【《某PLC排水监测系统的上位机软件设计案例》5000字】

某PLC排水监测系统的上位机软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u295611.1上位机软件实现功能 114839（1）实时曲线 115919（2）数据库功能 111232（3）报警功能 2121391.2组态王简介 2194231.3上位机的软件和具体实现 367731.3.1定义外部设备 3141571.3.2定义变量 5106661.3.3上位机软件界面设计 740521.3.4组态王与MSAccess数据库的连接 107622（1）数据库配置 102579（2）创建数据源 1115476（3）连接数据库 12210961.3.5系统配置 1442121.4本章小结 141.1上位机软件实现功能（1）实时曲线上位机上的监控系统会生成抽排水泵出入口的两个压力传感器和蓄水池水位传感器的实时曲线，便于观察水泵的持续工作情况，单比于单个数据的记录，曲线更有利于对现场情况的准确判断，也通过监控压强，也对管道的堵塞有更直观的体现。水位传感器更能直观地体现出蓄水池的水位变化，比CCTV监控更加利于判断。（2）数据库功能该系统中，监控需要记录三个排水泵的启动、断开时间，数据库的记录是最好的选择，可以流水式地记录水泵每天的工作，方便之后对改天工作情况的查询。（3）报警功能在上位机监控系统中，若两个压力传感器及水位传感器数据异常时，系统做出报警操作，在原有的监控系统中，报警装置只存在于现场，依赖于巡逻人员的发现，时效性很差，在上位机监控系统上加入报警装置，会提高异常情况的处理效率，及时上报现场工作人员和分管领导。1.2组态王简介组态软件广泛用于工业自动化行业。关键功能是收集和监督由工业化生产设备获得的数据的实际操作。组态软件可以完成的功能非常多样和强大，并且很容易完成自动化技术的监督和管理。组态软件内有丰富的图库，工具可以精准详细地构建出现场的设备状况图像编程直观简单，和PLC是非常好的搭配软件，可以简单轻松地实现基于PLC以及组态王的铁路隧道排水在线监测装置的设计。为了适应第三次工业革命，工业自动化技术的快速发展，北京亚控科技发展有限公司开发出一款具有适应性强大、扩展功能强大、兼容性强大、经济实惠、易于开发的一款用于构造应用于工业自动化控制、采纳了北京亚控技术发展有限公司自主研发开发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持、给企业提供了对实际工业生产生活中一系列的数据采集、数据汇总、数据分析管理等功能的图形编程的组态软件组态王Kingview。组态王kingview6.55内有丰富的图库元素，例如：仪表、传感器、反应器、安全标志、开关、指示灯、按钮、搅拌器、时钟、框架、泵、游标、电力、电杆、电气符号、管道、计算机、阀门、面板、马达等，另外还可以外加图库或自定义图库，平台这一功能让用户尽可能地在组态王界面上呈现出现场设备的状况。另外组态王的数据存储功能也比较优秀，存储数据的速度（达到每秒读取单个变量两万条数据）和存储数据（单个服务器支持一百万条数据的存储，及256个用户的同时使用）的功能都能较好地满足用户的需求，实时查看数据及读取历史数据都能够实现。组态王6．55的软件结构由以下三部分组成：（1）工程管理器（Proj Manager）：工程管理器的作用是为用户集中管理本机上的多个组态王工程，工程管理器的功能有：新建工程、删除工程、对工程重命名、搜索指定路线下的所有组态王工程、修改工程属性、工程的备份和恢复、数据词典的导入导切换到组态王开发或运行环境。（2）工程浏览器（TouchExplorer）：工程浏览器的作用是管理开发系统，它将图形图画，命令语言，设备驱动程序管理，配方管理，数据库访问等配置进行集中管理，并在一个窗口中以树形结构排列，类似于Windows资源管理器的功能。工程浏览器内嵌画面开发系统，在目录中选画面后，双击右窗口中的新建图标，则进入画面开发系统。（3）画面开发和画面运行系统（Touchmak、Touvew）：在画面开发系统中可以利用组态王的图库和画图工具箱进行画面设计。1.3上位机的软件和具体实现1.3.1定义外部设备所有需要和组态王进行通讯的硬件设备都称作外部设备，包括PLC、仪表、模块、板卡、变频器等。只有定义了外部设备后，才能和组态王进行通讯。