摘要：本文主要介紹世紀(jì)星組態(tài)軟件及其基于世紀(jì)星開(kāi)發(fā)的鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)。詳述該系統(tǒng)的硬件組成、控制方法、組態(tài)過(guò)程、組態(tài)軟件的運(yùn)行環(huán)境及在此運(yùn)行環(huán)境下控制器參數(shù)的整定。該系統(tǒng)具有界面友好、參數(shù)在線整定方便、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
1 引言
組態(tài)軟件是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域興起的一種新型的軟件開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)人員通常不需要編制具體的指令和代碼，只要利用組態(tài)軟件包中的工具，通過(guò)硬件組態(tài)（硬件配置）、數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)工作。在過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置中，要實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制，以往采用儀表作為調(diào)節(jié)器，該儀表通過(guò)儀表面板的按鍵來(lái)改變參數(shù)值，沒(méi)有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出曲線，故參數(shù)調(diào)節(jié)不方便，且系統(tǒng)的控制精度低。為了改變這種狀況，利用世紀(jì)星組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)了鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)采集、處理數(shù)據(jù)。根據(jù)世紀(jì)星的鍋爐液位實(shí)時(shí)曲線輸出，用滑動(dòng)輸入塊改變參數(shù)的值，使系統(tǒng)輸出穩(wěn)定到設(shè)定值，從而提高了工作效率。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠、界面友好、可擴(kuò)展性強(qiáng)。
2 世紀(jì)星組態(tài)軟件
世紀(jì)星組態(tài)軟件是一套基于Windows95/98/NT/XP操作系統(tǒng)，可用來(lái)快速生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件包，它能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)警和安全機(jī)制、趨勢(shì)曲線、報(bào)表輸出等功能，是幫助用戶解決工程實(shí)際問(wèn)題的完整方案和操作工具。該軟件具有多任務(wù)、多線程功能，其系統(tǒng)框架采用VC++編程，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、動(dòng)畫構(gòu)件，用戶可隨時(shí)方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)的功能。
世紀(jì)星組態(tài)軟件系統(tǒng)包括開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩大部分，用戶所有的組態(tài)配置過(guò)程都是在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行的。運(yùn)行系統(tǒng)按照開(kāi)發(fā)環(huán)境中的組態(tài)方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。目前，世紀(jì)星組態(tài)軟件已經(jīng)在石油、化工、電力等多種工程領(lǐng)域獲得成功的應(yīng)用。
3 系統(tǒng)的硬件組成
鍋爐的給水、出水流量的測(cè)量采用LDG-S型電磁流量計(jì)和LDZ-4B型電磁流量轉(zhuǎn)換器配套使用，將流量信號(hào)轉(zhuǎn)化為4-20mA的電流信號(hào)；將鍋爐的液位、管道進(jìn)水的壓力通過(guò)PK2AAAA型壓力變送器轉(zhuǎn)化為4-20mA的電流信號(hào)；同時(shí)QSVP-64K型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋回閥位置的4-20mA電流信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的精密電阻（250Ω）轉(zhuǎn)換為1-5V電壓信號(hào)后傳給A/D采集卡。
數(shù)據(jù)采集卡選擇中泰PC-6333多功能模入模出接口卡，該板卡具有12位16路單端（2路雙端）模擬量輸入，1路模擬量輸出，同時(shí)還備有6路數(shù)字量輸入和6路數(shù)字量輸出接口，3路16位字長(zhǎng)的計(jì)數(shù)/定時(shí)器，以及1MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘。由于QOVP-64K型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸入為4-20mA電流信號(hào)，故板卡輸出4-20mA電流信號(hào)給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
計(jì)算機(jī)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)控制算法，用計(jì)算機(jī)輸出的控制量控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的位置來(lái)改變鍋爐的進(jìn)水流量，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐液位實(shí)時(shí)監(jiān)控。打印機(jī)將鍋爐液位實(shí)時(shí)曲線圖、系統(tǒng)日?qǐng)?bào)表輸出，以便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
4 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
4.1系統(tǒng)的組態(tài)。在選擇好相應(yīng)硬件設(shè)備后，用世紀(jì)星組態(tài)軟件對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，具體組態(tài)過(guò)程如下：
1）用戶窗口組態(tài)主要用于設(shè)置工程中的人機(jī)交互界面，如系統(tǒng)的主控界面、曲線圖、動(dòng)畫等，如圖1所示。
圖1
2）主控窗口組態(tài)是工程的主窗口或主框架。“用戶窗口”組態(tài)完成之后，在“主控窗口”中，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)菜單和參數(shù)的定義和設(shè)置來(lái)調(diào)度、管理這些用戶窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。
3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)是工程各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)交換與處理中心，它將世紀(jì)星工程的各個(gè)部分連成有機(jī)的整體。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，在世紀(jì)星的“變量字典”中對(duì)系統(tǒng)所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)對(duì)象的基本屬性、存盤屬性、報(bào)警屬性進(jìn)行定義和設(shè)置。
4）設(shè)備構(gòu)件組態(tài)是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在通道連接窗口中，將A/D，D/A通道和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象對(duì)應(yīng)連結(jié)起來(lái)。在基本屬性窗口中，進(jìn)行最大值、最小值處理的AD前處理方式，以提高采集的精度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。
4.2 世紀(jì)星的運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。用戶通過(guò)運(yùn)行環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的控制。運(yùn)行環(huán)境本身沒(méi)有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)整體，構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成后，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)就可以離開(kāi)組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上，此后即可在運(yùn)行環(huán)境中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。
5 結(jié)語(yǔ)
世紀(jì)星組態(tài)軟件以其優(yōu)異的特性在鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)中獲得了成功的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示等功能，達(dá)到了預(yù)期的對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的改造目的。相對(duì)原有的儀表調(diào)節(jié)器，該監(jiān)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可方便地通過(guò)硬、軟件的擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)鍋爐的溫度、流量等控制，即擴(kuò)展性強(qiáng)。該監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)提高工業(yè)鍋爐房的微機(jī)化自動(dòng)控制，具有一定的參考價(jià)值，值得推廣和應(yīng)用。
