制糖蒸发过程监控组态软件设计说明书

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1、 湘潭大学毕业设计说明书题 目： 制糖蒸发过程监控组态软件设 学 院： 机械工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 号： 2010501426 姓 名： 喻广义 指导教师： 彭德其 完成日期： 2014年5月20日 目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 我国制糖业的发展情况11.2 可编程控制器的运用21.3 组态软件的发展2第二章 制糖蒸发过程52.1 介绍和过程描述52.2 糖蒸发描述52.3 糖蒸发模型72.3.1 模型开发72.3.2 模型参数估计9第三章 可编程序控制器简介123.1介绍123.2背景123.2.1 编程层133.2.2固件层133.2.3硬件层14

2、第四章 组态软件154.1定义154.2特点154.3实践164.4主要亮点174.5核心性能174.6常见问题174.7应用案例18第五章 监控软件的设计195.1 组态王与S7-200的通信方式195.2 建立新项目195.3 建立新画面205.4 使用图形工具箱215.5 定义外部设备225.6 定义组态王数据变量235.7 建立动画连接255.7.1 蒸发罐液位动画连接255.7.2 蒸发罐液位动画连接255.7.3 一效蒸发罐液位、催化剂液位的动画连接265.8 趋势曲线265.8.1 设置实时趋势曲线275.8.2 设置历史曲线285.9 设置报警窗口305.9.1 设置实时报警窗

3、口315.9.2 设置历史报警窗口345.10 建立报表355.10.1 设置报表形式355.10.2 设置报表单元格36第六章 总结38参考文献39致 谢40制糖蒸发过程监控组态软件设计摘要:探讨的问题是控制多级工业蒸发器糖工厂。 控制目标是:糖浆应该是较高的蔗糖浓度,蒸发器应该生产所需数量的蒸汽,且蒸汽消耗应尽可能低。 实现这些目标是困难的,由于甘蔗、甜菜等植物特点:强烈的扰动、大时滞和许多约束。 控制问题是解决通过开发一个物理模型作为基准;然后,执行参数识别获得控制模型。 最后,一个成功的多变量的实时应用PLC控制器。关键字:糖浆；蒸发器；蒸汽；PLC控制器Sugar making ev

4、aporation process monitoring configuration software designAbstract: This paper discusses the problem of controlling a multiple-stage industrial evaporator in a sugar factory. The control objectives are: syrup should have a sucrose concentration of 72%, the evaporator should produce the required amou

5、nt of steam, and the steam. Consumption should be as low as possible. Achieving these objectives is due to the following plant features: strong disturbances, large time delays and many constraints. The control problem is solved by developing a physical model which is used ; then, a parametric is per

6、formed to obtain a control model. Finally, a successful real-time application of multivariable GPC controller is presented. ( 1999 Elsevier Science ). All rights reserved.Keywords: Experimental Multivariable control; Multiple-stage evaporators; Sugar manufacturing process; Industrial applications.II

7、 湘潭大学本科生毕业设计说明书 第一章 绪论1.1我国制糖业的发展情况建国50多年来，我国糖业获得了长足发展，取得了可喜成就。全国糖料面积由1949年的186.2万亩，扩大到2005年的2043万亩；糖料平均单产由1949年的1.5吨，提高到2005年的4.1吨；食糖产量由1949年的26.1万吨，提高到2002年的1063.7万吨，2006年在全国制糖生产区遭受严重自然灾害的情况下，我国食糖仍达到了881万吨。目前，我国已成为世界上第三大产糖国和食糖消费国。全行业现有制糖工业职工20多万人，与糖业相关的农业人口近4000万人。已建成了包括糖业教学、科研、设计、设备制造、土建施工的糖业完整体系

8、。可以自主进行糖业研究、开发、创新和建设，并有能力援助发展中国家发展糖业。在糖料生产方面，糖料种植、良种培育和推广也得到了较大地发展。我国的糖料种植面积近年来一直保持在2100万亩左右，甘蔗产区以广西、云南、广东为主，甜菜产区以新疆、黑龙江和内蒙古为主。“六五”计划以来，国家有关部门先后审定通过了150多个糖料优良品种，其中甘蔗的粤糖、桂糖系列和甜菜的甜研、吉甜、工农系列的30多个品种，成为不同时期的当家品种。通过一系列糖料高糖高产综合栽培技术的实施，到2004/05年制糖期，甘蔗平均单产达到了4.21吨/亩，比建国前的1.6吨/亩增长了163%；甜菜平均单产为2.22吨/亩，比建国前的0.8

9、吨/亩 增长了177%1。回顾建国以来的我国的糖料生产，为保障食糖的市场供给和主产区的农民脱贫致富、增加农民收入、发展地方经济都做出了重要贡献，取得了非常可喜的成就。但我们也应该看到我们的糖料生产与我国的经济社会发展还很不适应，与世界先进水平还有很大的差距。这些问题突出表现在：1、生产规模小；2、糖料单产低，糖料蔗自然生长环境恶劣；3、糖料含糖低；4、机械化水平低；5、科技投入不足2。 1.2可编程控制器的运用目前可编程控制器已广泛应用于交通运输、食品工业、木材加工、采矿、冶金、化工、石油、环保（污水处理）、市政（供水、供热）、电力、水泥生产、机械制造、汽车制造、造纸、纺织、娱乐等各行各业。

