组态王在工业锅炉吹灰系统中的应用

关键词：组态王;吹灰器;压力调节阀;输水阀

　　随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展，人们对自动化监控系统的需求越来越大，要求越来越高。一方面要求界面简单明了、宜于操作、数据采集实时性好以及高可靠监控性，同时还要求开发周期短，系统便于更改、扩充、升级。工控组态软件正是符合这些要求而在工业领域得到广泛应用。工程技术人员在组态软件的平台上，充分利用各种控制软件包，可高效快速的开发出符合应用要求的各种控制系统。组态王拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，简单易学，在工业控制中应用广泛，下面介绍利用组态王kingview6.01组成工业锅炉吹灰监控和数据采集系统的步骤、调试方法等。

1 锅炉吹灰监控和数据采集系统的组成

　　锅炉吹灰监控和数据采集系统由吹灰系统（包括吹灰器、进汽电动阀、压力调节阀、输水阀等组成）、PLC、微机等组成。其中吹灰器、进汽电动阀门、减压阀、输水阀是现场运行设备，是本系统的执行机构;PLC控制吹灰器、进汽电动阀门、减压阀、输水阀的运行;微机进行实时数据采集和监控。其中吹灰系统的工作流程如图1所示。

图1 吹灰系统工作流程

2 系统设计的步骤

　　本系统的设计包括系统间的硬件连接、吹灰程序的编写、监控软件的制作。在进行调试前，保证现场设备的接线正确是进行调试的前提;而手动调试（或谓单体调试）是进行程控调试的前提。现场接线环境复杂，应注意接线工艺，保证线缆接触良好无虚连接。同时要注意控制线与信号线、强电线与弱电线的布局排列，防止相互干扰。手动调试时，注意根据PLC的I/O地址进行合理分配，保证吹灰设备按照要求顺序运行。由于前面两方面的工作在许多工业控制过程中论述的很多，下面着重说明监控软件的制作。在本系统中，我们使用北京亚控公司开发的工业控制软件-kingview6.01组态王，利用此软件设计工业锅炉吹灰监控和数据采集系统，主要工作包括进行设备配置、设计图形界面、建构数据库、建立动画连接和调试运行等方面。

　　2.1 设备配置

　　设备配置就是完成与组态王通讯的设备的设置。组态王依靠它大量的设备驱动程序可以实现与大多数现场设备之间的通讯。在本系统中是PLC与组态王之间的通讯，这些驱动程序已包含在组态王的设备驱动程序库中，因此只需将PLC的生产厂家。设备名称和通讯方式等填入相应对话框中即可。

　　2.2 设计图形界面

　　图形界面用于模拟工业现场实际设备和环境，本系统图形界面设计的任务就是绘制工业锅炉吹灰系统仿真界面。主界面中包含进汽电动阀1台、蒸汽压力调节阀1台、输水阀12台、短吹灰器62台、长吹灰器20台、蒸汽压力显示、蒸汽温度显示、自动/手动切换按钮、手动控制按钮、自动控制按钮和急停按钮等组成。制作时要结合使用组态王内部图库和工具箱，同时注意采用一些其他技巧使图形更加逼真、生动，且要注意合理布局，使界面全而不乱、多而不杂，使用户感觉操作方便和高效，视觉感到舒适和自然，且符合工业现场惯例。例如，可以采用动画闪烁的方式使阀门在开或关过程中按照不同的颜色进行闪烁，开到位或关到位后则固定为对应的设定颜色（一般：由关到开为绿色闪烁，开到位为绿色，由开到关为红色闪烁，关到位为红色）。

　　2.3 建构数据库

　　数据是用来描述工控对象的各种属性，组态王定义的各种变量构成数据词典，其中不需要与其他应用程序交换数据的变量称为内存变量。而与其他应用程序交换数据的变量称为I/O变量。从下位机采集来的数据、发送给下位机的数据或指令，比如“手动控制按钮、急停按钮”等变量都需要设置为I/O变量。在组态王系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会按照一定的时延周期自动写入远程应用程序;每当远程应用程序中的值改变时，组态王系统中的I/O变量值也会以一定的时延周期自动更新。

　　使用实时数据库对各种测量参数、输出值、报警数据等进行记录显示;历史数据库对各个进入历史库的点进行周期保存。本系统中，数据库包括KingView系统数据库及用户数据库。系统数据库由实时数据库和历史数据库组成。实时数据库组态主要对各数据库点进行逐点定义其名称、测量值、运行时间、报警特性、报警条件等;历史数据库组态主要定义各个进入历史数据库的点的保存周期。

　　用户数据库由KingView通过DDE的方式与Access相连。通过KingView提供的SQL访问管理器模块生成所需要的各种表格模板、记录体，在脚本语言中使用KingView函数与Windows 2000“ODBC数据源（32位）”中的Access数据库即可以DDE方式连接。

　　2.4 建立动画连接

　　动画连接是指在画面的图形对象与数据词典的数据变量之间建立一种关系，当变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来;或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值，以实现图形界面与对象间的双向控制。本系统的动画连接包含吹灰器的动作模拟，阀门开启的色标变化、按钮的操作等。将窗口中的图形对象与实时数据库中的数据变量建立连接并进行适当设置，窗口即可随数据变量的改变完成诸如：阀门开/关闪烁、吹灰器推进/缩回等动作。

　　2.5 调试与运行

　　调试的目的是检查系统仿真界面与实际的吹灰系统间的双向通讯功能，以及实际的控制效果，看是否能满足工作流程的要求，并保证系统安全可靠的运行。

　　调试过程中，有时会出现一些故障，需要排除。例如，无法设置变量：可能是因为组态王的I/O变量的点数不够;通讯失败：可能是串行通讯口的设置有错;程序流程没走完就中止：可能是因为控制流程的逻辑不当造成的。

3 系统统性能评价

　　3.1 人机界面友好，因使用动态显示工作过程，并有友好提示，使工作难度大大降低。

　　3.2 工作安全可靠，容错性强。在系统中，使用大量的互锁控制，并对各种超限、及误操作进行自动保护，各种警示齐全。将系统不安全因素降到最低。

　　3.3 完整的数据记录。不管是报警信息还是测试数据信息，都提供了合理的查询管理方式，便于以后的分析和使用。

　　3.4 合理的用户权限设置。避免闲杂人员的对系统的误操作及不同用户对系统的合理使用。

4 总结

　　在工业锅炉吹灰监控和数据采集系统开发过程中，以KingView作为开发平台，充分利用了组态软件的资源，合理规划，明显缩短设计周期，提高了工作效率，从而大大降低开发成本。系统界面直观友好，对工作流程进行提示及各种警戒与处理齐全，确保了系统的安全稳定性。但又必须指出，KingView处理的“实时性”有待进一步开发与提高，在需高速处理情况下，数据采集的时延及脚本语言轮询的时延限制了系统的高速反应性能.

参考文献：

　　[1] 组态王KingView6.01使用手册[Z]，北京亚控自动化软件科技有限公司，2002。

　　[2] 林金星,潘丰. 种子罐的微机智能控制系统[J].工业仪表与自动化装置，2003（2）：22～24。

　　[3] 徐月华，汪仁煌.组态王在电梯监控系统中的应用.微计算机信息（测控自动化），2003（10）。