组态王水位控制

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1、细心整理汽包水位限制设计1.工艺流程：除氧水通过给水泵进入给水调整阀，通过给水调整阀进入省煤器，冷水在经过省煤器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成温水进入汽包，在汽包内加热至沸腾产生蒸汽，为了保证有最大的蒸发面因此水位要保持在锅炉上汽包的中线位置，蒸汽通过主蒸汽阀输出。空气经过鼓风机进入空气预热器，在经过空气预热器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成热空气进入炉膛。煤经过煤斗落在炉排上，在炉排的缓慢转动下煤进入炉膛被前面的火点燃，在燃烧过程中发出热量加热汽包中的水，同时产生热烟气。在引风机的抽吸作用下经过省煤气和空气预热器，把预热传导给进入锅炉的水和空气。通过这种方式使锅炉的热能得到节约。降

2、温后的烟气经过除尘器除尘，去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。 图2-1工业锅炉工艺流程 2.系统设计任务 该系统通过PID限制调整电子调整阀的开度，以使锅炉汽包液位按给定值变更。且当系统干扰变更时，液位能最终稳定在给定值。该液位监控系统由水箱限制对象系统、I/O接口板、计算机和组态王软件组成。依据题目要求，详细分析液位监控系统的设计要求，并进展软硬件的总体设计。在完成总体设计后，进展硬件的详细设计，利用组态王软件完成锅炉液位监控系统的设计工作。同时进展限制软件的流程设计和编制工作，并用仿真PLC完成限制软件的仿真调试工作。 依据汽包锅炉给水系统动态特性，我们可以确定给水限制的一些根本思想。 1

3、由于对象的内扰动特性存在必需延迟和惯性，假设接受以水位为被调量的单回路系统，那么限制中水位会出现较大的偏差，所以我们设计接受串级限制方案。由于对象在蒸汽内负荷扰动时，有“虚假水位”的现象，假设接受单回路系统，那么在扰动的初始阶段，调整器将给水流量变更相反的方向，从而夸张了锅炉进、出流量的不平衡。 所以我们接受串级前馈限制，串级限制系统和单回路系统相比限制效果更稳定，响应速度更快，进度高，前馈限制可以改善给水限制系统的限制品质。 2锅炉的给水系统，汽包液位的动态特性似乎与单容水槽一样，但是实际状况却要困难的多。其中最突出的一点就是水循环系统中充溢了夹带着大量的蒸汽气泡的水，而蒸汽气泡的总体积是随

4、着气泡压力和炉膛热负荷的变更而变更的。假如有某种缘由使蒸汽泡的总体积变更了，即使水循环系统中的总水量没有变更，汽包水位也会随之发生变更。 于是，我们接受电厂锅炉汽包水位限制常用的单级三冲量给水限制系统。单级三冲量限制系统具有如下优点：相对单冲量和双冲量限制系统，其限制品质最好，能有效地满足系统对快速性、稳定性、精确性的要求，能有效地幸免“虚假水位”现象。综上所述，本系统应选用水位串级限制。主回路用于干脆限制水位，主调整器一般都接受比例积分动作，维持水位不变。副回路是流量系统，副调整器可以用比例或比例积分动作。结合题意设计系统框图如下：Hr +Gc1(s)Gc2(s)KuKwKhGp(s)KdH

5、W其中，Hr水位设定值 W给水量 H水位值 Gc1s主限制器 Gc2s副限制器 Gps被控对象传递函数 Kd蒸汽流量检测变送器放大倍数 Kw给水流量检测变送器放大倍数 Kh水位检测仪表放大倍数4. 在组态王内部是以I/O变量来存储外部信号的状态和数值的，必需把这些不同的变量与外部信号之间的对应关系做出明确的定义，才能够正确的设计出限制程序。对于锅炉液位限制系统，有两个摸拟信号须要输入到计算机：锅炉液位。工业限制机有一个模拟信号须要输出到电动调整阀。输入信号：1汽包液位 2流量输出信号：调整阀的动作 其中汽包液位和流量可以为模拟量，调整阀的动作是开关量。3、计算机限制系统设计1、 硬件DCS限制