10、如果从PC具体的控制对象和类型来看，它有如下几个方面的特点： （1）用于顺序逻辑控制这是早期PC与现代PC都具备的基本控制类型。如：电站设备的自动起停、石油化工各种阀门的自动关闭、机床电气控制、高炉上料、货物存取（仓库、停车场）、电梯控制等各种单机、多机群、自动生产线的控制等。 （2）用于闭环过程控制现代的中高档PC都具有PID控制功能，可监控多个回路进行PID调节控制，能对温度、流量、位置、速度等进行闭环过程控制，如：锅炉、冷冻、反应堆、自动电焊机等等。 （3）用于机械加工的数字控制和机器人的控制PC能和机械加工中的数控机床与加工中心结合进行数值控制。PC也用于对自动化生产网络中的机器人进行

11、控制，如自动加工生产线或自动焊接线上的机器人的多维机械动作的控制。 （4）用于组成多级分布式控制系统PC是组成多级分布式控制系统的底层车间生产级的基本设备。可和其它各级通过工业局域网通讯，以实现全厂自动化生产网络的计算机集成制造系统的生产方式。目前各大PC生产厂家都分别建立了自己的多级分布式控制系统。据说，美国一些大的PC厂家：A-B公司、GE公司、GOULD公司等，和美国一些大的计算机厂家：IBM公司、DEC公司、HP公司、MOTOROLA公司等已表示同意遵守美国GM公司提出的“制造自动化通信协议（MAP）”。显然这为实现异机通讯，实现计算机集成制造系统（CIMS）的规范化创造了条件3。1.

12、3组态软件的发展组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。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，在1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及4。常见的组态软件有： 图1-1.典型的组态界面 InTouch：

13、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。 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。 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。 WinCC：Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提

14、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。 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。 ForceControl（力控）：三维力控公司的ForceCon

15、trol（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。大约在93年左右，力控就已形成了第一个版本，在19992000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。45第二章 制糖蒸发过程2.1 介绍和过程描述在制糖工厂、蔗糖汁提取厂。 这些果汁是集中在一个多级蒸发器中生产糖浆。 通过一系列的五个阶段,并在每个通道蔗糖浓度增加。 汁蒸汽从第一阶段、第二阶段直到最后一个阶段作为热源。 糖的成本生产高度依赖于多级蒸发器的蒸汽。 更准确地说,糖蒸发控制应该执行的方式是优化使用的能源,和要求最终产品的质量。2.

16、2 糖蒸发描述工业蒸发过程研究是一个五级蒸发器(下图1)。 第二、第三和第四阶段均由两种不同的蒸发器单元。 这个蒸发过程用于降低果汁的含水量的蔗糖浓度为15%。 最终产品的糖浆糖度为72%。 使用的蒸汽从锅炉中排出在第一阶段使用。 加热真空锅和预热器。 从图1可以看出,果汁与给水流量集中进入第一阶段F0,糖浆浓度C0,焓h0和温度T0。 蒸汽的流量,焓H0、温度T0和压力P0,注入第一阶段蒸发水,果汁生产蒸汽的流量O1,焓H1、温度T1和压力P1,这是作为下一阶段的加热蒸汽6。 第一阶段果汁、流量F1,糖浆浓度C1、温度T1和焓h1去管一侧的第二阶段,重复同样的操作,直到第五阶段。 果汁生产蒸

17、汽的一部分在第二和第三阶段是美联储的结晶过程,是第二阶段的主要部分。 第五阶段的果汁蒸汽压力由压缩机、控制和果汁蒸汽在冷凝器凝结。 糖浆是定向结晶过程。 如下给出了五级蒸发器的操作参数表1及流程图2-1。图2-1.五级蒸发器的示意图表示图选项 表1.五级蒸发器的操作参数C0= 15.2%F0= 2651T0= 123CW0=15506HO= 933P0= 2.7C1= 22.5%F1= 1901T1= 133CW1=1660H1= 708P1= 1.73C2= 42.7%F2= 1065T2= 116CW2=19523H2= 775P2= 0.7C3= 56.4%F3= 783T3= 104C

18、W3=16575H3= 315P3= 0.15C4= 61.2%F4= 678T4=93CW4=16936H4= 97P4=0.14C5= 67.5%F5= 622T5=80CW5= 6542H5= 63P5=0.70这个过程是受到以下限制:1 P0 3.2,1 P5 0,0.1 P5 0.1,2100公斤F0 3004公斤、700公斤F1 1033公斤、|F| 50。23糖蒸发模型2.3.1 模型开发造型方法旨在确定一个动态数学模型通过应用物理定律。 这样获得的模型虽在控制器的设计中操作太复杂。 然而,这个模型作为一个优秀的基准,允许一个合理的初步评估和控制策略的设计。 实际的造型是复杂的,

