兰州理工大学毕业设计说明书
监控组态软件投入运行后,操作人员可以在它的支持下完成以下任务: (1)查看生产现场的实时数据库及流程画面; (2)自动打印各种实时/历史数据报表; (3)自由浏览各个实时/历史趋势画面; (4)及时得到并处理各种过程报警和系统报警;
(5)在需要时,人为干预生产过程,修改生产过程参数和状态; (6)与管理部门的计算机互连,为管理部门提供生产的实时数据。 在本文的远程监控系统设计中采用了国产工控组态软件“Fameview”作为系统开发的人机界面。
3.1.3 Fameview组态软件简介
Fameview组态软件是北京杰控公司集多年PLC工程应用和服务经验,基于Windows 2000/XP/2003操作平台,独立研制开发的工业数据监控管理软件。运行稳定、速度快、简单易用、功能强大、扩展性好,能为用户提供经济完善的自动化解决方案。被成功应用于冶金、机场、地铁、化工、电力、配电、环保、筑路、核辐照、烟草、啤酒、铁路、煤炭、楼宇、水处理、锅炉、码头输送等行业。
经过许多超大规模项目磨练,及在多个行业普遍应用,已经成为运行稳定、通讯快速、功能强大、使用简单的组态软件,具有能与国外进口软件相媲美的性能。 自开发初期,便撇弃了当时流行的Windows95/98操作平台,而以Windows NT作为开发平台,全部代码采用VC++进行编写,并自然过度到Windows 2000/2003/XP/Vista平台,纯32位代码,多任务系统,保证了软件系统内核的先进和稳定,无内存泄露,长期稳定运行,被誉为“不会死机”的组态软件。始终把可编程控制器(PLC)作为适用对象,定位于自动化应用中高端,设计设备数据表概念,对数据进行批量和并行处理,通讯速度和稳定性倍受赞誉。除提供设备通讯、运行数据库、画面、报警、历史数据等基本功能外,还提供简单实用的数据库连接、数据配方、数据服务、转发服务、报表、双机冗余、变量组、全局变量、web发布等增强功能,许多棘手问题,总能迎刃而解。
1、Fameview组态软件的特点:
(1)Fameview软件最适合工业PLC应用, (2)面向设备数据表的监控,
(3)真正的VB Script编译脚本(高级用户自由编程), (4)灵活简单的数据存储、报表和数据分析(制作报表方便),
(5)具有特色的画面编程技术(漫游、透明位图、静态图形转位图等), (6)集成灵活的可扩展功能块(CA块、FB块),
21
兰州理工大学毕业设计说明书
(7)集成GSM手机短信、GPRS、CDMA、宽带、ADSL数据处理和报警, (8)网络服务器、串口服务器、ADSL动态IP服务器、短信数据服务, (9)通讯速度快、画面刷新快(每幅画面上百个位图), (10)灵活的用户管理(级别可到按钮), (11)集成视频监控、远程调试,
(12)OEM定制(为行业定制、VC二次开发)。 2、Fameview组态软件内部结构(如图3-2):
数据扫描处理器fmDataScanerfmDevTable设备数据表画面显示运行数据库fmRunDatabase变量报警fmDataServers数据服务数据报表fmDbLinks数据库连接SQLServerfmDevDriver设备驱动程序配方应用历史存档网络数据服务系统信息串口数据服务ADSL数据服务控制设备控制设备控制设备SMS数据服务 图3-2 Fameview组态软件内部结构
Fameview组态软件由项目管理器、画面开发系统、运行系统这三部分组成。 (1)项目管理器是软件的核心部分和管理开发系统,它将画面制作系统中已设计的图形画面、命令语言、设备驱动程序管理、配方管理、数据报告等工程资源进行集中管理,并在一个窗口中进行树形结构排列,这种功能与Windows操作系统中的资源管理器的功能相似。
(2)画面开发系统是应用程序的集成开发坏境。工程人员在这个环境中完成界面的设计算、动画连接的定义等。画面开发系统具有先进完善的图形生成功能;数据库中有多种数据类型,能合理地抽象控制对象的特性,对数据的报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能有简单的操作办法。利用Fameview丰富的图库,用户可以大大减少设计界面的时间。
(3)画面运行系统是软件的实时运行环境,用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面,并负责数据库与I/O服务程序(数据采集组件)的数据交换。它通过实时数据库管理从一组工业控制对象采集到的各种数据,并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来,同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能,并可生成历史数据文件。
22
兰州理工大学毕业设计说明书
3.2 下位机检测部分分析
3.2.1 PCL-812PG数据采集卡
在监测和控制系统中,由于需要多通道的数据采样和指令输出,选择一款高性能的多功能数据采集卡是十分重要的。PCL-812PG是台湾“研华”公司推出的一款用于PC机的高性能、高速的多功能数据采集卡。此卡不仅性能优异,而且有完善的软件支持,使得这种卡成为工业控制和实验室应用的理想选择。
