1课程设计目的
随着科学技术的发展，现代过程工业规模加大，复杂程度变高，对产品的质量要求更加严格，以及相应的系统安全问题，管理与控制一体化问题等，越来越突出，因此想要满足这些要求，解决这些问题，是不能仅仅只依靠简单的控制系统的，故引入更为复杂、更为先进的控制系统是十分必要的。由于采用复杂控制系统的装置或对象都是工厂中的重要装置或关键岗位，因此需要予以特别的重视。串级控制系统是所有复杂控制系统中应用最多的一种，当要求被控变量的误差范围很小，简单控制系统不能满足要求时，可考虑采用串级控制系统。
组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用；能实现实时现场监控，能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表；它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。应用组态技术，是现代工业控制的必然趋势。
本次课程设计是在对组态软件学习的基础上，结合实验室设备及其控制器的类型，应用组态软件(组态王)开发上位机监控系统。根据监控系统的设计方案，开发了用于人机交互的主监控画面和各子系统的监控画面,并且通过组态王的“设备配置向导”定义外部设备，使上位机和下位机(PLC、变频器)之间实现了通信，还在此基础上，使用数据改变命令语言实现了上位机和PLC间的自定义协议，另外，编写控制程序，实现了一阶液位单闭环监控系统的仿真调试。除此，还介绍了监控系统的其他功能，如：用户权限配置，参数设定功能，报表及保存功能，数据的曲线显示和查询功能。
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2课程设计题目描述和要求
2.1主要内容
综合运用自动控制理论、计算机控制技术、过程控制系统等专业课程知识，在浙江求是高级过程控制实验台上进行流量单闭环计算机监控系统设计。系统包含上位机、下位机、实际流量控制对象等部分。使用组态王6.51工业组态软件，自主设计并开发上位机监控界面，使用RS232转RS485接口进行上位机与下位机串口连接。下位机使用厦门宇光AI系列现场智能调节器。
2.2 设计功能要求
要求使用组态王6.51工业组态软件，在浙江求是综合过程控制实验台上自行设计流量单闭环计算机监控系统。系统包括上位机监控界面设计，主要实现用户密码登陆，控制变量实时显示，控制流程动态显示，变量实时趋势曲线，变量历史趋势曲线，变量历史数据查询，自动生成变量历史数据表格等功能。在下位机上使用PID控制算法进行流量单闭环定值控制（液位流量串级控制），自行整定PID控制参数。
2.3组态王软件简介
亚控科技的产品，国产的众多监控组态软件中应用较为广泛的一个产品。它是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。 “组态王” 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，是全中文界面的组态软件。组态王具有在“组态王工程浏览器”查看工程的各个组成部分、完成构造数据库、定义外部设备等功能。工程浏览器调用画面制作系统MAKE和画面运行系统VIEW来完成画面的开发和运行。
应用程序的开发环境是MAKE。在这个环境中需要完成设计画面、动画连接等工作。MAKE具有先进完善的图形生成功能；能合理地抽象控制对象的特性；对变量报警、过程记录、趋势曲线、安全防范等重要功能都有简单的操作办法。VIEW是“组态
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王”软件的实时运行环境，在MAKE中建立的图形画面只有在VIEW中才能运行。VIEW从工业控制对象中采集数据，并记录在实时数据库中。它还有把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视的功能，并生成历史数据文件。
“组态王”外部设备是第一台下位机，在开发过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接过程。在运行期间，组态王通过这些外部设备和驱动程序交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。每一个驱动程序都是一个COM对象的方式使驱动和组态王构成一个如图2-1所示的完整的系统，使系统有很强的扩展性也保证了运行系统的高效率。
2-1组态王构成图
3设计方案
3.1设计课题 一阶液位的串级控制系统框图如图3-1所示 D2PID设定1PID设定2D1流量液位主参数调节阀SPPVPV2流量变送器QH液位变送器 3-1液位串级控制系统框图 3
3.2系统设计
1 建立组态王新工程
首先为工程指定工作目录(或工程路径)。组态王用工作目录表示工程，不同的工程应置于不同的目录下。通过工程管理器完成新工程的创建，创建的具体图像如图3-2所示。
3-2工程创建图
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2 创建组态画面
利用组态王提供的绘图工具箱，结合现场设备的布局和外观，创建组态画面，以抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备，液位单闭环如图3-3所示。
3-3液位单闭环图
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