监控组态软件课程设计钢厂加热炉监控设计毕业毕业设计

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1、课程设计说明书（20 /20-学年第-学期）课程名称：监控组态软件课程设计题 目:钢厂加热炉监控设计专业班级：学生：学 号：指导教师：设计周数：设计成绩：年 月 日目录1课程设计目的32.课程设计正文32 . 1设计思路32. 2上位机监控界面与其说明42. 3数据库组态62.4上位机程序与其说明72.4. 1主程序72. 4. 2热电厂煤运输系统子程序 112. 5下位机PLC程序与其说明112 . 6上位机与下位机通讯设置133 ,总结134 .课程设计心得体会135 .参考文献146 .指导教师评语141. 课程设计目的课程设计历来是检验学生综合素质的一种很好的形式，尤其对于工科学生的操

2、作类课程，更是一种切身的锻 炼。课程设计是一种小型的产品开发任务，通过对任务书的技术要求进行分析，确定整体的构思，软件硬件的设 计，程序的编写与调试，再配合小组成员之间的协调、互助与合作，起到共赢的作用。课程设计也是一种实验，但又不同于实验。普通的实验课只是根据老师的要求按部就班地进行固有的程序化 的操作，目的是为了验证课堂上的理论事实；而课程设计则包含了实验的一些容，但远比实验要复杂得多。这时 老师不再像“喂饭”似的教授，只起到启发作用，而很多具体的步骤则由同学们自己去想办法完成。正因为课程 设计具有这样的特点，学生才会主动开动脑筋，结合所学专业知识，通过各种渠道获取课题所需的线索。无形之

3、中，学生们的探索能力，学以致用的能力得到较好的发挥，而且往往这只通过这种亲自动手探索的过程才能真正 掌握本课程的实质涵。有句诗说得好，叫做“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。由此可见，课程设计无论对 于教师考核还是学生本身，都有很大的必要性！2. 课程设计正文2 .1设计思路根据设计任务书技术要求，我们首先了解了钢厂加热炉的工作原理、控制方法和控制要求。总体设计分为以 下几个方面： 上位机主界面与程序：上位机是人机交互最直接的部分，因而做得最有人性化，有相应按钮，可自动/ 手动切换运行，并且可以实时显示系统运行状态，操作简单，使用方便。同时主界面还有相应参数的显 示与设置。 上位机实时趋势、历史

4、趋势、报警记录、历史报表界面：可进行实时数据显示与查询。 上位机热电厂输煤系统监控界面：主要用来监视输煤的动态和进行控制。 下位机PLC，主要是程序设计。鉴于上位机编程实现了几乎所有功能，因而下位机程序相对简洁很多。 上位机与下位机的接口设置，这是能否最终实现正常通讯的关键。2. 2上位机监控界面与其说明kL_1温度.#.#关用自动3空气流量设置: I ID燃气燃气流童设置：温度设宣报警记玷历史根表空气上图为上位机主界面的设计，如图1所示。主体图包括了左部的进钢控制，中部的炉体控制，右部的出钢控 制。按顺序对钢坯进行入炉一炉加热一出炉的操作。进钢控制部分分为进钢电机两台，一台推钢电机；炉体控

5、制部分除炉体外型以外，部若干个钢坯循环右移；出钢控制部分由两台电机驱动，带动传送带移出加热完毕的钢 坯。对钢坯加热的燃气与空气则分别由两台电泵控制，两者在系统运行时即启动。另外还增加了空气流量、燃气流量、温度的显示与控制，可以实时监测运行参数，并且进行人为调整。剩余 的若干按钮分别实现相应功能，不再赘述。返回主宙口-999. 00兀中路地曲缱上图为实时趋势曲线与历史趋势曲线界面，分别对应空气流量、燃气流量、温度。逗回主窗口时间010/12/30 2OLQ/1Z/3O 2OLD/32/3D 2010/12/30 2OLO/1E/3O 2010/12/30 20L0/2/30 2OLO/1S/3O

6、 2OLO/1S/3O 2010/12/30 20L0/12/3020L0/12/30 2OLO/1S/3O 2010/12/30 20L0/12/30 2010/12/301010 ID10101010101010101010101010DG 06 5 DG DG 06 06 DG 06 06 06 06 06 06 06 0600. 0 i：n： 0 . 00. 0 00. 0 I：II：L 0 0D. 0 00. 0 00. 0 I：II：L 0 00. 0 00. 0 00. 0 I：II：L 0 00. 0 00. 0IAGBWIEDO 7AGWIED1 7AGHWJE02 IACN