PCL-812PG是一款ISA总线的半长卡,它能够为PC/PT及其兼容系统提供五种最需要的测量和控制功能。这些功能包括:A/D转换、数字量输入、数字量输出及计算器/定时器功能。此卡有一个工业标准的12位连续转换器(HADC574)用来转换模拟输入,在DMA(直接数据存取)方式下其最大A/D采样频率可以达到30Hz;软件可编程模拟双极型输入范围:+/-5V,+/-2.5V,+/-1.25V,+/-0.625V,+/-0.3125V;A/D转换支持三种触发方式:软件触发、可编程计时器触发和外部脉冲触发,因此此卡有完善的综合性能。
在PCL-812PG的使用过程中有三种可行的软件开发方式:
(1)使用厂家提供的开发环境。PCL-812PG的开发商为该板卡提供了一个基于Windows的标准开发环境,该环境功能完善,使用方便。但其缺点是由于该环境不是一个通用的开发环境,因此该环境的通用性较差,程序不易移植,同时也使程序开发的灵活性受到一定限制;
(2)自己动手编制程序完成底层的数据采集和指令的输出。这种方法为开发者提供了最大的灵活性,但这对开发者软、硬件的水平都提出了较高的要求,不是每个使用者都可以顺利完成的;
(3)利用开发商所提供的Windows标准动态联接库文件。采用这种方法既给开发者提供了相当大的灵活性,同时开发的过程又比较方便。要对硬件设备进行底层操作,就必须安装相关的设备驱动程序,设备安装程序(DEVINST.EXE)使用户能够方便地对各I/O设备进行安装。因为设备驱动程序是基于动态联接库的形式设计的,所以用户必须使用Windows 3.1或更高版本的Windows操作系统。在Windows操作系统下运行安装工具“DEVINST.EXE”文件生成设备的初始化文件“ADVANTECH.INI”,该文件将在Windows起动时进行加载.并对相关的设备结构参数进行初始化。该文件的各字符串定义了不同设备的类型和诸如设备基地址、通讯口地址等设备信息。用户可以通过运行“DEVINST.EXE”文件,在设备参数定义对话框中输入参数值以改变这些参数,使其满足用户的需要。
PCL-812PG提供了16路12位模拟量输入、2路12位的模拟量输出、16路
23
兰州理工大学毕业设计说明书
数字量输入、16路数字量输出和一个可编程计数器/定时器,PCL-812PG外形图如3-3所示。
图3-3 PCL-812PG外形图
PCL-812PG的接口卡安装在计算机箱内的ISA扩展槽上。为了便于传感器采集的现场数据信号等对象与PCL-812PG板卡之间接线,板卡生产厂提供了相应的接线端子板,端子板可以安装在机箱外适当的地方。DO(数字量输出)通道选用16路继电器输出端子板PCLD-785,该端子板输出的触点负载为DC30V/1A、AC120V/0.5A,满足物料泵和电磁阀门的共同需要。AI(模拟量输入)通道可徐选用PCLD-880端子板。二者外形图分别如图3-4、图3-5所示。PCL-812PG与AI端子板PCLD-880之间通过37芯D型接头连接,与DO输出端子板PCLD-785之间用20芯扁平电缆连接,对象与接线端子板之间用导线连接。PCLD-78的每一个DO通道上有一个单刀双掷继电器,每个继电器对应长断、公共、常通三个触点。若计算机输出为“0”,常断端子与公共端子之间为不接通(触点断开);若计算机输出为“1”,常断端子与公共端子之间导通(触点闭合)。常通端子的情况则刚刚相反。
PCLD-880是一种为数据采集卡提供方便可靠的信号连接的整体固定接线式模拟量接线端子板。具有一对一直接信号连接、低通滤波功能、10:1电压幅值衰减、4~20mA或1~5V信号转换的特点。在本文中PCLD-880模拟量接线端子与多功能数据采集卡PCL-812PG通过37芯D型接头连接提供模拟量输入。
PCLD-785是一种为解决工业现场工控机ISA总线输出信号转换的16路继电器输出端子板。具有16单极双掷功能、LED信号指示、在线通断驱动线路、较高通断频率、将TTL/CMOS电平转换为继电器输出、整体固定接线等特点。广泛应用在工业开关控制、外部高电压继电器驱动或信号转换、声光报警控制、电机启动控制以及信号控制中。在本文中PCLD-785继电器输出端子板与多功能数据采集卡通过20芯扁平电缆连接驱动报警和泵阀信号的通断。
24
兰州理工大学毕业设计说明书
图3-4 AI通道接线端子板PCLD-880外形图
图3-5 继电器输出端子板PCLD-785外形图
3.2.2 传感器的选型
传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有对应关系的、便于应用的某些物理量的测量装置。在监控系统中作为最底层的检测设备将工业现场的各种工艺参数如温度、压力、液位、流量等物理量转变为适合于上位计算机处理的标准化电量,通过中间传输装置送到上位机进行处理。
在本文以酚醛树脂储液罐作为监控对象,检测工业现场储液罐的温度、压力、液位这三个物理量,选择传感器的型号就要以工业现场对各物理量的要求为标准。 1.温度:系统中对温度的检测范围为(0-95℃)
温度传感器选用武汉超宇测控技术有限公司生产的CY3602型温度传感器,主要技术指标如下:
(1)精度:1℃; (2)灵敏度:10mV/℃;
25