组态王油罐液位控制课设.docx
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组态王油罐液位控制课设
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任务书………………………………………………………………….3
第一章火电发电厂的介绍……………………………………………6
1.1设计目的………………………………………………………………………6
1.3厂用电的设计原则…………………………………………………………….6
1.4主接线中设备配置的一般准则……………………………………………...6
1.4.1开关的配置……………………………………………………………….6
1.4.2电压互感器的配置……………………………………………………...6
1.4.3电流互感器的配置……………………………………………………….7
第二章基于组态王的油罐液位控制…………………………………………….8
2.2组态王简介…………………………………………………………………….8
2.4组态软件在油罐液位中的应用…………………………………………………8
2.4.1定义外部设备…………………………………………………………….8
2.4.4动画连接…………………………………………………………….……12
2.4.8.1报警和事件窗口用……………………………………………………………………..17
2.4.8.2建立报警和事件窗口……………………………………….…...18
2.4.9趋势曲线…………………………………………………………….…….20
2.4.9.1实时趋势曲线……………………………………………………….20
2.4.9.2历史趋势曲线……………………………………………………….21
2.4.9.3定义历史数据文件的存储目录…………………………………...21
2.4.10运行结果图………………………………………………………………..21
第三章心得体会…………………………………………………………….……22
第四章参考文献………………………………………………………………….22
1．课程设计应达到的目的
1，培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
2，复习电机运行原理，了解发电厂工作具体流程。
3，利用组态王软件尝试编写模型。
4，培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
5，培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
6，提高学生课程设计报告撰写水平。
2．课程设计要求
1，温习集散控制系统、电机学、电气工程等相关学科的专业知识。
2，参观6号楼仿真中心，了解发电厂、变电站的实际运行原理、工作流程，体会集散控制的思想在工业中的应用。
3，对发电厂或变电站的主要工作原理进行解释、说明。
4，查阅相关资料，锻炼自我学习的能力，学习组态王软件的使用方法。
5，尝试运用组态王软件绘编实际动态模型。
6，阐述所编模型的工作流程。
7，撰写课程设计报告、设计体会。
3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕
1，温习相关专业课程。
2，参观6号楼仿真中心，观察学习发电厂、变电站得运行过程。
3，查阅资料，学习组态王软件。
4，运用组态王软件绘制模型。
5，撰写报告、设计体会。
4．主要参考文献
1，何衍庆，黎冰.集散控制系统原理及应用.第三版.北京：
化学工业出版社，2009
2，王锡凡.电气工程基础.第二版.西安：
西安交通大学出版社.2009
3，李红萍.工业组态技术及应用——组态王.第一版.西安：
西安电子科技大学出版社.2011
5．课程设计进度安排
起止日期
工作内容
2010.10.24-2010.10.28
2010.10.31-2010.11.03
2010.11.04-2010.11.04
1，参观6号楼仿真中心，了解发电厂、变电站的实际运行原理、工作流程，体会集散控制的思想在工业中的应用。
2，查阅相关资料，锻炼自我学习的能力，学习组态王软件的使用方法，尝试运用组态王软件绘编实际动态模型。
3，撰写课程设计报告。
6．成绩考核办法
教研室审查意见：
教研室主任签字：
年月日
院（系、部、中心）意见：
主管领导签字：
年月日
第一章火电发电厂的介绍
1.1设计目的
（1）对发电厂各子系统有明确的认识和了解；
（2）学会厂用电的设计；
（3）学会发电厂如何并网。
1.2厂用电的设计
发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、气轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。
这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。
1.3厂用电设计原则
厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：
（1）接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。
（2）接线应灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。
（3）厂用电源的对应供电性。
（4）设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。
（5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。
1.4主接线中设备配置的一般规则
1.4.1开关的配置
（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为200MW及以上大
机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。
