组态王液位控制实例讲义.ppt

学习项目5 • 学习项目5 • 用IPC和组态王实现水箱水位监控系统 • 内容提要 • 本章通过水位监控系统实例学习采用Kingview组态软件 、IPC和PLC构成计算机控制系统的方法 • 首先提出系统控制要求，然后对水位对象进行分析，确 定了控制方案之后进行了接口部件的选型，确定使用 凌华牛顿系列的ND-6018智能模块和三菱FX2N-48MR PLC作为I/O接口设备，并根据其接线端子定义画出系 统接线图最后详细介绍了用Kingview进行监控画面制 作、监控程序编写与调试的方法 学习项目5 •5.1 水箱水位监控系统的方案设计 •5.1.1 水箱水位监控系统的控制要求 •水位监控系统组成如图5.1所示水箱通过一台水泵（Pump）和相应进水 管道为水箱供水，水箱出水管道连接到多个用户，为用户提供水源为了 保持水压的相对稳定，要求水箱的水位（Liquid Level）在合适的范围内 水箱水位有两个报警限，分别是上限和下限已知水箱高30m，上限为 26m，下限为1m •监控要求如下： •（1）进行水位控制：如果水位低于下限，则水泵工作，为水箱进水；水 位上升到上限，则关闭水泵 •（2）进行水位实时监测与显示。

•（3）报表输出：生成水位参数的实时报表和历史报表，供显示和打印 •（4）曲线显示：生成水位参数的实时趋势曲线和历史趋势曲线 图5.1 水位监控系统 学习项目5 •5.1.2 水箱水位监控系统对象分析 •由于用户用水量随时可能变化，造成水箱水位随之改变，应该采用 闭环形式随时检测水位变化并实时调整供水量此外，水位控制范 围1~26m，范围较宽，控制品质要求较低，故可采用水位过低时接 通水泵；水位过高时断开水泵的位式控制算法 •用图形描述以上控制规律，如图5.2所示图5.3是水箱用水量从0突 然变化为100%时，按照以上控制算法进行控制得到的水位变化曲 线 图5.2 带中间区的位式控制算法 图5.3 罐2出水量阶跃变化情况下H2控制结果 水箱用水量阶跃扰动下系统工作过程如下： （1）系统刚开始工作时水位H=0，由于H1m，水泵接通，开始上水，H逐 渐增加，直到水位达到上限，H≥26m时，水泵关断 （2）用水阀打开后H逐渐下降，H1m后，水泵再次接通，由于进水量大于 出水量，H重新上升，H≥26m后进水阀关断之后H下降，不断重复本过程 学习项目5 •总结：被控对象——水箱被控参数——水箱水位H。

控制目标— —使H保持在1～26m范围控制变量——水泵的通断控制算法— —带中间区的位式控制算法 •5.1.3 水箱水位监控系统初方案制订 •水位监控系统方框图如图5.4所示水位经检测后通过输入接口送计 算机，计算机根据水位高低发出控制命令，控制命令通过输出接口 作用到水泵上，实现水位的闭环控制 图5.4 水箱水位监控系统方框图一 学习项目5 •5.2 水箱水位监控系统的软、硬件设备选型与电路设计 •5.2.1 命令输入设备选型 •本系统命令有：启动、停止、手动、自动本系统采用直接在计算 机上输入命令 •5.2.2 传感器和变送器选型 •仅就控制而言，本系统采用带中间区的位式控制算法，水位检测使 用简单的水位开关即可当水位达到限位值时，水位开关动作但 考虑到水位实时监测的要求，需要选择模拟量输出的水位传感器 在这里选用与项目3相同的DBYG型压力变送器 •5.2.3 执行器选型 •本系统水泵参数如下： •型号：25SG-10-30口径：25mm流量：10m3/h扬程：30m 效率：60% •功率：1.5kW电压：～380V，50Hz转数：2800r/min •5.2.4 I/O接口设备选型 •1．储液罐系统I/O点基本情况 •水箱水位系统的I/O点见表5.1，共有1个AI，1个DO。