在本次开发的铁路隧道排水监控装置中所需要的只是一个西门子s7-200PLC，在工程浏览器中选择设备-COM1或COM2，有ABB、BECKHOFF、GE（德国倍福）、HollySys、LG、艾默生、奥普图、大连冰山嘉德、东芝、富士、横河、华光、基恩士、罗克韦尔、莫迪康、欧姆龙、日立、三菱、松下、台达、西门子等PLC可供选择，还可以选择所需要的通信协议。在没有现场设备，只需现场仿真的时候可以选择亚控-仿真PLC-COM（图4-1），在有PLC设备进行现场操作的时候，选择西门子-s7-200系列-自由口（图4-2）；当设备出现通信故障时，设定恢复策略，尝试恢复时间间隔30秒，最长恢复时间24小时。外部设备定义完成（图4-3）。图4-1亚控-仿真PLC-COM图4-2西门子-s7-200系列-自由口图4-3外部设备定义完成1.3.2定义变量一个设备想要与现场进行连接，首先要进行变量的命名，例如管道里的水流、水箱里的液位都被称为是变量。系统自带的变量有年、月、日、时、分、秒、访问权限、双机热备状态、毫秒、网络权限。新建变量有的变量类型有内存离散、内存整型、内存实型、内存字符串、I/O离散、I/O整数、I/O实数、I/O字符串。内存类型是只能和组态王内部设备进行通信的变量类型，I/O类型是可以和外部现场设备进行通信的一个变量，是需要现场测量采集的变量；离散变量是指1和0，主要用于表示一些开关量；整型变量是指不包含小数部分，只取整数部分的数值类型；实型变量是指保留小数部分，只取整数部分的是指类型；字符串变量是指含有多个字符的数据类型，比如密码、名称等；之后再进行数据变化灵敏度、最小值、最大值得设定。本次设计的铁路隧道排水设备在线监测装置有27个变量（图4-4）：图4-4铁路隧道排水设备在线监测系统所设置变量（1）蓄水池水位：为I/O整型变量，指现场蓄水池中，水位传感器所测量的水位值，在水位值达到一定时，水阀1自动开启进行排水。（2）压力大/小：为内存离散变量，指压力传感器所测量的的压力值，压力值大时，“压力大”为1，“压力小”为0，水阀1、水阀2和水阀3同时开启；压力值小时，“压力大”为0，“压力小”为1，只开启水阀1。（3）水阀1/2/3：为内存离散变量，代表三个排水泵的开关，开为“1”，关为“0”。（4）过程/停止：为内存整型变量，是便与排水仿真编程所设置的中间量。（5）压力值：为I/O整型变量，与现场的西门子s7-200PLC相连接，数值采集至排水管道外的压力传感器。（6）进口压力报警阈值/出口压力报警阈值：为内存整型变量，设定阈值，以此来设定警报，也可以根据气候情况，例如暴雨、洪灾、枯水季节，来改变报警阈值，使报警系统更加完善合理。（7）水位超高报警水位：为内存（8）水位高报警/排水阀门通断时间报警：为内存离散变量，变量为“1”时，警报响起，变量为“0”时，警报响起。（9）阀1/2/3的开通时间/阀1/2/3的断开时间：为内存字符串变量，是这次设计中较为重要的数据信息，通过记录三个阀门开通、关断是时间以此来判断抽排水泵的异常情况。（10）手自动：为内存离散变量，可以切换自动仿真，通过蓄水池水位来出发阀门的开启；或者是手动开启阀门。切换至手动模式的时候，可以是特使情况需要手动控制排水阀，也可以是检测监测系统是否正常运行。（11）ConnectionID/DeviceID：为内存字符串变量，指access的通讯地址与于用户名，用于数据库的设定与组态王的联结。（12）数据库日期/数据库时间/数据库动作：为内存字符串变量，用于在数据库中的记录，记录阀门于何日于何时间做出何动作。（13）数据库串码：为内存整型变量，用于在数据库编程中进行历史查询操作。1.3.3上位机软件界面设计（1）现场模拟界面：在松山湖隧道现有的排水设备里，已有的只有三个排水泵，监控室可以监控排水泵的开关情况，以及一个蓄水池，采用的是视频监控的方式，现在模拟的现场是改进之后的现场情况，在出入水口分别有一个水压传感器，蓄水池中有一个液位传感器。排水阀开启的情况有两种，一种是靠判断水压力来开启，另一种是通过读取蓄水池中的液位传感器来开启。通过压力传感器判断的情况是，压力小时，只有排水泵1打开（如图4-5）；压力大时，排水泵2、排水泵3均开启，排水泵1、2、3同时开启进行排水（如图4-6）。另一种是液位小于等于50时，排水泵1开启，只有排水泵1打开；液位大于等于200时，排水泵2、排水泵3均开启，排水泵1、2、3同时开启进行排水。另外液位小于等于50时，以及液位大于等于200时都会产生警报信号。