（2）在出线上装设电抗器的6~10KV配电装置中，当向不同用户供电的两
回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。
（3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。
（4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。
（5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。
（6）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。
1.4.2电压互感器的配置
（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。
电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。
（2）6~220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。
旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感顺的情况和需要确定。
（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。
（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。
（5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。
当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。
1.4.3电流互感受器的配置
（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、
保护和自动装置要求。
（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器；发电机和变压器的中
性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。
（3）对直接接地系统，一般按三相配置。
对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。
（4）一台半断路器接线中，线路一线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。
在仿真中心，我们学了给发电机并网，我知道了发电机并网的条件：
发电机并网就是通过发电机出口开关的合闸，把发电机和电网（也可以认为电网就是好多需要用电的用户）联接起来,让电能源源不断地输送出去.发电机并网有三个条件:
发电机的频率、电压、相位必须与电网的频率、电压、相位保持一致，才能并网发电。
第二章基于组态王的油罐液位控制
2.1设计目的
（1）.熟悉并熟练掌握组态王软件；
（2）.通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识；
（3）.培养自主查找资料、收索信息的能力；
（4）.培养实践动手能力与合作精神。
2.2组态王简介
“组态王”是运行于microsoftwindows200/NT4.0.XP中文平台的中文界面软件，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，并且采用了多线程。
COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。
“组态王”软件包括由工程浏览器（TouchExplorer）、工程管理器（Proj-Manager）和画面运行系统（TouchVew）三大部分组成。
在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，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，用于新工程的创建和已有工程的管理。
画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统touchMak和运行系统touchVew来完成。
2.3控制要求
（1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。
（2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。
（3）能运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
2.4组态软件在油罐液位中的应用
2.4.1定义外部设备
1、在组态王工程浏览器树型目录中，选择设备，在右边的工作区中出现了“新建”图标,双击此“新建”图标，弹出“设备配置向导”对话框。
2、在上述对话框选择亚控提供的“仿真PLC”的“串行”项后单击“下一步”弹出对话框。
3、为仿真PLC设备取一个名称，如：
PLC1，单击“下一步”弹出连接串口对话框
4、为设备选择连接的串口为COM1，单击“下一步”弹出设备地址对话框
在连接现场设备时，设备地址处填写的地址要和实际设备地址完全一致。
5、此处填写设备地址为0，单击“下一步”，弹出通讯参数对话框
6、设置通信故障恢复参数（一般情况下使用系统默认设置即可）。
7、请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。
设备定义完成后，可以在Com1项下看到新建的设备“PLC1”。
8、双击Com1口，弹出串口通讯参数设置对话框，如图1所示：
图1
数据库是组态王最核心的部分，在TouchVew运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在荧幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有的这一切都是以实时数据库为中介环节，因此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，包括基本类型的内存变量、I/O变量，特殊类型的报警窗口变量、报警组变量、历史趋势曲线变量、时间变量。