6、系统体系构造组成：监控层操作员站、工程师站 限制层IPC+过程通道ADAM5000 现场层现场设备传感器、变送、执行器模拟信号、开关信号硬件选型列表说明：气动调整阀 型号 厂家 输入型号 行程 作用 支配IO点，例如L1，水箱液位，4-20mA，0-10m，备注（1） 传送器选型 由于该设计的目的是限制气泡水位平衡，而整个限制系统的根底为水位的精确测量，只有水位的测量精确，才能使整个系统的稳定性更好，限制质量更高。合理的选择水位传感器是整个限制系统的关键。确定汽泡水位应当限制在80cm，依据过程限制仪表选择原那么：所选传送器的最大量程应为：0到160cm。而且汽泡水位应当限制在80cm左右，因

7、此所选传感器精度应当高于0.5%FS,因此满足该测量精度才可以满足要求。再者液位变送器的选择还要考虑到其灵敏度，其对信号的反响速度要足够快，因为这样可以提高系统的工作效率，使系统能够快速的调整，扰动的影响，增加系统的调整作用，是系统更稳定。接受型号为：CYB31II系列变送器其主要参数为：量程：0100cm水位高度精确度：0.5%FS输出信号：420mA (二线制) 05V,15V,010V(三线制)供电电压：24V1236V负载电阻：R=U-12.50.02-RD防护等级：IP67响应时间：1ms运用时可运用24V直流电源供电以保证传感器的正常工作。2执行器选型此系统的执行器选择限制阀，因为

8、它可以干脆变更给水量，反响时间短，有利于系统限制品质的改善，它是限制系统一个特殊重要的环节，它接收限制器的输出信号，执行最终任务，气动限制阀分为气开和气关两种形式。限制阀开关形式的选择应依据一下三个方面考虑：1)从工艺生产平安的角度考虑。主要考虑当漏气或限制阀门出现故障时，应幸免破坏设备和伤人。事故状况下限制阀处于关闭状态危害性小，那么应选气开发，例如，加热炉燃料一般选择气开阀，以保证在限制阀失气时能处于全关状态切断进炉燃料，从而幸免加热炉温度过高造成事故。2从介质特性上考虑。假如介质是易凝，易结晶，易聚合的的物料，限制阀开关形式选择应考虑介质的这些特性。防止限制阀失气时阀门关闭，停顿蒸汽进入

9、而导致再沸器和塔内液体的结晶和凝合，造成堵塞。假如介质易结焦，那么一般选择气开阀。3保证产品质量，经济损失最小的角度考虑。当事故发生时尽量减小原料和动力消耗，但要保证产品质量。当汽泡数量增多时阀门相应关闭以免奢侈，当汽泡数量少时阀门相应翻开，保证蒸汽质量。限制阀口径选择是否相宜干脆影响限制效果。在不同的自控系统中，由于参数千差万别，在选择阀口径时，要严格计算阀孔径，来提高限制系统的限制质量。3.限制器器选型 限制器是限制系统的核心部件，它将测量变送信号与给定值比拟产生偏差信号，并按必需的限制规律对该偏差进展运算，输出的信号送执行器。限制器的选择主要包括限制规律的选择和正反作用方式的选择。 1)

10、 限制规律选择比例限制器P比例限制是最根本的限制规律，其特点是限制规律简洁，调整便利；缺点是会使系统产生余差，虽然通过增加比例放大系数可以减小余差，但是系统稳定程度降低。所以比例限制系统适用于限制通道滞后刚好间常数均较小，干扰幅度较小，负荷变更不大，限制质量要求不高，允许有余差的场合。比例积分限制PI比例积分限制是运用最多，应用最广的的限制规律，在反响限制系统中约有75%是接受PI限制规律的。积分作用的引入，使系统具有消退余差的实力。另外积分作用的滞后特性有利于减小高频噪音的影响。但是参与积分作用后，会使系统稳定性降低，必需减小比例放大系数以保持系统原有的稳定。对于容量滞后较小，负荷变更不太大

