通過PLC實現(xiàn)溫度控制的監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9751通過PLC實現(xiàn)溫度控制的監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)案例 1123341.1監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能 143221.2系統(tǒng)的監(jiān)控要求 1135851.2.1下位機要求 1276671.3人機界面簡介 2146051.4上位機的硬件選取 397391.5上位機軟件開發(fā) 496001.1.1實時數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造 4197791.1.2用戶窗口組態(tài) 51.1監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能監(jiān)控系統(tǒng)是自動化現(xiàn)代鍋爐技術(shù)的重要組成部分。隨著檢測技術(shù)的日益成熟，熱水控制系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)也不斷發(fā)展。在本次設(shè)計中，對監(jiān)控系統(tǒng)列出以下功能需求：1.數(shù)據(jù)采集功能:主要檢測生產(chǎn)過程，采集溫度，壓力，水位等工藝參數(shù)，然后將這些參數(shù)通過PLC通訊端口和A/D，D/A轉(zhuǎn)換模塊反饋到上位機的屏幕上，為工作人員分析運行數(shù)據(jù)提供實時的變化數(shù)據(jù)。2.生產(chǎn)過程監(jiān)控功能：通過電壓、電流變送器等電氣元件，工作人員通過上位機即可掌握生產(chǎn)過程中的鍋爐、水泵等設(shè)備的運行信息，并及時對不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)進行故障診斷、險情預(yù)測，通過圖文聲光等多種方式及時對維修人員作出匯總，以便于操作指導(dǎo)和事故預(yù)警。1.2系統(tǒng)的監(jiān)控要求1.2.1下位機要求1.對鍋爐的現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及運輸管線的模擬量（溫度、壓力、流量、水位等）參數(shù)進行采集處理后上傳至上位機；2.系統(tǒng)運行過程包括啟動，停止，故障報警等運行狀態(tài)，并由下位機對這些狀態(tài)信號進行采集處理后傳遞給上位機;3.上位機向PLC控制器發(fā)送控制命令，下位機可以根據(jù)接收到的上位機控制命令分析系統(tǒng)運行狀態(tài)，并結(jié)合系統(tǒng)運行狀態(tài)進行后續(xù)操作。1.2.2上位機要求1.上位機設(shè)立數(shù)據(jù)監(jiān)視窗口，能夠?qū)崟r顯示當(dāng)前系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，以及水泵等電氣元件的運行狀態(tài)。2.上位機應(yīng)具備歷史數(shù)據(jù)查詢功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)運行歷史數(shù)據(jù)進行緩存并輸出（打?。?，以便故障定位及溯源。3.上位機包含報警模塊，對于來自下位機的異常數(shù)據(jù)，上位機能夠快速反應(yīng)并同時作出聲光圖文報警。1.3人機界面簡介1.3.1HMI的工作原理圖為人機界面的硬件構(gòu)成。HMI設(shè)備由中心處理器單元、外圍存儲單元、輸入單元、通訊接口和顯示單元組成[6]。外部信號輸送到處理中心經(jīng)處理器運算處理后，將結(jié)果送到顯示單元，供使用者觀測或者又送回外部設(shè)備控制器操作[6-7]。人機界面軟件構(gòu)成如圖所示：1.4上位機的硬件選取根據(jù)整個控制過程，人機交互界面需達到以下功能：1、過程可視化整個生產(chǎn)過程全部全部通過上位機實現(xiàn)可視化。并且觸摸屏設(shè)備可以根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的動態(tài)數(shù)值進行實時更新。2、操作員對過程的控制工作人員可以借助觸摸屏來實現(xiàn)過程控制。例如，操作員可以手動啟動或關(guān)閉主加熱器或水泵等電氣設(shè)備。3、顯示報警當(dāng)所有被監(jiān)控的參數(shù)在過程控制中顯示為臨界狀態(tài)時都能出發(fā)報警狀態(tài)。