对于监控系统中用到的变量的定义为：
在目录显示区点击“数据词典”图标，则目录内容显示区显示“新建”图标，双击，即可进入“定义变量”对话框进行变量的定义。
2.4.2数据词典定义
图2
对于我们将要建立的演示工程，需要从下位机采集原料油罐的液位、原料油罐的压力、
催化剂液位和成品油液位，所以需要在数据库中定义这四个变量。
因为这些数据是通过驱动
程序采集来的，所以四个变量的类型都是I/O实型变量，变量定义方法如下：
在工程浏览器树型目录中选择“数据词典”，在右侧双击“新建”图标，弹出“变量属
性”对话框，如图所示：
在对话框中添加变量如下：
变量名：
原料油液位变量类型：
I/O实数
变化灵敏度：
0初始值：
0
最小值：
0最大值：
100
最小原始值：
0最大原始值：
100
转换方式：
线性连接设备：
PLC1
寄存器：
DECREA100数据类型：
SHORT
采集频率：
1000毫秒读写属性：
只读
设置完成后单击“确定”。
用类似的方法建立另外三个变量：
原料油罐压力、催化剂液位和成品油液位。
图3图4
图5图6
图7图8
图9图10
此外由于演示工程的需要还须建立三个离散型内存变量为：
原料油出料阀、催化剂出料
阀、成品油出料阀。
在该演示工程中使用的设备为上述建立的仿真PLC，仿真PLC提供四种类型的内部寄
存器：
INCREA、DECREA、RADOM、STATIC，寄存器INCREA、DECREA、RADOM、STATIC
的编号从1-1000，变量的数据类型均为整型（即SHORT）。
递增寄存器INCREA100变化范围0~100，表示该寄存器的值周而复始的由0递加到
100。
递减寄存器DECREA100变化范围0~100，表示该寄存器的值周而复始的由100递减
为0。
随机寄存器RADOM100变化范围0~100，表示该寄存器的值在0到100之间随机的变
动。
静态寄存器STATIC100该寄存器变量是一个静态变量，可保存用户下发的数据，当用
户写入数据后就保存下来，并可供用户读出。
STATIC100表示该寄存器变量能够接收0-100
之间的任意一个整数。
2.4.3创建组态画面
设计画面
建立新画面
为建立一个新的画面请执行以下操作：
1、在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”选项，在右侧视图中双击
“新建”图标，弹出新建画面对话框，
2、使用工具箱调色板和图库画出液位控制画面
图11
3、选择“文件”菜单的“全部存”命令将所完成的画面进行保存。
2.4.4动画连接
动画连接的作用
所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。
液位示值动画设置
1、打开“监控中心”画面，在画面上双击“原料油罐”图形，弹出该图库的动画连接
对话框。
对话框设置如下：
变量名（模拟量）：
\\本站点\原料油液位
填充颜色：
绿色
最小值：
0占据百分比：
0
最大值：
100占据百分比：
100
2、单击“确定”按钮，完成原料油罐的动画连接。
这样建立连接后原料油罐液位的高
度随着变量“原料油液位”的值变化而变化。
用同样的方法设置催化剂罐和成品油罐的动画连接，连接变量分别为：
\\本站点\催化剂
液位、\\本站点\成品油液位。
作为一个实际可用的监控程序，操作者可能需要知道罐液面的准确高度而不仅是形象的
表示，这个功能由“模拟值动画连接”来实现。
3、在工具箱中选择文本工具，在原料油罐旁边输入字符串“####”，这个字符串
是任意的，当工程运行时，字符串的内容将被您需要输出的模拟值所取代。
4、双击文本对象“####”，弹出动画连接对话框，在此对话框中选择“模拟量输出”
选项弹出模拟量输出动画连接对话框，如图3-7所示：
图12
对话框设置如下：
表达式：
\\本站点\原料油液位
整数位数：
2
小数位数：
0
对齐方式：
居左
5、单击“确定”按钮完成动画连接的设置。
当系统处于运行状态时在文本框“####”
中将显示原料油罐的实际液位值。
用同样方法设置催化剂罐和成品油罐的动画连接，连接变量分别为：
\\本站点\催化剂液
位、\\本站点\成品油液位。
2.4.5阀门动画设置
1、在画面上双击“原料油进料阀”图形，弹出该图库对象的动画连接对话框，如图13
图13
对话框设置如下：
变量名（离散量）：
\\本站点\原料油出料阀
关闭时颜色：
红色
打开时颜色：
绿色
2、单击“确定”按钮后原料油进料阀动画设置完毕，当系统进入运行环境时鼠标单击此阀门，其变成绿色，表示阀门已被打开，再次单击关闭阀门，从而达到了控制阀门的目的。
3、用同样方法设置催化剂出料阀和成品油出料阀的动画连接，连接变量分别为：
\\本
站点\催化剂出料阀、\\本站点\成品油出料阀。
图14图15
图16
2.4.6液体流动动画设置
1、数据词典中定义一个内存整型变量：
变量名：
控制水流
变量类型：
内存整型
初始值：
0
最小值：
0
最大值：
100
2、选择工具箱中的“立体管道”工具，在画面上画一管道，如图18所示：
图17
3、在画面上双击管道弹出动画连接对话框，在对话框中单击“流动”选项，弹出管道流连接设置对话框。
对话框设置如下：
图18
流动条件：
\\本站点\控制水流
单击“确定”按钮完成动画连接的设置。
4、上述“表达式”中连接的\\本站点\控制水流变量是一个内存变量，在画面上放一文
本，双击该文本在弹出的动画连接对话框中选择“模拟值输出”按钮，弹出模拟值输出连接对话框，点击“？
”选择控制水流变量，如图20所示：
图19
同样把模拟值输入也连上，单击“确定”按钮完成文本动画连接的设置。
5、全部保存，切换到运行画面。
修改文本的值，可以看到管道中水流的效果，如下图
图20
2.4.7命令语言
组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程