19、因为它包含了一系列的蒸发器蒸发单元,相互关联的串联和并联。如下一个典型的安装,所示图1表明,参数值各不相同,从一个阶段到另一个阶段,但每个阶段的动力学方程的形式蒸发过程是相同的。 取得了以下基本假设:果汁和蒸汽饱和平衡。蒸汽在果汁室的质量和蒸汽在蒸汽室的质量在每个阶段是常数。控制器允许果汁含量变化被忽略，对环境的热损失可以忽略不计。混合是完美的,适用的质量和能量平衡的阶段89。总物料平衡:方程(1) 方程(2) 能量平衡:方程(3) 的数量问我是每个阶段的热输入。 给出两个阶段之间的压力差方程(4) 方程(5) 与转换系数,蒸汽密度。蒸发过程中往往表现出长时间延误和显著的响应时间,主要是因为蒸

20、发器罐体的数量和它们的管道, 地方控制器和传热动力学等因素的差异。 修改后的模型提出了以添加一个补偿器。 方程(6) 方程(7) 方程(8) 用于解释时间延迟的存在。 时间常数和O描述动态的果汁和果汁蒸汽压力,分别在每个阶段假定为常数。公示(6)意味着果汁流量F进入3阶段是果汁流率的一个函数，不能离开这个阶段和果汁生产蒸汽流量。 这是因为每个蒸发器果汁水平由PI控制器作用于果汁加注阀门。方法确定，果汁蒸汽流量取决于是否考虑蒸发器阶段是最后一个。 假设各阶段之间的焓的变化很小。方程(9) 方程(10) 遵循时间常数e描述了果汁蒸汽的动态,k静态增益。 自第五阶段的果汁蒸汽压力控制压缩机,蒸汽流量

21、O5等于凝结水流量Fc10。2.3.2 模型参数估计 开发一个糖蒸发模拟器,物理模型参数(时间常数和静态收益)应该估计。 模型参数的确定需要测量的内部状态,目前并不是所有的测量。 这是因为缺乏传感器的汁蒸汽流量。 引导算法(可用于参数估计和状态。 第一阶段,方程(6),(8)和(9)可以写在离散时间上,方程(11) 方程(12) 状态向量,输出向量和输入向量是一个均值向量,L稳态卡尔曼增益矩阵。系统(11)-(12)是可见的,它可以转化为可观察性形式(Wolovich 1974通过转换)获得方程(13) 方程(14) 与的输出可以表示为方程(15)j参数向量和吗j表单的观察是j行B和是j行L。

22、 整数nj被称为“可观察性指数”n1= 2,n2= 1。遗忘因子的递归扩展最小二乘算法可以用于估计j。 的参数和状态估计算法方程(16)方程(17) 方程(18) 方程(19) 给出了状态估计方程(20) 是指适应增益矩阵,(tk)是一个标量形式的序列(tk)=1/tk,是一个小的积极的数量。 这个序列可以在第一个迭代,保守估计的估计有一个很大的错误。 当它变得更大,方法,方法统一。 遗忘因子(tk)从0.95增加到1对1 1000次迭代。数据被收集在SUCRAFOR工厂使用不同的实验。 一般来说,输入序列被生产固定约束。正在采取措施丰富的输入时,这是可能的。 采样周期是5 s。 输入输出数据

23、,通过一阶低通滤波器之前进入回归量。 参数估计的值从可用的测量提出了表211。 表2.模型的参数估计k1= 0.81e1= 0.82 mn1= 1.10 mno1= 1.22 mn1= 2.712106cmk2= 1.22e2= 0.93 mn2= 1.93 mno2= 1.35 mn2= 1.653106cmk3= 0.53e3= 0.95 mn3= 1.82 mno3= 1.43 mn3= 1.105106cmk4= 0.42e4= 0.85 mn4= 1.85 mno4= 1.38 mn4= 0.842106cm5= 0.95 mno5= 0.95 mn5= 0.654106cm表2选项

24、第三章 可编程序控制器简介3.1介绍 现代工业应用程序采用先进的自动化和管理网络,统称为工业控制系统。 这些系统的精确和一致的操作负责关键基础设施资产。 工业控制系统的依赖现代信息技术解决方案,包括基于ip的网络和嵌入式计算,已经引发了严重的安全问题。 从两个传统截然不同的文化的必然融合技术创造了一个分裂的信息技术和工业控制系统的安全功能。 事实上,工业控制系统安全是远远落后于信息技术系统安全的安全策略的复杂性和规模,技术和工具。与此同时,在工业控制系统越来越多的网络攻击强度。 例子如Stuxnet提供洞察未来的网络威胁在工业控制系统中。 像传统的攻击信息技术系统、工业控制系统攻击目标是低层控

