集散控制课程设计Word文件下载.docx
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在蒸汽不断做功的过程中,蒸汽压力和温度不断降低,最后排入凝汽器并被冷却水冷却,凝结成水。
凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧,给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器,经过加热后的热水打入锅炉,再过热器中把水已经加热到过热的蒸汽,送至汽轮机做功,这样周而复始不断的做功。
在汽水系统中的蒸汽和凝结水,由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备,这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象,这些现象都会或多或少地造成水的损失,因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水,这些补给水一般都补入除氧器中。
2.2.汽水系统
汽水系统流程如图2-2所示,包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。
水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽,经过热器进一步加热,成为具有规定压力和温度的过热蒸汽,然后经过管道送入汽轮机。
在汽轮机中,蒸汽不断膨胀,高速流动,冲击汽轮机的转子,以额定转速(3000r/min)旋转,将热能转换成机械能,带动与汽轮机同轴的发电机发电。
在膨胀过程中,蒸汽的压力和温度不断降低。
蒸汽做功后从汽轮机下部排出。
排出的蒸汽称为乏汽,它排入凝汽器。
在凝汽器中,汽轮机的乏汽被冷却水冷却,凝结成水。
凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器,提高水温并除去水中的氧(以防止腐蚀炉管等),再由给水泵进一步升压,然后进入高压加热器,回到锅炉,完成水—蒸汽—水的循环。
给水泵以后的凝结水称为给水。
汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失,因此,必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。
补给水进入除氧器,同凝结水一块由给水泵打入锅炉。
2.3,电气系统
电气系统如图2-3所示,包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。
发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化,其电压一般在10~20kV之间,电流可达数千安至20kA。
因此,发电机发出的电,一般由主变压器升高电压后,经变电站高压电气设备和输电线送往电网。
极少部分电,通过厂用变压器降低电压后,经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。
发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机(备用励磁机)、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。
发电是由副励磁机(永磁机)发出高频电流,副励磁机发出的电流经过励磁盘整流,再送到主励磁机,主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子,当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流,强大的电流通过发电机出线分两路,一路送至厂用电变压器,另一路则送到SF6高压断路器,由SF6高压断路器送至电网。
三,运用组态王软件设计
本次尝试编程主要要完成两个任务:
㈠如何建立一个新工程及设计实验内容(水位控制)的画面。
㈡定义动画变量,进行动画连接让画面动起来。
首先我们对组态王软件大概的做以了解:
组态王软件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MicrosoftWindowsXP/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。
组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。
工程管理器:
工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理,对已有工程进行搜索、
添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。
工程浏览器:
工程浏览器是一个工程开发设计工具,用于创建监控画面、监控的设备及
相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。
运行系统:
工程运行界面,从采集设备中获得通讯数据,并依据工程浏览器的动画设计
显示动态画面,实现人与控制设备的交互操作。
3.1,建立新工程及设计实验内容(水位控制)的画面
当我们在组态环境软件中建立一个新工程,并在所建工程里边设计水位控制的画面,我们首要考虑的任务是将所建立的工程保存到特定位置,以便以后方便操作。
