摘要：本文主要介紹世紀星組態(tài)軟件及其基于世紀星開發(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)過程、組態(tài)軟件的運行環(huán)境及在此運行環(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、擴展性強等優(yōu)點。
1 引言
組態(tài)軟件是在工業(yè)自動化領(lǐng)域興起的一種新型的軟件開發(fā)工具，開發(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用軟件的開發(fā)工作。在過程控制實驗裝置中，要實現(xiàn)鍋爐液位控制，以往采用儀表作為調(diào)節(jié)器，該儀表通過儀表面板的按鍵來改變參數(shù)值，沒有實時數(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，利用世紀星組態(tài)軟件開發(fā)了鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)，采用計算機采集、處理數(shù)據(jù)。根據(jù)世紀星的鍋爐液位實時曲線輸出，用滑動輸入塊改變參數(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、可擴展性強。
2 世紀星組態(tài)軟件
世紀星組態(tài)軟件是一套基于Windows95/98/NT/XP操作系統(tǒng)，可用來快速生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件包，它能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、流程控制、動畫顯示、報警和安全機制、趨勢曲線、報表輸出等功能，是幫助用戶解決工程實際問題的完整方案和操作工具。該軟件具有多任務、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)動構(gòu)件、動畫構(gòu)件，用戶可隨時方便地擴充系統(tǒng)的功能。
世紀星組態(tài)軟件系統(tǒng)包括開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境兩大部分，用戶所有的組態(tài)配置過程都是在組態(tài)環(huán)境中進行的。運行系統(tǒng)按照開發(fā)環(huán)境中的組態(tài)方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標和功能。目前，世紀星組態(tài)軟件已經(jīng)在石油、化工、電力等多種工程領(lǐng)域獲得成功的應用。
3 系統(tǒng)的硬件組成
鍋爐的給水、出水流量的測量采用LDG-S型電磁流量計和LDZ-4B型電磁流量轉(zhuǎn)換器配套使用，將流量信號轉(zhuǎn)化為4-20mA的電流信號；將鍋爐的液位、管道進水的壓力通過PK2AAAA型壓力變送器轉(zhuǎn)化為4-20mA的電流信號；同時QSVP-64K型電動調(diào)節(jié)閥反饋回閥位置的4-20mA電流信號，這些信號經(jīng)過程控制實驗臺上的精密電阻（250Ω）轉(zhuǎn)換為1-5V電壓信號后傳給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位字長的計數(shù)/定時器，以及1MHz的基準時鐘。由于QOVP-64K型電動調(diào)節(jié)閥輸入為4-20mA電流信號，故板卡輸出4-20mA電流信號給電動調(diào)節(jié)閥。
計算機對采樣數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)控制算法，用計算機輸出的控制量控制電動調(diào)節(jié)閥的位置來改變鍋爐的進水流量，從而實現(xiàn)鍋爐液位實時監(jiān)控。打印機將鍋爐液位實時曲線圖、系統(tǒng)日報表輸出，以便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。
4 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計及實現(xiàn)
4.1系統(tǒng)的組態(tài)。在選擇好相應硬件設(shè)備后，用世紀星組態(tài)軟件對該系統(tǒng)進行組態(tài)，具體組態(tài)過程如下：
1）用戶窗口組態(tài)主要用于設(shè)置工程中的人機交互界面，如系統(tǒng)的主控界面、曲線圖、動畫等，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，通過對系統(tǒng)菜單和參數(shù)的定義和設(shè)置來調(diào)度、管理這些用戶窗口的打開或關(guān)閉。
3）實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)是工程各個部分數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將世紀星工程的各個部分連成有機的整體。按照系統(tǒng)設(shè)計的實際需要，在世紀星的“變量字典”中對系統(tǒng)所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)對象的基本屬性、存盤屬性、報警屬性進行定義和設(shè)置。
4）設(shè)備構(gòu)件組態(tài)是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在通道連接窗口中，將A/D，D/A通道和實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象對應連結(jié)起來。在基本屬性窗口中，進行最大值、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 世紀星的運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標和功能。用戶通過運行環(huán)境實現(xiàn)對工程的控制。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫作為一個整體，構(gòu)成用戶應用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成后，運行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨立運行在計算機上，此后即可在運行環(huán)境中，對系統(tǒng)進行運行調(diào)試。
5 結(jié)語
世紀星組態(tài)軟件以其優(yōu)異的特性在鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)中獲得了成功的應用，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)瀏覽、實時和歷史數(shù)據(jù)趨勢顯示等功能，達到了預期的對實驗裝置的改造目的。相對原有的儀表調(diào)節(jié)器，該監(jiān)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，同時可方便地通過硬、軟件的擴充，實現(xiàn)鍋爐的溫度、流量等控制，即擴展性強。該監(jiān)控系統(tǒng)對提高工業(yè)鍋爐房的微機化自動控制，具有一定的參考價值，值得推廣和應用。