学习项目5 •2．水箱水位系统的I/O设备选择 •选择凌华公司牛顿系列（Nudam）的ND-6018智能模块作为输入接 口设备，接收压力变送器输出代表水位高低的4~20mA电流信号 •选择三菱公司的FX2-48MR型PLC作为输出接口设备，输出IPC的 控制命令，控制水泵的通断 •ND-6018是凌华科技（中国）有限公司生产的8通道模拟量输入模 块其外观和接线端子定义如图5.5所示 图5.5 ND-6018模拟量输入模块外观及接线端子定义 学习项目5 •5.2.6 其他器件的选型 •1．通信模块的选型 •ND-6018模块将输入的模拟量转换为串行数字信号，此信号为RS- 485标准为了能够与计算机的RS-232串行口沟通，在ND-6018和计 算机之间需要一个RS-485到RS-232的转换模块在凌华牛顿系列中 ND-6520具有此功能其外观及端子定义如图5.6所示 图5.6 ND-6520转换模块（RS-485到RS-232）外观及接线端子定义 2．配电器选型 配电器的作用有3个： （1）为两线制变送器提供24V电源（本系统为DBYG-4000A/STXX2 型扩散硅压力变送器） （2）接收变送器输出的4~20mA电流信号，转换为1~5V后送下一个 接收装置（本系统为ND-6018）。

学习项目5 •（3）将变送器输出信号与下一级信号接收装置（本系统为ND- 6018）进行电气隔离 •可选择DFP-2100型配电器，其外观和接线端子定义如图5.7所示 A部分为变送器信号输入端子组，其中1、2为第I路变送器输入端子 ，3、4为第II路变送器输入端子B部分为电源供应和输出端子组， 其中11、12为DC24V供电输入端，1、2为第I路变送器电压输出端 子，3、4为第I路变送器电流输出端子，5、6为第II路变送器电压输 出端子，7、8为第II路变送器电流输出端子 图5.7 DFP-2100配电器外观及接线端子定义 学习项目5 •5.2.7 水箱水位监控系统方框图和电路接线图绘制 •1．水位监控系统方框图 •选定I/O设备后更详尽的水位监控系统方框图如图5.8所示 图5.8 水箱水位监控系统方框图二 2．FX2N-48MR与水位及计算机的连接电路图 （1）水箱水位监控系统I/O分配见表5.2 学习项目5 •（2）系统接线图如图5.9所示 图5.9 水位系统接线图 5.3 水箱水位监控软件的设计与调试 5.3.1 工程的建立 （1）单击桌面“组态王”图标，或“开始”→“程序”→“组态王6.0”→“组态 王”，此时出现“组态王工程管理器”窗口。

（2）在“组态王工程管理器”窗口中单击“新建”按钮（或者单击“文件” 菜单下面的“新建工程”菜单项），出现“新建工程向导之一”窗口 学习项目5 •（3）单击“下一步”按钮，在“新建工程向导之二”窗口中的文本框中 直接输入或用“浏览”方式确定工程路径 •（4）单击“下一步”按钮，在出现的“新建工程向导之三”窗口中输入“ 工程名称”为“水箱水位监控系统” •（5）单击“完成”按钮，在出现的 “是否将新建的工程设置为组态王 当前工程”对话框中单击“是”按钮，完成工程的建立 •（6）此时，组态王在指定路径下出现了一个“水箱水位监控系统”项 目名，如图5.10所示，以后所进行的组态工作的所有数据都将存储 在这个目录中 图5.10 工程管理器中的水位监控系统 学习项目5 •5.3.2 变量的定义 •1．变量分配 •根据表5.1，需要建立1个模拟量输入变量和1个数字量输出变量， 实现与ND-6018模块和PLC的数据交换 •2．变量定义步骤 •（1）建立“水位”变量 •① 单击“数据库”大纲项下面的“数据词典”成员名，然后在目录内容 显示区中双击“新建”图标，出现“定义变量”窗口，在“基本属性”页中 输入变量名“水位”，变量类型设置为“内存实数”，最大值：30。