此时我们在双击桌面我的电脑在弹出的菜单中选择D盘,在D盘中新建文件夹201110,在201110文件夹中新建自己的学号12,再在所建文件夹12里新建实验Y,此后我们所有的操作任务存于特定的文件夹。
3.2,新建工程
①双击组态环境软件,进入组态环境。
②单击任务栏中的文件选择新建工程菜单项,再重复单击任务栏中的文件选择工程另存为,在弹出的菜单中将文件名改为水位控制,选择D盘存到合适位置,即我们新建Y的实验。
3.3,设计画面
3.3.1,主干流程动画
①在组态平台上选择用户窗口单击新建工程。
选择工作台上弹出的窗口0,单击窗口属性。
②将用户窗口属性设置里面的窗口名称及窗口标题均改为水位控制,窗口位置改为最大化显示,其余不变单击确认。
③选择刚创建的水位控制用户窗口单击动画组态,在弹出的页面中设计水位控制的画面。
在设计之前我们首先要对所用到的图形对象进行了解并将其找出,本次试验我们所用到的所有图形对象在任务栏里边的工具箱中,只需单击工具条中的工具箱打开动画工具箱,选择水位控制所需要的各种图形。
所有的图形对象放置在用户窗口中,是构成用户应用系统图形界面的最小应用单元,MCGS中的图形对象包括图元对象、图符对象和动画构件三种类型,不同类型的图形对象有不同的属性,所能完成的功能也各不相同。
那么我们开始在组建好的动画组态里设计水位控制工程又分有以下步骤:
①在动画工具箱中单击图标
,图标
用于把当前用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中。
②在弹出的菜单栏中首先选择阀44和阀58,图标分别为:
阀44即水位控制里的出水阀阀58即水位控制工程里的调节阀
③单击步骤①里的图标选择泵项,选择泵40即我们工程里所用的水泵。
图标为
④单击步骤①里的图标选择储藏罐,选择罐17即工程里的水罐1,图标为:
选择罐53,即水位控制工程里的水罐2,图标为:
本次实验流动的水是由动画工具箱中的流动块构件制作成的。
⑤选中工具箱内的流动块动画构件
,移动鼠标至窗口的预定位置(鼠标的光标变为十字形状),点击一下鼠标左键,移动鼠标,在鼠标光标后形成一道虚线,拖动一定距离后,点击鼠标左键,生成一段流动块。
再拖动鼠标(可沿原来方向,也可垂直原来方向),生成下一段流动块。
当用户想结束绘制时,双击鼠标左键即可。
当我们想修改流动块时,先选中流动块(流动块周围出现选中标志:
白色小方块),鼠标指针指向小方块,按住左键不放,拖动鼠标,就可调整流动块的形状。
⑥用工具箱中的图标
,分别对阀、罐进行文字注释。
制作文字框图建立文字框:
打开工具箱,选择工具箱内的标签按钮
,鼠标的光标变为十字形,在窗口任何位置拖拽鼠标,拉出一个一定大小的矩形。
建立矩形框后,光标在其内闪烁可直接输入水位控制系统演示工程文字,按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下文字输入过程结束。
如果想改变矩形内的文字,先选中文字标签按回车键或空格键,光标显示在文字起始位置,即可进行文字的修改。
设置框图颜色设定文字框颜色:
选中文字框,按工具条上的
(填充色)按钮,设定文字框的背景颜色(设为无填充色);
按
(线色)按钮改变文字框的线颜色(设为没有边线)。
设定的结果是,不显示框图,只显示文字。
(字符字体)按钮改变文字字体和大小。
(字符颜色)按钮,改变文字颜色(为蓝色)。
此时我们的工程主干已经完成,其效果图如图所示:
3.3.2,报警动画
当有报警产生时,我们可以用提示灯显示,具体操作如下:
在用户窗口中选中水位控制双击进入,单击工具箱中的插入元件
图标,进入对象元件库管理,从指示灯中选取如图:
调整大小放在适当位置。
作为液位1的报警指示,
作为液位2的报警指示。
3.3.3,旋转仪表及滑动输入器
旋转仪表及滑动输入器在我们工具栏中直接可以找到,直接单击工具栏中的旋转仪表和百分比填充项,图形对象如下:
(1)旋转仪表
(2)百分比填充
此时我们不难发现它和工程要求里的不同,我们只需右键其图形对象选择属性对其进行修改达到我们水位控制工程所要求的,其效果图如下:
上图所示的液位输入框和报警显示亦均是工具箱中所对应的对象图标中,直接点击就可获得。
此时整个工程将已全部完成,其整体效果图如下:
3.4,定义动画变量动画连接
3.4.1,定义动画变量
实时数据库是工程的数据交换和数据处理中心。
数据变量是构成实时数据库的基本单元,建立实时数据库的过程也即是定义数据变量的过程。
定义数据变量的内容主要包括:
指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围,确定与数据变量存盘相关的参数,下面介绍水位控制系统数据变量的定义步骤。
分析变量名称:
下表列出了样例工程中与动画和设备控制相关的变量名称。
变量名称类型注释
水泵开关型控制水泵启动、停止的变量
调节阀开关型控制调节阀打开、关闭的变量
出水阀开关型控制出水阀打开、关闭的变量
液位1数值型水罐1的水位高度,用来控制1#水罐水位的变化
液位2数值型水罐2的水位高度,用来控制2#水罐水位的变化
液位1上限数值型用来在运行环境下设定水罐1的上限报警值
液位1下限数值型用来在运行环境下设定水罐1的下限报警值
液位2上限数值型用来在运行环境下设定水罐2的上限报警值
液位2下限数值型用来在运行环境下设定水罐2的下限报警值
液位组组对象用于历史数据、历史曲线、报表输出等功能构件
①鼠标点击工作台的实时数据库窗口标签,进入实时数据库窗口页。
按新增对象按钮,在窗口的数据变量列表中,增加新的数据变量,多次按该按钮,则增加多个数据变量,系统缺省定义的名称为Data1、Data2、Data3等