25、制允许更强大和灵活的系统操作。 工业控制系统的魅力攻击和恶意操纵的终极目标是能够通过网络手段引起的物理表现。 最后的联系网络和工业控制系统的物理组件,可编程逻辑控制器(plc)对关键基础设施资产的运行至关重要。 plc是嵌入式设备程序来管理和控制物理组件基于系统输入和需求。 PLC的编程抽象层是最低的固件。 恶意修改或伪造的PLC固件可以给敌人提供完全控制一个工业控制装置,在其权限范围内的任何物理系统组件。 3.2背景 plc是嵌入式计算机系统在某种程度上是专门设计来控制和独立监控物理系统组件在他们的监督下。 制度通常用于分布式控制系统和经常现场设备监控和数据采集(SCADA)系统。制度使定制

26、的控制系统组件之间通过提供一个可编程接口的物理输入和输出。专有软件安装在一个标准的计算机,通常运行微软的Windows操作系统,需要一个PLC程序。 编程软件的例子包括管理艾伦-布拉德利的罗克韦尔RSLogix系列控制器和西门子硅镁质控制器的步骤7。控制工程师通常使用一个图形化编程语言如梯子逻辑指定控制器应该如何应对输入。 创建一个虚拟项目的编程应用程序,一个工程师可以查看当前运行的逻辑在PLC以及编写新的逻辑设备。McMinn et al。划定三PLC操作层次:(i)编程层;(2)固件层;(3)硬件层。图1说明了三个运营层。 本节讨论三层和方法用于验证PLC固件。图3-1.业务层的可编程序逻

27、辑控制器图选项3.2.1 编程层 编程层是主要的通道控制系统运营商和PLC之间的交互。 这一层也用于提供它所使用的设备的逻辑来执行控制操作。 多种语言,包括版本的传统语言如C或基本编程中使用层11。 然而,大多数plc程序使用一个图形化的语言被称为梯子逻辑。 梯子逻辑提供工程师,可能不熟悉传统的编程语言中,一个直观的接口控制器。 编程软件如RSLogix通常用于开发图形梯子逻辑代码,编译它低级代码执行和负载设备上的编译后的代码。 PLC指令的代码加载控制器如何响应输入。 由于PLC的加载代码由编程软件,加载代码可以很容易地与原始代码驻留在设备上。3.2.2 固件层 固件层桥梁规划层和硬件层。

28、固件是低级别的设备上执行的软件支持更高级别的操作。 出于这个原因,固件通常称为嵌入式操作系统的设备。 在更广泛的意义上,然而,固件还包括底层功能,如引导装载程序初始化和加载操作系统的代码。固件层控制设备的基本行为,包括通信与管理系统和编译的执行用户级程序加载到设备上。 固件处理所有用户和设备硬件之间的相互作用,包括物理输入和输出。 操作系统的功能类比固件进一步扩展PLC在讨论潜在的威胁。 传统的计算机系统上的rootkit通常利用内核级流程获得特权访问操作系统的功能。 使用这个访问,rootkit能修改操作系统的底层行为,包括隐藏的事实存在。 同样,攻击者提供的固件PLC潜在无限的控制设备,包

29、括秘密改变设备行为的能力。3.2.3 硬件层 硬件层包括芯片和其它电子组件。 关键组件包括微处理器、易失存储器和非易失性存储。 一般来说,三个主要载体可用于攻击的硬件层:物理处理的硬件、软件开发的硬件设计缺陷和供应链妥协。 其中,物理操作是最不可能在一个操作场景需要攻击者有亲密的访问设备,可能在较长一段时间。 这种攻击通常涉及一个恶意的内幕,在这种情况下,更直接的方法的攻击如直接恶意重组是有可能的。 第二个向量,包括硬件缺陷通过软件开发运行在设备上,需要编程层或固件层内的妥协。 第三攻击载体,这是最阴险的,供应链是一个妥协。 在这种情况下,攻击者妥协制造过程本身创建的漏洞或后门。 检测一个供应

30、链妥协是困难和昂贵的过程。 这强化了需要实施严格的安全和质量控制贯穿供应链的每个阶段。第四章 组态软件4.1定义组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，

31、以获得最优化的结果。组态王在web发布方面取得新的突破，全新版的Web发布可以实现画面发布，数据发布和OCX控件发布，同时保留了组态王Web的所有功能：IE浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等，同时可以方便快捷的向工业现场发布控制命令，实现实时控制的功能。4.2特点它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测

32、与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。4.3实践1.使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法：(1)图形界面的设计(2)构造数据库(3)建立动画连接(4)运行和调试2.使用组态王软件开发具有以下几个

33、特点:(1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。3.在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面:(1)图形,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。(2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。图4-1.组态王CD4.4主要亮点-可视化操作界面-自动建立I/O点-分布式存储报警和历史数据-设备集成能力强，可连接几乎所有设备和系统4.5核心性能-流程图监控功能。-完整的脚本编辑功能-实时趋势监视功能。-全面报警功能。-历史数据管理功能。-报表展示功