11、，工艺参数不允许有余差的场合。比例微分限制器PD由于微分作用的引入，使系统具有超前限制功能，因而限制更加刚好，可有效减小动态偏差，适用于限制对象容量滞后较大的场合。比例积分微分限制PID其综合了各种限制规律的优点，所以适当调整静态增益，积分时间，微分时间，可以使系统获得较高的限制质量。一般来说其适用于容量滞后较大，负荷变更大，限制质量要求高的场合。综上分析本设计选择PID限制器，因为本设计对限制器限制质量要求高，切锅炉负荷变更大。 2) 限制器正反作用选择对于一个闭环限制系统来说，假设要使系统稳定，系统应接受负反响。在实际系统分析中，为了保证能够成负反响限制系统，主要考虑限制器，被控对象，测量

12、变送器各个环节放大系数KcKvKoKm的符号连乘得负。只要事先知道了对象，限制阀，测量变送器放大系数的正负，再依据系统各个环节放大系数乘积必需为负的原那么，很简洁就能确定限制器的正反作用方式。环节正负的确定：输入增加，输出也增加，那么该环节放大系数符号为正，反之输出减小那么为负，本设计给水流量选择气关阀Kv小于零，又确定系统其他环节增益为正，所以当阀门翻开时给水量增加，输入副限制器的偏差减小，应使输入执行器的信号增加而使阀门开度减小使给水量削减，所以副限制器为正作用，主回路当给水量增多时气泡水位上升输入主限制器偏差减小为保证副限制器输入信号为正主限制器应为反作用。AI808型人工智能限制器，是

13、功能增加型的限制器，其具备外给定，手动自动切换，手动自整定和显示输出值功能。能精确限制温度，压力，流量，液位等各种物理量。其参数如下：限制方式：AI人工智能调整及PID调整输入规格：Sn=33,15V电压输入输入下限显示值：一般为DIL=0输入上限显示值，液位一般为DIH=100输出方式：420mA线性电流输出系统功能选择：CF=0为内部给定，反作用调整 4锅炉液位限制系统I/O型变量支配表变量名变量类型连接设备存放器报警组锅炉液位HKI/O实型研华PCL锅炉液位报警水箱液位I/O实型研华PCL调整阀开度UKI/O实型研华PCL2.3锅炉液位限制系统I/O型变量数值范围变量名最小值最小原始值最

14、大值最大原始值读写属性采样频率数据类型HK024574004095只读200msShort水箱液位024574004095只读200msShortUK001004095只写200msShort 表2.4 锅炉液位限制系统内存型变量支配表变量名变量类型最小值最大值初始值水泵启动内存离线0关给定液位HR内存实型0100PID限制比例系数KP内存实型01001阀门比例系数KI内存实型01000时间常数T1内存实型010020采样周期T内存实型01000.5泄水阀门内存离散关锅炉出水流体状态内存整型040水箱进水流体状态内存整型040水箱泄水流体状态内存整型040锅炉进水流体状态内存整型0402、 软

15、件组态软件：数据采集、逻辑限制、连续限制闭环、监控画面、报表、数据库、网络通讯OPC系统限制框图流程图程序 细心整理 试验流程 第一章1.1 课程设计目的1、熟悉并娴熟驾驭组态王软件；2、通过组态王软件的运用，进一步驾驭了解过程限制理论根底学问；3、造就自主查找资料、搜寻信息的实力；4、造就实践动手实力与合作精神。1.2课程要求“组态王”软件包括由工程阅读器和画面运行系统三大局部组成。在工程阅读中可以查看工程的各个组成局部，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创立和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程阅读器调用画面制作系统和运行系统来完成。用