7、iVIEDS lAGHWIED 7AQNME05 TMENE 此 IACNiVIEDT 7AGHWIED0 7AQNME05 7AjG-WA!JE10 IACNiVIEI 1 7AGHWIE12 TAGWIEL3 lAjS-WAfJEl-q IA；NiVIE1EDESCBIPTOBDD DESCHITTOM1 ESrHirTOEOZ DESCIUPTOEOE： DESCEIPT0EU4 DESCEirTOK05 DESCHIPTaEOG DESDIUPTOEJOT DESDBIPTOEOB DESCHIMTIKJ09 DESCEIPTOLIO DEEDIUPTOK11 DESDBIPT0K12

8、 DESCHI7TOK15 DESCEIPT0E.14 DESDIUPTOE15偃偃报 低低报 低低报 低低报 他偃报 低在报 低低报 信低报 低低报 低低报 偃低报 偏低报 低低报 低低报 低低报 偃滞报LLniiLLLLHIILLLLHLLLLLLHLLLL低极低殷 碱典 低狼 低皴低极 低初t 低狼低簸 低钗 低初t浊确认 没碑认 没确认. 没确认 没确认 没碑认 没确认 没确认 瞄认 没碑认 没确认 没确认 没确认 没辞认 没确认 没确认励认用有报誓&1前一臭后-页上图为报警记录界面，对空气流量、燃气流量、温度进行监视与报警。距日主窗口打印I序号采样时刻qkq. PVqrq. FVwd

9、. rw112/30 00:00:000. UUU. 000.00212/30 00:00:10U. OUl：l. 000. UU312/30 00:00：200.000.000.004IP/n nnnn. .000.00b1Z/JU uu:uu：0. DO . 000.00612/30 00:00:500. UUu. uu0.00712/30 00:01:00U. OUl：l. 000. UU812/30 00:01:100. UUu. uu0.00y12/30 00:01:20U. OUI：I. 000. UU1012/30 Liij：01:30U. UUU. UUU. UU11i?/3n

10、 nnm Fn0.000.001 nn1Z12/30 00:01:50U. I：IUl：l. 000 . UU1312/30 00:02:000.000.000.001412/30 00:02:100. 000. 000. UU1512/30 00:02：200.000.000.00IBl?/n nnn?0. . 000.00IT1Z/JU uu:uz：0. DO . 000.001812/30 00:02:500. UUu. uu0.00io12/30 00:03:00U. OUl：l. 000. UU2012/30 00:03:100. UUu. uu0.002112/30 00:03:2

11、0U. OUI：I. 000. UU2212/30 LIIJ：LI：3:3IJU. UUU. UUU. UUi?/3n nn4nn nnn nnn nn前二天后一天前八小时后八小时I历史报表上图为历史报表，可以表格形式记录空气流量、燃气流量、温度的历史参数，并可实现打印功能。图5上图为输煤监控系统界面，“运煤控制按钮和电机分别与下位机相连，通过程序实现动态监控功能。2 .3数据库组态模拟I/O点组态如下图6所示:NAMEL点名DESC 说明lOLINK14.HIS 吒史参数1qkq空气流星PV=PLC1:VXEj1 道BF 格式P-；= 1.000%2qrq燃气流星PV=PLC1：7&区5通道

12、日F格式PV=LCD0%3v.d温度PV=PLC1;帕区-61道格式pv=i,ooa%4mrq燃气泵电机PV=PLC1:朋区。通道宙格式4位5nkq空气泵电机PV=PLC1!烟区。通道ET格式i位jT Dmcg出钢电机PV=PLC1!朋区。通道府格 式2位7时g进钢电机PV=PLC1:朋区,。通道日T格 式口位ntg推钢电机PV=PLC1;厢函 通道日T格式1位9nanual手动按钮PV=PLC1:V5区Cl通道日r格式 施10close关闭pv=plci：幅区ciil道日r格式口位11autjonin自劫按钮PV=PLC1!幅区口通道ET格式1位12ig进钢按钮PV=PLC1：7&ZOjI道

13、宙-格式云位13tg推钢按钮PV=PLC1:倨区。通 谨改格 式4位14-eg出钢按钮PV=PLC1; S区。J1道宙格式5位15kq空气按钮pv=plci：临区口通道日r格式己位16rq燃气按钮pv=plci：幅区ciil道日r格式 吨17swd温度设置PV=PLC1!V&X 1通道由格式PV=L(W 隅18sk.q空气设置PV=PLC1:-/Z Nil 道 B V 格式pv=i.ooa%19燃气设置PV=PLC1;S区3通遒Bf格式PV=Lm%20y rm flag运媒标志PV=PLC1;占日区J通道宙格式5位Z1ymPV=PLC1:MBX 口通道沃格式。位数字I/O点组态如下图7所示:N