②选中变量,按对象属性按钮或双击选中变量,则打开对象属性设置窗口。
指定名称类型:
在窗口的数据变量列表中,用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称,并指定类型,在注释栏中输入变量注释文字。
③在基本属性中,对象名称为:
液位1;
对象类型为:
数值;
其它不变。
液位组变量属性设置,在基本属性中,对象名称为:
液位组;
组对象;
在存盘属性中,数据对象值的存盘选中定时存盘,存盘周期设为5秒。
在组对象成员中选择液位1,液位2。
设置如下:
水泵、调节阀、出水阀三个开关型变量,属性设置只要把对象名称改为:
水泵、调节阀、出水阀;
对象类型选中开关,其它属性不变。
3.4.2,动画连接
由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的,需要对这些图形对象进行动画设计,真实地描述外界对象的状态变化,达到过程实时监控的目的。
MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接,并设置相应的动画属性。
在系统运行过程中,图形对象的外观和状态特征,由数据对象的实时采集值驱动,从而实现了图形的动画效果。
在用户窗口中,双击水位控制窗口进入,选中水罐1双击,则弹出单元属性设置窗口。
选中折线,则会出现
,单击
则进入动画组态属性设置窗口,改为图一所示,其它属性不变。
设置好后,按确定,再按确定,变量连接成功。
对于水罐2,只需要把液位2改为液位1;
最大变化百分比100,对应的表达式的值由10改为6即可。
在用户窗口中,双击水位控制窗口进入,选中调节阀双击,则弹出单元属性设置窗口。
选中组合图符,则会出现,单击则进入动画组态属性设置窗口,改为图2其它属性不变。
水泵属性设置跟调节阀属性设置一样。
图一图二
出水阀属性设置,我们可以在属性设置中调入其它属性,其最终设置如下:
在用户窗口中,双击水位控制窗口进入,选中水泵右侧的流动块双击,则弹出流动块构件属性设置窗口。
水罐1右侧的流动块与水罐2右侧的流动块在流动块构件属性设置窗口中,只需要把表达式相应改为:
调节阀=1,对应图符不可见;
出水阀=1,对应图符可见即可,其他均不变。
按上图所示修改,其它属性不变。
调节阀=1,出水阀=1
即可,如下图:
到此动画连接我们已经做好了,让我们先让工程运行起来,看看我们自己的劳动成果。
在运行之前我们需要做一下设置。
在用户窗口中选中水位控制,单击鼠标右键,点击设置为启动窗口,这样工程运行后会自动进入水位控制窗口。
在菜单项文件中选进入运行环境¡
或直接按F5或直接按工具条中图标,都可以进入运行环境。
这时我们看见的画面并不能动,移动鼠标到水泵、调节阀、出水阀上面的红色部分,会出现一只小手,单击一下红色部分变为绿色,同时流动块相应地运动起来。
但水罐仍没有变化,这是由于我们没有信号输入,也没有人为地改变其值。
我们现在可以用如下方法改变其值,使水罐动起来。
①在工具箱中选中滑动输入器图标,当鼠标变为十后,拖动鼠标到适当大小,然后双击进入属性设置,设置其正确参数。
②在滑动输入器构件属性设置的操作属性中,把对应数据对象的名称改为:
液位1,可以通过单击图标,到库中选,自己输入也可;
滑块在最右边时对应的值为:
10。
③在滑动输入器构件属性设置的基本属性中,在滑块指向中选中指向左(上)其它不变。
④在滑动输入器构件属性设置的刻度与标注属性中,把主划线数目改为:
5,即能被10整除,其它不变。
这时再按F5或直接按工具条中图标,进入运行环境后,可以通过拉动滑动输入器而使水罐中的液面动起来。
为了能准确了解,水罐1、水罐2的值,我们可以用数字显示其值,具体操作如下:
在工具箱中单击标签图标,调整大小放在水罐下面,双击进行属性设置
⑤现场一般都有仪表显示,如果需要在动画界面中模拟现场的仪表运行状态,在MCGS组态软件中实现并不难,操作步骤如下:
在工具箱中单击旋转仪表图标,调整大小放在水罐下面,双击进行属性这时再直接按工具条中图标,进入运行环境后,可以通过拉动滑动输入器使整个画面动起来。
在菜单项文件中选进入运行环境或直接按F5或直接按工具条中图标,都可以进入运行环境。
这时我们看见的画面并不能动,移动鼠标到水泵、调节阀、出水阀上面的红色部分,会出现一只小手,单击一下,红色部分变为绿色,同时流动块相应地运动起来。
我们现在可以用如下方法改变其值,使水罐自己动起来。
①在工具箱中选中滑动输入器图标,当鼠标变为十后,拖动鼠标到适当大小,然后双击进入属性设置,具体操作如下图所示,以液位1为例:
在滑动输入器构件属性设置的基本属性中,在滑块指向中选中指向左(上),其它不变。
③在滑动输入器构件属性设置的刻度与标注属性中,把主划线数目改为:
这时您再按F5或直接按工具条中图标,进入运行环境后,可以通过拉动滑动输入器而使水罐中的液面动起来。
如下图所示:
四,课程设计体会
这次课程设计为期两周,第一周参观6号楼电力仿真中心,虽然我们已经学过火力发厂的相关知识,但缺少直观的认识,所以能有这样一次机会,对我们回顾电机、电路,电力系统的相关知识是非常有帮助的。
仿真中心的老师耐心、详细的讲解了电厂的主要工作过程,演示了并网的操作过程,我们从中受益匪浅。
第二周我们自行学习组态王软件的相关知识,并尝试运用组态王软件编制实际系统,这让我们的自主能动性得到了充分发挥,而且锻炼了我们查阅资料、小组讨论等自学合作能力。
整个课程设计的核心是集散控制的思想,我们体会并尝试将其运用到实际模型当中。
总之,这次课程实际收获颇丰。
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