16、组态王对一个简洁限制过程进展组态，要求画出组态画面，能进展动画连接，可以模拟查询数据报表、历史数据曲线以及报警画面。 题目是水位限制系统，是对象为一储水罐，用水泵从水源抽水作为进水端，阀门限制出水端，中间有水位传感器。做一水位限制系统的组态，要求：动画显示水流运动。当水位高于或低于戒备水位时，报警界面出现，提示报警，并记录在报警事务中。设置登录权限，只有管理员才能启动系统，只有在此时水泵才可启动，其余权限中人员只能观看不能操作。组态中有历史曲线与数据报表，用来记录长时间过程中水位的变更状况，同时在主监控画面中也显示有即时报警与数据记录的功能 1.3新建工程运用组态王，首先新建工程“水位限制系统

17、”图一 新建工程1.1新建画面进入工程，点击新建工程画面，进入开发系统画面，运用图库创立所需的器件，作图工具绘制其他构造。图二 新建画面1.2 建立仿真系统选择系统设备，点击新建立备图三 新建仿真设备1.3 新建数据词典建立组态系统所需数据变量图四 新建数据词典共新建水位、水泵运行、启动运行、出水阀门、历史曲线跨度、历史曲线卷动量、行等所需的数据词典。1.4 各项参数的设置 按钮参数设置在工具中选择按钮工具，并在主画面中画出如下图的按钮，分别为管理登陆、退出登录、启动、停顿、水位报警、历史曲线、数据报表、退出。对于启动、停顿按钮，双击选择按下时并写入叮嘱语言：管理登陆：LogOn();退出登录

18、：LogOff();启动按钮为：本站点启动运行=1;停顿按钮为：本站点启动运行=0;对于水位报警、历史曲线、数据报表、退出这些按钮那么是选择弹起时并写入叮嘱语言：水位报警：ShowPicture(水位报警);历史曲线：ShowPicture(历史曲线);数据报表：ShowPicture(数据报表);退出： Exit(0);1.5水位报警画面在水位报警画面中右键点击，选择动画连接，做如图中所示设置：1.6历史曲线画面1.7数据报表画面实际所用24行，表示一天24小时用以记录系统在各个时间段内的运行状态，包括：水位高度、水泵运行状况、出水阀门开合状况等。建立完毕后在画面中右击，进入画面属性，选择叮

19、嘱语言，写入相应的叮嘱语言：if ($时=0)行=4;if ($时=1)行=5;if ($时=2)行=6;if ($时=3)行=7;if ($时=4)行=8;if ($时=5)行=9;if ($时=6)行=10;if ($时=7)行=11;if ($时=8)行=12;if ($时=9)行=13;if ($时=10)行=14;if ($时=11)行=15;if ($时=12)行=16;if ($时=13)行=17;if ($时=14)行=18;if ($时=15)行=19;if ($时=16)行=20;if ($时=17)行=21;if ($时=18)行=22;if ($时=19)行=23;if

20、 ($时=20)行=24;if ($时=21)行=25;if ($时=22)行=26;if ($时=23)行=27;/报表=1; 设置好报表所用各元素；string ss; 定义函数string；if (本站点启动运行=0) 判定系统运行状态；ss=关; elsess=开;ReportSetCellString(实时报表, 行, 2, ss); 将运行状态指定到报表其次列；ReportSetCellValue(实时报表, 行, 3, 本站点水位); 将水位状态指定到报表第三列；if (本站点水泵运行=0) 判定水泵运行状态；ss=关;elsess=开;ReportSetCellString(实