•② 单击“报警定义”选项卡，设置高报警限为26m，低报警限为1m •③ 单击“记录和安全区”选项卡，单击选中“数据变化记录”单选按钮 ，并设置变化灵敏为0.05，也就是说水位每变化5cm进行一次历史 数据记录最后单击“确定”按钮，完成了第一个变量“水位”的建立， 如图5.11所示 学习项目5 图5.11 建立“水位”变量 （2）建立“水泵运行” 变量 ① 在目录内容显示区 中双击“新建”图标，再 次出现“定义变量”窗口 ，将变量名设置为“水 泵运行”，变量类型设 置为“内存离散”，初始 值为“关”，如图5.12所 示 ② 单击“记录和安全区” 选项卡，单击选中“数 据变化记录”单选按钮 ，再单击“确定”按钮， 完成“水泵运行”变量的 设置 学习项目5 图5.12 建立“水泵运行”变量 与“水位”变量类似，为了能进行模拟调试，先将I/O离散型变量“水泵运 行”设置为内存离散型变量 （3）其他变量的定义为了能够在程序中生成报表，对每小时的水位 情况进行报表打印输出，需要建立24个内存实数变量，存储24个小时 整点时的水位数值 建立水位0～24变量的方法是： 在目录内容显示区中双击“新建”图标，出现“定义变量”对话框，将变量 名设置为“水位0”，变量类型设置为“内存实数”，最大值设置为30。

选 中“保存数值”复选框，再单击“确定”按钮，则“水位0”变量被定义完毕 其他23个内存实数变量的定义方法类似，只是变量名分别为“水位1”、“ 水位2”、……、“水位23”，如图5.13所示 学习项目5 图5.13 建立其他内存变量 5.3.3 画面的设计与编辑 1．新建画面 （1）在工程浏览器的工程目录显示区中单击“文件”大纲项下面的“画 面”成员名，然后在目录内容显示区中双击“新建”图标，出现“新画面” 对话框 （2）在“画面名称”旁边的编辑框中输入“水位监控系统主画面”，大 小可变，如图5.14（a）所示，单击“确定”按钮，则返回工程浏览器 ，可看到在目录内容显示区中增加了“水位监控系统主画面”图标 （3）双击此图标，即进入了组态王开发系统，并且已经打开了“水 位监控系统”主画面制作完毕的主画面如图5.14（b）所示 学习项目5 （a） （b） 图5.14 水位监控系统主画面 2．画面制作 （1）利用文本工具、字体工具、调色板工具输入文本 （2）利用按钮工具制作按钮水位监控系统中要发出系统启动和系统 停止这两个命令，可以通过两个按钮来完成，如图5.16所示。

单击“工具箱”中的“按钮”工具 ，然后将鼠标移动到画面上的合适位置 ，拉出一个合适大小的方框，然后右键单击这个按钮，在弹出的菜单中 单击“字符串替换”菜单项，弹出“按钮属性”对话框，在“按钮文本”编辑框 中输入“系统启动”，再单击“确定”按钮，则“系统启动”按钮制作完成用 同样方法可以制作出“系统停止”按钮 学习项目5 •（3）利用图库绘制“指示灯”单击“图库”→“打开图库”菜单项（或 者按下键盘上的F2键），出现“图库管理器”窗口，如图5.17所示 选中“指示灯”类别中的左起第六个指示灯，双击之后，将鼠标移动 到画面上适当的位置并单击，则指示灯出现在画面上，用鼠标将它 的大小调整合适后，即完成了“指示灯”的绘制这里用“指示灯”指 示系统是处于运行状态还是处于停止状态 图5.16 修改按钮文本 图5.17 从图库中取出“指示灯” 学习项目5 •（4）“水源”的绘制在“工具箱”中单击“显示线型”按钮 ，在出现的“ 线型”窗口中单击第一排左起第三个按钮，即选中虚线，然后单击“工具 箱”中的“直线”按钮，并用鼠标在画面的适当位置拉出4根水平线，如图 5.18所示，即完成了“水源”的绘制。

•（5）“水泵”的绘制按F2键打开图库后，选中“泵”中的左起第三种水泵 ，如图5.19所示，双击后将鼠标移动到画面适当位置单击，则“水泵”出 现在画面上，用鼠标将其大小调整到合适，即完成了“水泵”的绘制 图5.18 选择直线的线形 图5.19 从图库中取出“水泵” （6）“水箱”的绘制按F2键打开图。