图4-5压力小时，只开启排水阀1图4-6压力大时，排水阀1、2、3同时启动排水的动画效果，需要编程来进行处理，编程如下：if(\\本站点\手自动==0){if(\\本站点\压力值<10){\\本站点\压力小=1;\\本站点\压力大=0;}else{\\本站点\压力大=1;\\本站点\压力小=0;}if(\\本站点\过程==0){if(\\本站点\蓄水池水位<100){\\本站点\蓄水池水位=\\本站点\蓄水池水位+5;}else{\\本站点\过程=1;}}if(\\本站点\过程==1){if(\\本站点\压力小==1){\\本站点\水阀1=1;\\本站点\阀1开通时间=\\本站点\$时间;\\本站点\蓄水池水位=\\本站点\蓄水池水位-1;}if(\\本站点\压力大==1){\\本站点\水阀2=1;\\本站点\水阀3=1;\\本站点\阀2开通时间=\\本站点\$时间;\\本站点\阀3开通时间=\\本站点\$时间;if(\\本站点\蓄水池水位>0){\\本站点\蓄水池水位=\\本站点\蓄水池水位-2;}else{\\本站点\过程=0;\\本站点\阀门1断开时间=\\本站点\$时间;\\本站点\阀门2断开时间=\\本站点\$时间;\\本站点\阀门3断开时间=\\本站点\$时间;\\本站点\水阀1=0;\\本站点\水阀2=0;\\本站点\水阀3=0;}}}}if(\\本站点\水阀1==1){}监控数据界面：监控数据界面主要是展示三个传感器所采集到的数据，用曲线图的形式展示出来，曲线图会更加直观地展示出现场的一个整体状况。曲线图就是利用了组态王生成图表的一个功能，只需要设定好正纵坐标即可。数据报警：数据报警区域，主要有三个报警，水位异常报警，和水压过高报警。水位异常报警的公式如下：1.3.4组态王与MSAccess数据库的连接利用组态王本身直接对通风监控系统采集到的数据进行处理的过程比较麻烦，一般需要经过复杂的编程，但是利用组态王提供的数据库访问功能，开发人员只需几个步骤便能将数据的采集和数据的处理分离，大大减轻开发人员的工作量，数据操作者还可以脱离监控系统对数据进行分析处理，灵活性和实用性大大增强。通过组态王提供的的数据库访问功能，组态王可以方便地与其他数据库进行连接。在本系统中，组态王通过ODBC方式与MSAccess数据库实现连接，把系统采集到的数据存储到MSAccess数据库中，通过编写SQL函数来实现对数据库的操作以完成相应功能。为了使组态王连接上MSAccess数据库，需要完成以下几个步骤。（1）数据库配置用户可以在工程浏览器中选择“系统配置”下的“报警配置”，在弹出的对话框中对数据库进行配置，选择需要记录的数据，并对格式进行编辑，编辑完后，系统将自动在本工程的一级目录下建立一个“Alarm．Mdb”文件。组态王会自动将不同的事件记录到相应的表中。Alarm．mdb的内容如图4．12所示：图（2）创建数据源打开Windows控制面板中的“管理工具”，然后打开“数据源(0DBC)”管理器来添加数据源。添加数据源时驱动程序选择“MicrosoftAccessDriver(*．mdb)”，并在弹出的对话框中，对数据源进行命名，然后选择该数据源的Access数据库，本系统选择系统自动创建的“A1arm．mdb”数据库。（3）连接数据库创建完数据源后，在组态王应用程序命令语言中编写SQL数据函数实现组态王与数据源的连接。组态王与数据源的连接编程如下：\\本站点\数据库日期=\\本站点\$日期;\\本站点\数据库时间=\\本站点\$时间;\\本站点\数据库动作="阀门1开启时刻";floatricm;stringzfls;ricm=\\本站点\$年*372+\\本站点\$月*31+\\本站点\$日;zfls=StrFromReal(ricm,0,"f");\\本站点\日期串码=StrToInt(zfls);SQLInsert(DeviceID,"数据表","datasj");在数据库中，还需添加查询功能，方便历史查询，出现异常或事故后，可复盘历史，查清事故负责人，数据库查询功能如下所示：floatAyear1;floatAmonth1;floatAday1;floatliang;floatzong;floatzong1;floatzong2;floatzong3;stringtemp1;floatAyear2;floatAmonth2;floatAday2;stringtemp2;stringxh1;stringxh2;stringxh3;stringexpr1;stringorder1;stringname1;longstime;longntime;longrownum;longitem;longval;longno;longj;Ayear1=start1.Year;Amonth1=start1.Month;Aday1=start1.Day;stime=Ayear1*372+Amont