星组态软件具有两种类型报警窗口：实时报警窗口和历史报警窗口。实时报警窗口只显示当前处于报警状态的报警事件，历史报警窗口则显示与报警有关的所有的报警事件（报警发生、报警应答、报警恢复。）在定义组态变量时，设置好各个变量的上下限，组态程序自动会根据设置好的数值进行报警。不论是实时报警窗口和历史报警窗口都可以设置报警时间、报警类型、事件、优先级、变量名、报警组名、当前值等，还可以设置报警颜色、报警恢复的颜色以及语音报警。(2)数据报表利用PrintHisData函数实现对历史数据的查询，函数格式为：PrintHisData(变量1,变量2，变量3，变量4，变量5，变量6，起始时间，终止时间，间隔时间，打印方式)；其中：变量1〜6：指定的查询的变量名，最多查询六个变量；起始时间和终止时间确定了显示数据的时间范围；间隔时间：显示数据的时间间隔；单位：秒；打印方式“：0”表示不设置打印参数，直接输出，“1”表示打印报表，“2”表示打印曲线，“3”表示打印报表及曲线，“4”表示调用对话框，由用户定制输出打印。同样，也可以利用函数查询实时数据报表等。(3)趋势曲线趋势曲线反应的是数据变化状况，如液位、流量等，其中实时趋势曲线用于实时显示变量数据的变化情况，实时趋势曲线对象由系统自动更新，不需专门定义实时趋势曲线变量。运行时，趋势曲线会自动从右向左卷动，便于观察变量的变化趋势。而历史趋势曲线用于历史数据的查看工作，可使您得到过去的时间和数据。(4)远程监控世纪星组态软件Web发布是世纪星组态软件以B/S模式在广域网(Internet)上发布图形和数据，即数据远程浏览功能。Web发布功能采用了国际上最先进的数据传输体系结构，确保数据传输精确、实时，用户在Internet网上，通过IE浏览器，输入服务器的IP地址，就可以查看现场的画面和数据。由于Web发布无法修改现场工况变量值、调整设备运行状态等不足，为了解决这一问题，我们利用世纪星组态监控软件以C/S模式进行网络通讯，通过应用程序向客户机提出数据要求，客户机则通过网络将用户的数据要求提交给服务器，服务器的数据库管理系统执行数据处理任务，然后把经过处理后的用户需要的那部分数据，传输到客户机上，最后由客户机完成对其所需数据的加工，实现了远程实时控制功能。(5)系统安全系统安全管理主要是根据用户权限不同我们将操作人员分成三个等级：一般用户、特殊用户、超级用户。一般用户主要负责信息查询，可以进入操作菜单的各个界面，对现场设备的实时数据与工作状态进行观测，查看历史数据、历史报警、历史趋势曲线图以及操作记录和打印报表;特殊用户负责信息查询与历史数据处理外，还可以进行实时数据、实时报警、实时趋势曲线图的监视与处理；超级用户权限最高,能进行用户管理，包括用户的添加、删除、修改、登录以及授权，可以进入工艺流程图中所有设备控制界面，查询信息与处理数据，对设备的参数进行修改、调整以及负责系统的管理与维护。5结束语目前，自动化产品呈现出智能化、小型化、网络化、PC化的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的网络结构、硬件规范。组态软件在自动化系统的“水平”和“垂直”集成中起着桥和纽带的作用，既可以完成现场组态又可以实现本地与远程监控功能，己成为自动化控制系统中的重要组