14、AME A名DESC说明!4I0LINK I沁连接场史参数iIqpO12gpi3gpio4gp25gpiogp47卯58gp6g卯了10gpsiiSP12X13图72.4上位机程序与其说明2.4.1主程序（阅读以下代码前应注意：带“/*/”的程序段为不需下位机而由上位机单独运行的代码，鉴 于实际应下位机PLC，所以把它们当作解释语句而不执行。）进入程序manual.PV=0；autorun.PV=0；jg.PV=0；cg.PV=0；tg.PV=0；rq.PV=0；kq.PV=0；gp0=0；gp1=0；gp2=0；gp3=0；gp4=0；gp5=0；gp6=0；gp7=0；gp8=0；gp9=

15、0；gp10=0；/*mtg.PV=0；mcg.PV=0；mjg.PV=0；*/cnt=0；flag=0；/出钢允许标志flag0=0；/推钢棒允许标志/*数字量输入：进钢开关jg，出钢开关cg，推钢开关tg，空气泵开关kq,燃气泵开关rq，关闭close, 手动manual,自动autorun,数字量输出：进钢电机mjg，出钢电机mcg,推钢电机mtg,空气泵mkq,燃气泵mrq,模拟量输入：空气流量设置skq,燃气流量设置srq,温度设置swd,模拟量输出：空气流量qkq,燃气流量qrq,温度wd,中间变量：推钢棒mtgb，钢坯gp0,gp1, gp2,gp3,gp4,gp5,gp6,gp

16、7,gp8,gp9,gp10*/程序运行周期执行IF autorun.PV=1 THEN /自动运行开始/*mjg.PV=1；mrq.PV=1；mkq.PV=1；*/jg.PV=1；rq.PV=1；kq.PV=1；IF mjg.PV=1 THEN/进钢gp0=gp0+18；IF gp0=100 THENcnt=cnt+1；IFt=10 THENcnt=1；ENDIF/*mjg.PV=0；*/jg.PV=0；gp0=0；ENDIFENDIFSWITCH (cnt)/第cnt个钢棒右移CASE 1：flag1=1；CASE 2：flag2=1；CASE 3：flag3=1；CASE 4：flag4

17、=1；CASE 5：flag5=1；CASE6：flag6=1；CASE7：flag7=1；CASE8：flag8=1；CASE9：flag9=1；ENDSWITCHIF flag1=1 THEN/第1个钢棒右移gp1=gp1+2;IF gp1=100 THEN flag1=0;gp1=0;ENDIFENDIFIF flag2=1 THEN/第2个钢棒右移gp2=gp2+2;IF gp2=100 THEN flag2=0;gp2=0;ENDIFENDIFIF flag3=1 THEN/第3个钢棒右移gp3=gp3+2;IF gp3=100 THEN flag3=0;gp3=0;ENDIFEND

18、IF gp4=gp4+2;IF flag4=1 THEN/第4个钢棒右移IF gp4=100 THEN flag4=0;gp4=0;ENDIFIF flag5=1 THENgp5=gp5+2；IF gp5=100 THENflag5=0；gp5=0；ENDIFENDIFIF flag6=1 THENgp6=gp6+2；IF gp6=100 THENflag6=0；gp6=0；ENDIFENDIFIF flag7=1 THENgp7=gp7+2；IF gp7=100 THENflag7=0；gp7=0；ENDIFENDIFIF flag8=1 THENgp8=gp8+2；IF gp8=100 T

19、HENflag8=0；gp8=0；ENDIFENDIFIF flag9=1 THEN/第5个钢棒右移/第6个钢棒右移/第7个钢棒右移/第8个钢棒右移/第9个钢棒右移IF gp9二100 THENflag9=0；gp9二0；ENDIFEND IFIF gpl二98 THEN/出钢flag=l； /出钢允许标志ENDIFIF flag=l THEN/*mcg. PV二1；*/cg. PV二1；gplO二gplO+18；IF gplO二100 THENgplO二0； /*mcg. PV二0； */cg. PV二0；ENDIFENDIFIF (gpl=2 | | gp2=2 | | gp3=2 | |

20、 gp4=2 | | gp5=2 | | gp6=21 | gp7=2 | | gp8=2 | | gp9=2)THENflagO=l；/推钢棒允许标志ENDIFIF flagO=l THEN第ent次推钢棒动作/*mtg. PV二 1 ； */tg. PV二 1 ； mtgb=mtgb+25；IF mtgb=100 THEN/*mtg. PV二0；*/tg. PV=O；mtgb=0；flag0=0；ENDIFENDIFELSEIF manual=0 THEN/* mjg. PV二0 ； mrq. PV二0 ； mkq. PV=O; */ j g. PV二0 ； rq. PV二0 ； kq.