21、时报表, 行, 4, ss); 将水泵状态指定到报表第四列；if (本站点出水阀门=0) 判定出水阀门状态；ss=关;elsess=开;ReportSetCellString(实时报表, 行, 5, ss); 1.8历史曲线画面 同样新建画面，命名为历史曲线，在画面中翻开工具箱中的图库，选择历史曲线参与到画面中，如上图所示。查阅组态王帮助文档知道各按钮的意义：第一排最前面的两个按钮为时间轴左端向左卷动和时间轴左端向右卷动；第一排最终两个按钮为时间轴右端向左卷动和时间轴右端向右卷动。其次排前面四个按钮为：时间轴向左平移，时间轴向右平移，时间轴向左平移两倍，时间轴向右平移两倍。卷动百分比按钮对应卷

22、动百分比量的输入，作用是使趋势曲线的时间轴左移或右移一个百分比，百分比是指移动量与趋势曲线当前时间轴长度的比值。比方移动前时间轴的范围是12:0014:00，时间长度120分钟，左移10%即12分钟后，时间轴变为11:4813:48。在此按钮后面有两个分别为时间轴百分比左移与时间轴百分比右移。 输入调整跨度按钮用以调整跨度时间，如输入7200，表示时间调整跨度为2小时。后面有四个不同的时间跨度可以选择。 时间轴缩放按钮显示时间轴的量程。可以缩小或者放大时间轴。后面有时间更新按钮，用以将历史曲线时间轴的右端设置为当前时间，以查看最新数据。最终是参数设置按钮，在软件运行时设置记录参数，包括记录起始

23、时间、记录长度等。 1.9总体叮嘱语言设置1在组态画面全部设置完毕之后，必需写入相应的程序语言，之后仿真PLC才会运行，整个组态才算是完成。所以，首先在系统叮嘱语言中选择应用程序叮嘱语言，将下面程序写入：if(启动运行=0) 水泵运行=0; 出水阀门=0;if(启动运行=1) if(水位95)水泵运行=0;出水阀门=1;else水泵运行=1;2关于报警叮嘱语言在叮嘱语言中选择事务叮嘱语言，新建事务叮嘱语言，事务描述为：本站点$新报警=1在发生时框中写入下面程序：ShowPicture(提示报警);本站点$新报警=0;用来实现到达报警条件时系统自动报警的效果。3主画面叮嘱语言右击主画面，选择画面

24、属性画面叮嘱语言，写入：if(本站点水泵运行=1) 水泵运行状态；本站点水位=本站点水位 +4; 水泵运行时，每秒水位加4；if(本站点出水阀门=1) 阀门状态；本站点水位=本站点水位 -3; 阀门翻开时，每秒水位减3；else其次章设计结果对于建立好的组态进展仿真运行，点击画面中文件切换到View进入演示状态。在点击水泵，示意水泵抽水，在点击阀门，示意阀门放水，由于进水速度快于出水速度，故系统在正常运行一段时间后，水位会过高，此时系统报警，系统自动关闭水泵，只翻开阀门出水，在水位低于底线时，系统再次报警，此时，系统自动翻开水泵，从而循环运行。 2.1 水位限制画面2.2水位报警画面2.3除氧

25、器画面2.4过热蒸汽画面2.5历史曲线画面心得体会通过这次设计，我对组态王的学问了解驾驭了很多，对以前的学问有了进一步的拓展和延长。起先时觉得这个设计比拟难，没方法着手，于是就到网络上查找相关内容来帮助自己。对自己所做的题目；基于组态王的水位限制系统设计相关的内容的搜寻，如何将平常老师里所学的学问运用到其中。我怕经过设备的配置，构造数据词典变量，设计图形界面，建立动画连接，运行和调试，报告的完成，这一系列的过程后，我不仅解决了问题，而且根本熟悉了组态王这个软件。课程设计是造就学生综合运用所学的学问，发觉，提出，分析和解决实际问题，熬炼实践实力的重要环节，是对学生实际工作实力的详细训练和考察过程。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论学问是远远不够的，只有把所学的理论学问与实践结合起来，从理论中得到结论，才能真正为社会效劳，从而提高自己的实际动手实力和独立思索的实力。