34、能。-历史数据查询功能。-历史趋势图纸。4.6常见问题1、 变量设定中最大（小）值及最大（小）原始值的意义？2、最大（小）值是变量在现实中表达的工程值(如：温度、压力等)的大小，而最大（小）原始值是采集设备中寄存器数字量的最大（小）值（如板卡中的819-4095等）。一般对于板卡设备此值为物理量经AD转换之后的值，如12BitAD此值范围04096、16BitAD为065535，对于PLC、智能仪表、变频器，其本身已将物理值转换为工程值所以此时最大（小）值与最大（小）原始值在设置时是一致的。 3、为什么变量无法删除，如何删除变量？在组态王中，只有未使用的变量才能被删除，因此在删除变量之前，必须

35、去掉在画面或命令语言、控件引用处，等处与之有关的连接，如果还是无法删除，在工程浏览器中执行工具-更新变量计数命令，重新统计变量，在变量使用报告中可以查询变量是否还在某些地方使用，将其连接断开后，利用工具-删除未用变量将变量删除。4、工程运行时，显示通讯协议组件失败？设备驱动安装错误：1、安装新的驱动2、在开发状态下从新连接设备，如果还是有错误，请联系驱动部索要新的驱动程序5、光盘上的典型案例无法打开？将工程拷贝到硬盘上将属性改为存档即可6、如何在打开机器时自动进入组态王？将touchview快捷方式拷贝到系统开始程序启动中7、怎样把工程文件变小？可以删除*.AL2（报警信息文件），*.REC（

36、历史记录文件），*.111文件（*.pic文件的备份文件）的文件。8、如何在线增删用户及用户密码和权限？使用editusers()函数（用户权限需大于900）9、在定义变量的基本属性时状态栏中的保存数值、保存参数是什么意思？保存参数：在系统运行时，修改变量的域的值（可读可写型）， 系统自动保存这些参数值，系统退出后，其参数值不会发生变化。当系统再启动时，变量的域的参数值为上次系统运行时最后一次的设置值。无需用户再去重新定义 。 10、开发狗与运行狗的区别？开发狗是用于工程开发使用的，为了方便调试支持6小时的连续运行，运行狗是用于工程实际运行，不能进行开发。4.7应用案例组态王结合DTP_S09

37、短信模块用于实现远程GPRS数据传输。组态王杰控力控发送短信报警设备。第五章 监控软件的设计5.1 组态王与S7-200的通信方式本系统上位机与PLC进行通讯采用 PPI(Point-to-Point)通信方式。PPI(Point-to-Point)是西门子专为S7-200系列开发的一个通讯协议，为主/从协议，上位机为主站，S7-200为从站。在该通信方式下，使用PPI电缆将PC机串口和S7-200的通讯口相连，采用串行通讯方式。上位机组态王的设置基本相同，首先使用“设备配置向导”定义外部设备，选择西门子S7-200系列即PPI通信，并设定如下通信参数:波特率9600bps，数据位8位，停止位

38、l位，偶校验。将PLC地址设为默认地址2。具体设计将在后面的5.5节具体说明。5.2 建立新项目首先启动组态王工程浏览器。工程浏览器运行后，将打开上一次工作后的项目。如果是第一次使用工程浏览器，默认的是组态王示例程序所在的目录。现在将要建立一个新项目，应执行以下操作： 在工程浏览器中选择菜单“工程/新建”，出现“新建工程”对话框。在对话框中输入工程名称：制糖过程监控软件设计,工程路径自动指定为当前目录下以工程名称命名的子目录。如果需要更改工程路径，请单击“浏览”按钮。 单击“确定”。组态王将在工程路径下生成初始数据文件。至此，新项目已经可以开始建立了。可以在每一个项目下建立数目不限的画面，一般

39、的工程会有好几个画面，用来表示不同的攻能，如趋线画面、报警画面、报表画面等。可在画面中填加按钮，给按钮设定动画连接，则可在不同画面中进行切换。建立新工程如图5-2所示：图5-2 建立新工程5.3 建立新画面在工程浏览器中左侧的树形视图中选择选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”。工程浏览器将运行组态王开发环境TOUCHMAK，弹出如下对话框。在“新画面”对话框中设置如下图，在对话框中单击“确定”。TOUCHMAK 将产生一幅名为“生产车间”的画面。如图5-3所示：图5-3 建立新画面5.4 使用图形工具箱 接下来在此画面中绘制各图素。绘制图素的主要工具放置在图形编辑工具箱内。当画面打开时，工具