21、PV二0 ；ENDIFENDIF/自动运行结束IF manual.PV=1 THEN /手动运行开始IF jg.PV=1 THEN/进钢/*mjg.PV=1；*/gp0=gp0+18；IF gp0100 THENgp0=100;ENDIFELSE/* mjg.PV=0;*/ENDIFIF tg.PV=1 THEN/推钢/*mtg.PV=1;*/gp0.PV=0;gp1=gp1+5;mtgb=mtgb+50;/推钢棒辅助动画动作IF gp1=100 THENgp1=100;ENDIFIF mtgb=100 THENmtgb=100;ENDIFELSE/*mtg.PV=0;*/mtgb=0;END

22、IFIF cg.PV=1 THEN/出钢/*mcg.PV=1;*/gp1=0;gp10二gp10+18;IF gp10100; THENgp10=100;ENDIFELSE/*mcg.PV=0;*/gp10=0;ENDIF/*IF rq.PV=1 THENmrq.PV=1;/燃气泵开ELSE mrq.PV=0;IF kq.PV=1 THENmkq.PV=1；/空气泵开ELSEmkq.PV=0；ENDIF*/ENDIF/手动运行结束IF (manual.PV=1|autorun.PV=1) THENqkq.PV=Rand(5)-Rand(5)+skq.PV;/空气流量显示ELSEqkq.PV=0

23、;ENDIFIF (manual.PV=1|autorun.PV=1) THENqrq.PV=Rand(5)-Rand(5)+srq.PV;/燃气流量显示ELSEqrq.PV=0;ENDIFIF (manual.PV=1|autorun.PV=1) THENwd.PV=Rand(5)-Rand(5)+swd.PV;/温度显示ELSEwd.PV=0;ENDIF/*由于实验现场条件并无真正传感器，所以流量与温度模拟量由随即函数+设置量代替*/2.4.2热电厂煤运输系统子程序进入窗口ym.PV=0;ymflag.PV=0;t1=1;/*运煤控制按钮ym,运煤电机ymflag,计数标志cnt1,煤块m

24、1,m2,m3,m4,m5,m6,m7,m8,m9,m10,m11*/程序运行周期执行IF ym.PV=1&ymflag.PV=1 THENcntl=cntl+1；/cntl 初值为1；IFt1=3 THENcnt1=1；ENDIFSWITCH (cnt1)CASE 1:m1=1;m2=0;m3=1;m4=0;m5=1;m6=0;m7=1;m8=0;m9=1;m10=0;m11=1;/煤块间隔显示与隐藏CASE 2:m1=0;m2=1;m3=0;m4=1;m5=0;m6=1;m7=0;m8=1;m9=0;m10=1;m11=0;/煤块间隔隐藏与显示ENDSWITCHENDIF25下位机PLC程

25、序与其说明用弟1 Network Title叮2, VD.辱动报钮，自动按钮，1(13、HCI.3S钢扳钮，qDQS钢10.210.3Q0.0V0.210.4Q0.1I1 Ipt )Ilv04l I网籍5IU2 即.芽动技钮，MS自动枝钮.IM、仰.7气按钮，(3(14燃气泵10.2107Q0.4II.睡煤控制按钮|皿耘煤电机M0.0 11Q0.51111.0TMr问锵2叮z叫.芽动按钮，自动按钮，1/ 侦口费钢按钮，如1推钢10.2V0.1网籍3IU2 V。辱动枝祖 VD.1自动技钮，1(15、VD.5出钢按钮，RD.2出钢10.210.5Q0.22 . 6上位机与下位机通讯设置通讯串中设置