4、歸檔過程值和報警上位機能夠?qū)缶臍v史數(shù)據(jù)進行記錄。使工作人員可以檢索以前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)上述需求，以及設(shè)備的工作環(huán)境、控制系統(tǒng)需達到的可靠程度并結(jié)合造價綜合考慮，本項目最終選取深圳昆侖通態(tài)科技有限公司生產(chǎn)的TPC7062TD觸摸屏作為上位機以供人機交互使用，不僅可以方便操作人員獲取加熱爐實時運行數(shù)據(jù)，同時還可以進行相關(guān)手動操作。對于本項目而言，它經(jīng)濟性好，功能完善。采用Cortex-A8核心（主頻300MHz）的高性能嵌入式一體化7英寸TFT觸摸屏，具備強大的圖像顯示與數(shù)據(jù)處理功能。TPC7062TD觸摸屏如圖所示：組態(tài)環(huán)境、模擬運行環(huán)境和運行環(huán)境共同組成了嵌入式的整體結(jié)構(gòu)。用戶在PC機上通過組態(tài)環(huán)境對系統(tǒng)進行工程的組態(tài)，在模擬環(huán)境下對工程進行模擬測試，如果在模擬環(huán)境下組態(tài)工程調(diào)試成功，就可以將工程下載到運行環(huán)境中獨立運行，不受另外兩種環(huán)境的制約，從而有效的實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的實時性、精確性和穩(wěn)定性。MCGS中用戶應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由以下五個部分構(gòu)成，如圖所示：1.5上位機軟件開發(fā)1.1.1實時數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫是上位機與下位機連接中不可或缺的一環(huán)。通過實時數(shù)據(jù)庫，將下位機中的數(shù)字量與觸摸屏的操作對象和檢測數(shù)值建立連接，使用戶完成對數(shù)據(jù)的監(jiān)測和采集。實時數(shù)據(jù)庫同時承擔(dān)了數(shù)據(jù)的鏈接和報警功能。通過對某一變量的上下限數(shù)據(jù)值進行給定，當(dāng)該數(shù)據(jù)達到限值時，即可觸發(fā)上位機的報警。同時，數(shù)據(jù)庫可以將實時數(shù)據(jù)傳送給相關(guān)的電氣設(shè)備，進行報警的聲光提示。如圖所示，與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)對象應(yīng)在實時數(shù)據(jù)庫中建立相關(guān)鏈接。以水箱溫度測量值為例，測量值屬于模擬輸入，對象類型選擇為數(shù)值類型。系統(tǒng)工作時，即可通過實時數(shù)據(jù)庫采集設(shè)備的溫度測量值。1.1.2用戶窗口組態(tài)控制系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)自檢，指示燈亮起后控制系統(tǒng)啟動。組態(tài)過程不再贅述，在此簡要介紹功能的使用方式1.加熱器的停止及恢復(fù)：加熱器一般在三種情況下會停止工作，一種是由于自動控制系統(tǒng)切換主副水箱，第二種是由于人工手動干預(yù)關(guān)閉加熱器，而第三種是控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)自動停止加熱器的運行。當(dāng)加熱器停止后需再次啟動時，首先應(yīng)確認(rèn)各種參數(shù)、狀態(tài)均正常，其次將報警信號復(fù)位，最后啟動控制系統(tǒng)。2.水泵的運行:水泵的工作可以由控制系統(tǒng)自動確定，也可以手動啟動和停止。控制系統(tǒng)的當(dāng)前工作狀態(tài)可以通過配置界面中的手動/自動操作開關(guān)鍵來改變。選擇手動操作時，可以使用觸摸屏上水泵的啟停開關(guān)。此時，水泵的工作狀態(tài)、電壓和電流參數(shù)會顯示在屏幕上，以判斷運行是否正常。3.報警操作:當(dāng)控制系統(tǒng)正常運行時，警報燈顯示為綠色，蜂鳴器靜默。當(dāng)熱水控制系統(tǒng)發(fā)生異常，警報燈處于紅色閃爍狀態(tài)并伴有蜂鳴聲，與此同時控制系統(tǒng)也會停止工作。當(dāng)異常狀態(tài)消除并按下復(fù)位按鈕后，蜂鳴器停止鳴叫，報警燈不再閃爍。系統(tǒng)加電后，可通過試驗按鈕確定報警功能的正常運行。4.觸摸屏操作；當(dāng)熱水控制系統(tǒng)正常運行時，觸摸屏界面如圖所示。軟件分為三個區(qū)域