序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。
如何退出系统
如何退出组态王运行系统，返回到Windows呢？
可以通过Exit（）函数来实现。
1、选择工具箱中的工具，在画面上画一个按钮，选中按钮并单击鼠标右键，在弹
出的下拉菜单中执行“字符串替换”命令，设置按钮文本为：
系统退出。
2、双击按钮，弹出动画连接对话框，在此对话框中选择“弹起时”选项弹出命令语言
编辑框，在编辑框中输入如下命令语言：
Exit（0）;
3、单击“确认”按钮关闭对话框，当系统进入运行状态时单击此按钮系统将退出
组态王运行环境。
定义热键
在实际的工业现场，为了操作的需要可能需要定义一些热键，当某键被按下时使系统执
行相应的控制命令。
例如当按下F1键时，使原料油出料阀被开启或关闭。
这可以使用命令
语言的一种热键命令语言来实现。
1、在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”内选择“命令语言”下的“热键命令语言”
选项，双击“目录内容显示区”的新建图标弹出“热键命令语言”编辑对话框
2、对话框中单击“键”按钮，在弹出的“选择键”对话框中选择“F1”键后关闭对话
框。
3、在命令语言编辑区中输入如下命令语言：
if（\\本站点\原料油出料阀==1）
\\本站点\原料油出料阀=0;
else
\\本站点\原料油出料阀=1;
图21
4、单击“确认”按钮关闭对话框。
当系统进入运行状态时，按下“F1”键执行上述命
令语言：
首先判断原料油出料阀的当前状态，如果是开启的则将其关闭，否则将其打开，从
而实现了按钮开和关的切换功能。
实现画面切换功能
利用系统提供的“菜单”工具和ShowPicture（）函数能够实现在主画面中切换到其他任一
画面的功能。
具体操作如下：
1、选择工具箱中的工具，将鼠标放到监控画面的任一位置并按住鼠标左键画一个按
钮大小的菜单对象，双击弹出菜单定义对话框，如图22所示：
图22
对话框设置如下：
菜单文本：
画面切换
菜单项：
报警和事件画面
实时趋势曲线画面
历史趋势曲线画面
实时数据报表画面
2、菜单项输入完毕后单击“命令语言”按钮，弹出命令语言编辑框，在编辑框中输入
如下命令语言：
图23
3、单击“确认”按钮关闭对话框，当系统进入运行状态时单击菜单中的每一项，进入
相应的画面中。
2.4.8报警和事件
2.4.8.1报警和事件窗口的作用
组态王中的报警和事件主要包括变量报警事件、操作事件、用户登录事件和工作站事件。
通过这些报警和事件用户可以方便地记录和查看系统的报警和各个工作站的运行情况。
当报
警和事件发生时，在报警窗中会按照设置的过滤条件实时地显示出来。
为了分类显示产生的报警和事件，可以把报警和事件划分到不同的报警组中，在指定的
报警窗口中显示报警和事件信息。
2.4.8.2建立报警和事件窗口
定义报警组
1、在工程浏览器窗口左侧“工程目录显示区”中选择“数据库”中的“报警组”选项，
在右侧“目录内容显示区”中双击“进入报警组”图标弹出“报警组定义”对话框，如图
2、单击“修改”按钮，将名称为“RootNode”报警组改名为“油罐液位”。
3、选中“油罐液位”报警组，单击“增加”按钮增加此报警组的子报警组，名称为：
液位控制。
4、单击“确认”按钮关闭对话框，结束对报警组的设置，如图24所示：
图24
设置变量的报警属性
1、在数据词典中选择“原料油液位”变量，双击此变量，在弹出的“定义变量”对话
框中单击“报警定义”选项卡，如图25所示：
图25
对话框设置如下：
报警组名：
反应车间
低：
10原料油液位过低高：
90原料油液位过高优先级：
100
建立报警窗口
报警窗口是用来显示“组态王”系统中发生的报警和事件信息，报警窗口分：
实时报警
窗口和历史报警窗口。
实时报警窗口主要显示当前系统中发生的实时报警信息和报警确认信
息，一旦报警恢复后将从窗口中消失。
历史报警窗口中显示系统发生的所有报警和事件信息，
主要用于对报警和事件信息进行查询。
报警窗口建立过程如下：
1、新建一画面，名称为：
报警和事件画面，类型为：
覆盖式。
2、选择工具箱中的工具，在画面上输入文字：
报警和事件。
3、选择工具箱中的工具，在画面中绘制一报警窗口，如图26所示：
图26图27
4、双击“报警窗口”对象，弹出报警窗口配置对话框，如图27所示：
5、报警窗口分为五个属性页：
通用属性页、列属性页、操作属性页、条件属性页、颜色和字体属性。
设置完这些属性后，单击“文件”菜单中的“全部存”命令，保存所作的设置。
6、单击“文件”菜单中的“切换到VIEW”命令，进入运行系统。
系统默认运行的画
面可能不是您刚刚编辑完成的“报警和事件画面”，可以通过运行界面中“画面”菜单中
的“打开”命令将其打开后方可运行
图28
2.4.9趋势曲线
趋势曲线用来反应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。
2.4.9.1实时趋势曲线
定义过程如下：
1、新建一画面，名称为：
实时趋势曲线画面。
2、选择工具箱中的工具，在画面上输入文字：
实时趋势曲线。
3、选择工具箱中的工具，在画面上绘制一实时趋势曲线窗口，如图29所示：
图29
2.4.9.2历史趋势曲线
设置变量的记录属性
对于要以历史趋势曲线形式显示的变量，必须设置变量的记录属性，设置过程如下：
1、在工程浏览窗口左侧的“工程目录显示区”中选择“数据库”中的“数据词典”选
项，在“数据词典”中选择变量\\本站点\原料油液位，双击此变量，在弹出的“定义变量”
对话框中单击“记录和安全区”属性页，如图31所示：
设置变量\\本站点\原料油液位的记录类型为：
数据变化记录，变化灵敏为：
0。
2、设置完毕后单击“确定”按钮关闭对话框。
图30图31
2.4.9.3定义历史数据文件的存储目录
1、在工程浏览器窗口左侧的“工程目录显示区”中双击“系统配置”中的“历史数据
记录”选项，弹出“历史记录配置”对话框，
对话框设置如下：
运行时自动启动：
有效
数据文件记录时数：
8小时
记录开始时刻：
0点
数据保存天数：
30日
存储路径：
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