40、箱自动显示，如果工具箱没有出现，选择菜单“工具显示工具箱”或按F10键打开它。工具箱中各种基本工具的使用方法和WINDOWS中“画笔”很类似。首先绘制监控对象反应罐：在工具箱内单击文本工具，输入文字。在调整图形对象的相对位置时，几种对齐工具可能经常会用到。首先选中所有需要对齐的图形对象，然后在工具箱中单击所需的对齐工具即可。选择菜单“文件全部存”，保存工作成果。设置的画面如图5-4所示：图5-4 工艺流程画面5.5 定义外部设备组态王把那些需要与之交换数据的设备或程序都作为外部设备。外部设备包括：下位机（PLC、仪表、板卡等），它们一般通过串行口和上位机交流数据；其他 Windows 应用程序

41、，它们之间一般通过 DDE 交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。只有在定义了外部设备之后，组态王才能通过I/O变量和它们交换数据。这里使用西门子 S7-200系列PLC与组态王进行通信,假设S7-200连接在计算机的COM1口。在组态王工程浏览器的左侧选中“ COM1”，在右侧双击“新建”，运行“设备配置向导”。选择“西门子S7-200”的“PPI”项，单击“下一步”；为外部设备取一个名称，输入“PLC1”，单击“下一步”；为设备选择连接串口，假设为COM1，单击“下一步”；填写设备地址，默认地址2,单击“下一步”,单击“完成”。在定义数据库变量时，只要把IO变量连接到这台设备上，它就

42、可以和组态王交换数据了。定义外部设备如图5-5所示：图 5-5 定义外部设备5.6 定义组态王数据变量数据库是“组态王软件”最核心的部分。在TouchVew运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为核心，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。数据词典中存放的是应用工程中定义的变量以及系统变量。变量可以分为基本类型和特殊类型两大类，基本类型的变量又分为内存变量和I/O变量两种。 “I/O变量”指的是组态王与外部设备或

43、其它应用程序交换的变量。这种数据交换是双向的、动态的，就是说在组态王系统运行过程中，每当I/0变量的值改变时，该值就会自动写入外部设备或远程应用程序;每当外部设备或远程应用程序中的值改变时组态王系统中的变量值也会自动改变。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如反应罐液位、电源开关等变量，都需要设置成“I/O变量”。那些不需要和外部设备或其它应用程序交换，只在组态王内使用的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。在制糖监控软件设计中,需要从下位机采集蒸发罐的加热温度、压力、液位及糖浆的锤度，所以需

44、要在数据库中定义这五个变量。因为这些数据是通过驱动程序采集到的，所以五个变量的类型都是I/O实型变量。变量命名为“原料罐液位”、“一效蒸发罐液位”、 “”、和“催化剂液位” ，定义方法如下：在工程浏览器的左侧选择“数据词典”，在右侧双击“新建”，弹出“变量属性”对话框；对话框设置为如图5-6：设置完成后，单击“确定”。用类似的方法建立另二个变量“一效蒸发罐液位” 和“催化剂液位”。 图5-6 定义数据变量5.7 建立动画连接5.7.1 蒸发罐液位动画连接在画面上双击图形对象“蒸发罐”，弹出“动画连接”对话框。单击“填充”按钮，弹出“填充连接”对话框，对话框设置如图5-7所示。单击“确定”。图5

45、-7-1 蒸发罐液位动画连接5.7.2 蒸发罐液位动画连接在工具箱中选用文本工具，在“蒸发罐”外面输入字符串“液位”。双击文本对象“压力”，弹出“动画连接”对话框。单击“模拟值输出”，弹出“模拟值输出连接”对话框，对话框设置如图 5-7-2所示。 图5-7-2 蒸发罐压力动画连接5.7.3 一效蒸发罐液位、催化剂液位的动画连接 如上一节5.7.2方法一样,可对另三个参数入汁温度、出汁温度及糖浆锤度进行动画连接.选择 TouchMak 菜单“文件全部存”。至此,主界面的动画连接设置完成.5.8 趋势曲线 趋势曲线用来反应数据变量随时间的变化情况。趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。这两种

46、曲线外形都类似于坐标纸，X轴代表时间，Y轴代表变量值。所不同的是，在你的画面程序运行时，实时趋势曲线随时间变化自动卷动，以快速反应变量的新变化，但是不能随时间轴“回卷”，不能查阅变量的历史数据；历史趋势曲线可以完成历史数据的查看工作，但它不会自动卷动，而需要通过命令语言来辅助实现查阅功能。一个画面中可定义数量不限的趋势曲线，在同一个趋势曲线中最多可同时显示四个变量的变化情况。5.8.1 设置实时趋势曲线激活画面制作系统TouchMak,在工具箱中选用“实时趋势曲线”工具，然后在画面上绘制趋势曲线，画面如图5-8-1；为了让操作者使用方便，在趋势曲线的下方需要增加标注，说明各种颜色的曲线所代表的

