基于组态软件的锅炉温度监控

基于组态软件的锅炉温度监控系统设计1摘要本次设计以力控组态软件实时监控锅炉温度控制系统为背景，主要内容是用西门子S7-200PLC和北京三维力控科技公司的全中文工控组态软件ForceControl6.1设计锅炉温度监控系统。本文首先说明了自己对锅炉的认识并对锅炉的控制系统做了简单的介绍，然后又对西门子S7-200PLC做了介绍，其中重点阐述了S7-200PLC外观、技术数据、通讯方式、硬件接线图。对于软件部分，首先对ForceControl6.1组态软件做了详细说明，介绍了如何绘制组态图和动画的连接，然后又对西门子的编程软件step7micro/win做了简单的说明，编写PLC语句表。将软件和S7-200PLC连接起来，来实现锅炉温度检测的功能，从而完成了整个毕业设计。关键词：锅炉温度，PLC，ForceControl6.1基于组态软件的锅炉温度监控系统设计2目录前言.................................................................错误!未定义书签。第1章锅炉......................................................................................41.1锅炉概述及温度控制...........................................................41.1.1锅炉概述.....................................................................41.1.2锅炉的温度控制.........................................................4第2章西门子S7-200......................................................................52.1对S7-200的认识.................................................................52.1.1S7-200概述.................................................................52.2S7-200通讯...........................................................................5第3章ForceControl6.1....................................................................63.1力控介绍...............................................................................63.1.1组态软件的概念.........................................................63.1.2力控的特点.................................................................63.2力控和S7-200的通讯..........................................................7第4章组态画面的绘制和动画连接................................................84.1组态画面的绘制...................................................................84.1.1力控集成环境.............................................................84.1.2力控组态.....................................................................94.2定义外设I/O连接..............................................................104.3定义数据库点及数据连接.................................................134.4动画连接..............................................................................14第5章PLC自由口通讯.................................................................155.1自由口通讯.........................................................................155.1.1通讯协议...................................................................155.1.2PLC程序执行............................................................155.2串口调试.............................................................................16结论..............................................................................................17参考文献..........................................................................................18基于组态软件的锅炉温度监控系统设计3前言随着我国工业的发展，组态软件是实现人机界面的好途径。我国有三维力控、组态王、通用组态等。力控监控组态软件是北京三维力控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计开发的高端产品，是三维力控全体研发工程师集体智慧的结晶，该产品主要定位于国内高端自动化市场及应用，是企业信息化的有力数据处理平台。力控组态软件在秉承力控早期产品成熟技术的基础上，对历史数据库、人机界面、I/O驱动调度等主要核心部分进行了大幅提升与改进，重新设计了其中的核心构件，力控6.1面向NET开发技术，开发过程采用了先进软件工程方法：“测试驱动开发”，产品品质将得到充分保证。与力控早期产品相比，力控6.1产品在数据处理性能、容错能力、界面容器、报表等方面产生了巨大飞跃。本文从理论上说明了一个被测物体（锅炉），PLC及计算机之间的连接，为今后走向工作岗位打下基础。基于组态软件的锅炉温度监控系统设计4第1章锅炉1.1锅炉概述及温度控制1.1.1锅炉概述锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。1.1.2锅炉的温度控制锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的在组态软件监控锅炉的正常运行下，维持汽温和汽压正常，均匀给水使锅炉保持正常水位，保持蒸汽品质合格，保证锅炉出口烟温在正常温度。在工业现场有仪器仪表可以实时的查看锅炉的工作状态，在中央控制室内用组态软件也可以实时的查看锅炉的工作状态。现场和中央控制室的双重监控可以确保锅炉安全可靠的运行。保证了工业生产的稳定、可靠、安全。基于组态软件的锅炉温度监控系统设计5第2章西门子S7-2002.1对S7-200的认识2.1.1S7-200概述S7-200是一种小型的可编程程序控制器，适用与各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价比。它有极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块等。2.2S7-200通讯PPI是西门子专为S7-200系列PLC开发的一个通讯协议。可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。波特率为9.6kbit/s，19.2kbit/s和187.5kbit/s。S7-200系列CPU上集成的编程口同时就是PPI通讯联网接口。利用PPI通讯协议进行通讯非常简单方便，只用NETR和NETW两条语句即可进行数据信号的传递，不需额外再配置模块或软件。PPI通讯网络是一个令牌传递网，在不加中继器的情况下，最多可以由31个。图2-3PPI通信6第3章ForceControl6.13.1力控介绍3.1.1组态软件的概念组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。3.1.2力控的特点方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量；高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒；强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板；提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案；支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据，支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯、支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余等多种系统冗余方式。73.2力控和S7-200的通讯力控与西门子的通讯包括PPI（一个pc串口对应一个200控制器、MODBUSRTU(标准MODBUS)、MPI、PROFIBUS、OPC。PPI：可用PPI直连电缆；也可采用西门子原装电缆，但是拨码开关要设置正确。先用MIRCOWIN设置搜索设置好200控制器的通讯参数，然后力控中直接定义设备即可。MODBUSRTU:确认MICROWIN中MODBUS指令库，主程序中设置好两个指令模块（参照力控驱动帮助。次协议采用485链路，并且只能用200控制器的PORT0，接线是3正8负。MPI/PROFIBUS：这个需要配合的硬