26、的正确与否直接关系到上位机与下位机数据传输的成败，因此这一个步骤很关键。以下列出通讯设置的步骤： 在力控软件界面左侧导航栏点击实时数据库的I/O设备驱动； 选择 PLCfSIEMENSS7-200(PPI)； 输入设备名称(例如PLC1),设备地址为2,其它默认，点“下一步”； 选择串口 “COM1”，点击“端口设置”； 设置波特率为9600，数据位为8,奇偶校验为偶校验，停止位为1；3. 总结本次课程设计产品硬件部分主要由S7-200系列PLC组成，处理器型号为CPU226，包含了程序所需的输入输 出以与存变量等所有类型变量。软件部分由监控组态软件力控5. 0和PLC程序开发软件STEP 7

27、 MicroWIN构成， 分别实现了上位机的操作界面，程序代码和下位机的梯形图程序。上、下位机通过主机串口 COM 1进行正确的设 置后实现成功通讯。整个系统可以实现手动与自动切换，可以用上位机监控下位机，也可以下位机独立运行。监 控界面的同步动画，功能按钮，各类曲线报表，窗口切换等功能使操作更合理化，达到了系统操作简单，使用方 便的用户要求。4. 课程设计心得体会俗话说“站着说话不腰疼”，通过这次为期两周的监控组态课程设计确实亲身体会到了。很多事情看起来简 单，或者想当然认为很容易，但实际操作起来并不是那样，会时不时地出现很多意想不到让人烦恼的问题。比如我们的上位机编程，最初很快把上位机的监

28、控界面和程序设计完了，当时感觉得意洋洋，以为大功告成 了。但是当我们把这个不受下位机联系的“裸程序”带到实验室验证时就傻眼了，整个程序几乎瘫痪，任何按钮 一动不动，按下后立即复原，好像故意气我们似的。当时很是拿它没办法，后来问了问同学，请教了一下老师， 得到了一些关键答案：“下位机的输出可以传给上位机，但是不可以再由上位机去给下位机的输出置位或复位， 否则造成逻辑混乱”，“程序一旦出现不可思议的现象多半是因为编程有矛盾，不要去怪电脑是否出了问题”，“数 据库变量定义和I/O接口一定要正确，存变量可以用来输入或输出”，“数字I/O点不好用，最好用模拟I/O点”， “变量一旦定义成为数据库变量并且

29、与下位机相连时就不会像以前那样独立运行了。等等。这些都是后来自己 在不断地摸索和与同学探讨中或者从老师那里问来的宝贵解决办法。在整个编程中我们最初克服了通讯接口协议问题，当时我们无论怎么调试程序似乎都不能与下位机正常联 络，经过分步排查，花了好长时间，最终发现是奇偶校验出了问题。还有，通过观察运行结果，不断调试程序， 也发现了原来编程的很多错误或者不足。这些问题也都是在一次又一次地修改程序中完善了。编程看似很简单， 但是一次性保证没有逻辑错误还是很难的。调试程序是一件痛苦并快乐的事，有时因为一个小小的毛病花去几个 小时都没有结果，有时想出聪明的办法，用标志信息验证程序某一处的执行情况，也可以作

30、为一种辅助手段，有 助于正确找到问题的根结。当我们突然得出正确答案时互相拍手叫好，激动得无法形容，那时真是欣慰呀！这时 如果能跟同学一起合作就会稍微容易得出正确办法。一个人的思维有时会僵固，试着换一个角度去解决问题才是 可取的。认识一个事物都是有一个过程的。起初我们压根就不知道钢厂加热炉长得什么样，更不了解它的工作原理， 网络为我们提供了很大便利，使我们对它有了初步认识。其次根据任务书规划设计方案，手工画原理图，在组态 界面上想象它的动态效果图，经过更改和简化，最终由开始的空窗口变成了五个窗口、40多个数据点（还不包 括中间变量在）构成的复杂的大系统。如果当初就知道我们的系统会这么庞大，很难想

31、象会有人有勇气做下去。 这就告诉我们一个道理，复杂的问题可以拆成若干个简单的问题来处理，大问题更是可以拆成若干个小问题来处 理。有困难不要怕，只要有信心去做就会有满意的甚至意想不到的奇迹！课程设计是一个很好的实践，很锻炼人，我想这种能力也是以后步入岗位的重要能力。没有付诸实践的理论 是死的，而人是活的，人的大脑和双手是无敌的，人可以改变一切，只要想得到就能做得到。工作是需要经验的， 而经验从哪里来，我觉得这类的实践课就是最好的解释。5. 参考文献1 曾庆波，周卫宏，华.监控组态软件与其应用技术M.：工业大学,2005,2:109-140.2 严盈富，罗海平,吴海勤.监控组态软件与？入门M.：人民邮电,2006,11:45-65.6. 指导教师评语课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字）年 月日