47、变量。双击此实时趋势曲线对象，弹出“实时趋势曲线对象”对话框，对话框设置如下图:图5-8-1 实时趋势曲线趋线图如下所示：图5-8-2 实时趋势曲线图5.8.2 设置历史曲线A）绘制历史趋势曲线在工具箱内选择历史趋势曲线工具，在新画面上绘制历史趋势。双击趋势曲线，弹出“历史趋势曲线”对话框，对话框包括“曲线定义”和“标识定义”两部分。曲线定义如图5-8-2所示；单击对话框的“确定”按钮。对使趋势曲线内能显示变量的变化情况，你必须先对变量做如下设置：选择菜单“数据库/数据词典”。在“变量定义”对话框中单击“速览”。在变量列表中双击变量“原料罐液位”。单击“记录定义”对话框中“数据变化记录”选择框

48、，使之有效。单击“保存”。用同样的方法使变量“一效蒸发罐液位”和“催化剂液位”的“是否记录”选项都有效。只有在“变量定义”对话框中使变量的“是否记录”选项有效时，才能在历史趋势曲线中显示此变量的变化情况，这是因为历史趋势曲线中的数据都取自记录文件，而数据文件只记录那些“是否记录”有效的变量。图5-8-2 历史趋势曲线定义B） 为历史曲线建立控制了从历史曲线上能够查询到所有时间段的历史数据，必须通过命令语言来动态改变历史曲线的时间轴（X轴）的范围。历史曲线时间轴的范围是由历史曲线的两个属性确定的。属性ChartStart代表时间轴的起始值属性ChartLength代表时间轴的长度。如果这两个属性

49、的值被改变，历史曲线的时间轴范围也就被改变了。命令语言是一段类似于C语言的程序，如果能充分利用，将极大的扩充组态王的功能。在本处使用的命令语言仅仅是“命令语言连接”，是动画连接的一种。在工具箱内选择按钮工具，绘制一个按钮。单击此按钮，使之处于选中状态，选择菜单“编辑/字符替换”。将“字符串替换”对话框图中将字符串替换为“”。这两个按钮将用来卷动历史曲线的时间轴。双击按钮“”建立“弹起时”命令语言连接，程序为：history.ChartStart=history.ChartStart+300; 调整按钮的位置，完成后的画面如下图：图5-8-2-2 历史曲线5.9 设置报警窗口报警窗口用以反应变量

50、的不正常变化，组态王自动对需要报警的变量进行监视。当发生报警时，将这些报警事件在报警窗口中显示出来，其显示格式在定义报警窗口时确定。报警窗口也有两种类型：实时报警窗口和历史报警窗口。实时报警窗口只显示最近的报警事件，要查阅历史报警事件只能通过历史报警窗口。为了分类显示报警事件，可以把变量划分到不同的报警组，同时指定报警窗口中显示所需的报警组。趋势曲线、报警窗口和报警组都是一类特殊的变量，有变量名和变量属性等。趋势曲线、报警窗口的绘制方法和矩形对象相同，移动和缩放方法与一样。5.9.1 设置实时报警窗口在工具箱中选用报警窗口工具，在画面上绘制报警窗口，画面如图5-9-1（1）；为使报警窗口内能显

51、示变量的非正常变化，你必须先做如下设置：切换到工程浏览器，在左侧选择“报警组”然后双击右侧的图标进入“报警组定义”对话框。在“报警组定义”对话框中将“RootNode”修改为“车间”。单击“确认”，关闭“修改报警组”对话框。单击“报警组定义”对话框的“确认”按钮。图5-9-1（1） 绘制报警窗口在工程浏览器的左侧选择“数据词典”，在右侧双击变量名“原料果汁液位”。在“变量属性”对话框中单击“报警定义”标签。将对话框设置如图图5-9-1（2）；报警组名已经自动设为“生产车间”。单击“确定”，关闭对话框。用同样的方法定义变量“成品果汁液位”和“催化剂液位”的报警限只有在“变量定义”对话框中定义了变

52、量的报警方式后，才能在报警窗口中显示此变量。接下来设置报警窗口。双击此报警窗口对象，弹出对话框，对话框设置如图5-9-1（3）；各种文本的颜色也可自由设置。图5-9-1（2） 报警定义变量设置图5-9-1（3） 实时报警窗口设置运行后，报警窗口如下图所示：图5-9-1（4） 报警窗口5.9.2 设置历史报警窗口再新建一幅历史报警画面。激活TouchMak程序选择菜单“文件/新画面”。设置“新画面”对话框如下图所示：图5-9-1 历史报警窗口设置在工具箱中选用“报警窗口”工具绘制报警窗口。画面如图5-9-2所示；“前”“后”两个按钮是用来翻阅历史报警事件的。图5-9-2 历史报警窗口接下来为历史

53、窗口建立控制，双击按钮“前”，设置“弹起时”命令语言动画连接：PageUp(反应车间历史报警窗口，5）；使用函数PageUp的目的是：每当操作者单击按钮时，报警窗口内的信息向上卷动5行。同样的方法为按钮“后”设置“弹起时”命令语言动画连接：PageDown(生产车间历史报警窗口，5）；选择菜单“文件/全部存”。激活画面运行程序TouchVew,选择菜单“画面/打开”。在“打开画面”对话框中选中“历史报警窗口”，单击“确定”。现在可以通过按钮查阅所有报警事件。5.10 建立报表5.10.1 设置报表形式历史数据报告用以读取组态王历史数据记录文件中的变量值。用户可以把过去一段时间内的历史数据变量取

54、出并生成一个历史数据报告文件。数据报告是对生产过程中变量状态的记录和反映，它以一定格式输出用户指定的变量值和其他信息，因此，数据报告实际上就是一种简单化的数据报表。组态王提供的数据报告类型有两种实时数据报告：在组态王运行过程中，实时将当前数据变量按指定报告格式生成报告文件。 实时数据报告不能对历史数据变量进行报告处理。首先要建立新画面，在组态王工具箱按钮中，用鼠标左键单击“报表窗口”按钮，此时，鼠标箭头变为小“+”字形，在画面上需要加入报表的位置按下鼠标左键，并拖动，画出一个矩形，松开鼠标键，报表窗口创建成功，根据系统要求，需要对蒸发过程的三个参数进行监控，设置的报表格式如下图所示：图5-10

55、-1 数据报表5.10.2 设置报表单元格运行系统中，报表单元格是不允许直接输入的，所以要使用函数来操作。单元格操作函数是指可以通过命令语言来对报表单元格的内容进行操作，或从单元格获取数据的函数。在该系统中,从B3-B27单元格是显示原料罐液位的,可在工程浏览器中选择命令语言数据改变命令语言，在浏览器右侧双击“新建”，弹出数据改变命令语言编辑器。选择好变量,这里选的是原料果汁液位,然后在下面方框内输入数据改变命令: ReportSetCellValue2(报表, 3, 2, 27, 2，原料罐液位);这个命令是让报表的第3行的第2列-第27行的第2列显示原料罐液位。如图5-10-2所示：图5-

56、10-2 数据改变命令依照此方法,对报表的另几列使用函数表示,并设定相应的数据改变命令,使各单元格分别对应一效蒸发罐液位、催化剂液位。设计好对应的变量,报表中的单元格就能与相对应的变量的相联系,各参数就可以通过报表的显示出来18。第六章 总结至此，本文为制糖蒸发过程监控组态软件的设计完成。该设计在上位机利用组态王设计人机交互界面，在下位机方面，该设计采用S7-200与上位机进行通信，把对蒸发过程中的各参数传送给上位机的人机界面，从而对蒸发过程进行有效的监控。为完成该设计任务，本人参考很多这方面的书籍，并参照各工程方法，完成了这一课题。本文是用国产软件组态王进行界面设置的，也可用别的组态软件进行

57、设置，原理是相通的。通过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。当然，本次设计还存在一些不足之处，由于实际条件的限制，本设计不能进行太多实验，这也是不足之处。当然，设计中肯定还有其他不足和纸漏之处，请各位专家和老师指正。参考文献1 陈元洲、倪卫明 ，人工智能自动控制煮糖系统的研制开发M工业计量,2003年6期2 陈维钧 ，甘蔗制糖原理与技术 ,中国轻工业出版社3 李道霖，电气控制与PLC原理及应用,西门子系列 ,电子工业出版社,20044 王亚民 ，组态软件设计与开发,西安电

58、子科技大学出版社,20085 邓则名、邝穗芳,电器与可编程控制器应用技术,机械工业出版社，19996 冷士良，化工单元过程及操作,化学工业出版社,2007 7 廖常初，S7-200 PLC基础教程M，比京机械工业出版社，20068 于庆广，可编程控制器原理及系统设计，清华大学出版社，20049 甘蔗糖厂设计手册编写组,甘蔗糖厂设计手册 上、中册北京：轻工业出版社，198210 陈维钧等,甘蔗制糖原理与技术（一至四册）北京：中国轻工业出版社,200111 甘蔗制糖工业手册编写组,甘蔗制糖工业手册,轻工业出版社，198212 糖厂技术装备，（一、三册），高等学校轻工专业试用教材13 王鞠萱,TRG

59、环保型无滤布真空吸滤机在糖业中的应用,甘蔗糖业，2002（6）14 全国最新电机设备目录大全15 制糖工业分析，高等学校轻工专业试用教材16 李汉炎,热工设备,天津:天津在学出版社,198917 钱可强等,制械制图,高等教育出版社,199918 组态王使用手册致 谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号， 而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜， 可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师彭老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最

60、尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我有 “山重水复疑无路，柳暗花明又一村” 。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进 入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！人生的道路有许多的坎坷，不是一条通往光明之路，有痛苦，有伤心，有无助，也有面对一切所不能忍受的，这就是生活。但是生活中确实有许多美好的东西，有些时候你不会看到它的本身的色彩，如果你用这一种方式感受不到的话，不妨换一种方式去感受，也许它正是你所需要的那种生活方式。千万不要放弃生活，你放弃了它，生活也就放弃了你，人生贵在的是感受，