火电厂水源地自动监控系统(上位机).docx

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1、火电厂水源地自动监控系统(上位机)摘要：火电厂用水主要是锅炉用水和冷凝循环用水，可靠的电厂供水水源对火电厂的经济运行至关重要，采用微机对供水水源进行监控是十分必要的。本次设计应用MCGS作为上位机的设计软件对火电厂水源地进行组态监控。图形界面设计分为两局部完成，即图形编辑和动画连接。下位机采用西门子公司的S7-200可编程控制器和430通用变频器通过RS-485总线与上位机建立通讯。详细介绍了上位机对下位机的控制过程，通过编写P1.C程序实现上位机对水泵的远程开停控制，并且接收现场的采集数据，将出水管压力、流量、电机电流、温度等实时数据显示在上位机；程序以在实验室调通，在CPU224模块上仿真

2、模拟出上位机对八台水泵的控制过程；频率设定值由上位机以远程方式通过设置变频器的参数值给定。关键字：上位机；P1.C；通讯；控制Watersourcesp1.aceoftherma1.powerstationtheremotemonitorsystem(Themonitoringcomputer)Abstract：Thewaterusedfortherma1.powerp1.antisdividedintotwoways,boi1.erwaterandcondensingcirc1.ewater.There1.iab1.ewatersourcesprovidedfortherma1.powers

3、tationisveryimportantfortheeconomyrunningofthetherma1.powerp1.ant.Withthedeve1.opmentofnetworktechno1.ogy,thecomputersareusedinvariousindustria1.fie1.ds,sousingmicrocomputertomonitorthewatersupp1.yisnecessary.Thecontentofthispaperisaboutconfigurationmonitorforwatersourcesp1.aceoftherma1.powerstation

4、byMCGSandthemonitoringaspectsarethefo1.1.owings:Thedesignofgraphica1.interfaceisdividedintotwoparts:graphicseditingandanimationconnecting.Thisdesignisadaptedthat:usingthesupervisedcomputerwithSIEMENSS7-200seriesprogrammab1.econtro1.1.er,and430frequencychangeoftransducerforeachpumpofRS-485.Thispaperw

5、i1.1.giveadetai1.introductionaboutthecommunicationbetweenthemonitoringcomputerandP1.C,inc1.udingthedesignofsoftwareandhardware.Theana1.ogueparametersinc1.udethedigitsdisp1.ayoftheeightpumps,thatarepressure,f1.owrate,frequency,e1.ectricity,andsoon.Theeightpumpswhicharecontro1.1.edasturnonorturnoffbyC

6、PU224.Keywords:Themonitoringcomputer；P1.C；Communication；Contro1.正文：1 .引言火电厂是国民经济开展不可缺少的重要部门，保证火电厂可靠稳定的运行有十分重要的意义。随着工业控制系统的不断开展，靠打来了解和判断处理故障已经不能及时掌握运行状况和指挥处理运行障碍，要跟上网络开展步伐，就必须软、硬件结合健全和完善网络监控系统。本次课题的设计任务就是应用上位机来完成火电厂水源地各个元素进行实时监控。1. 2水源地的监控对象本次设计主要是针对水源井取水过程进行监控，这是第一个重点，水泵是火电厂水源地最为重要的设备，它的运行正常与否直接关系火电

7、厂的持续发电。所以对于水泵有如下约束关系：设定状态反应状态电机电流流量信号结论运行运行有有正常运行运行有无流量传感异常运行运行无有电流传感异常运行运行无无电机故障运行停止有有状态反应异常运行停止有无状态反应、流量传感异常运行停止无有状态反应、电流传感异常运行停止无无状态未执行停止停止无无正常表1现场水泵相关数据间的约束关系本次设计的第二个重点，就是P1.C与上位计算机之间的通信问题。P1.C系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统开展的需要，各P1.C系统或远程1/0模块按功

8、能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理的分布式网络系统。2 .火电厂水源地自动监控系统2.1 主界面设计本次设计主要是对火电厂水源地状况进行监控，总共有八台泵，要在上位机的画面上控制每台泵的启动和停止，监控的对象包括八台泵的出口压力、流量、变频器的频率变化。记录开关信号（0或非0）的数据对象称为开关型数据对象，通常与外部设备的数字量输入输出通道连接，用来表示某一设备当前所处的状态。开关型数据对象也用于表示MCGS中某一对象的状态，如对应于一个图形对象的可见度状态。开关型数据对象没有工程单位、最大值和最小值属性，没有限值报警属性，只有状态报警属性。本次设计中水泵的启停就定义为

9、开关量。在对数据对象设置完成后，下一步就要进入动画组态。本次设计的最终效果图如下图2.1主界面曲线的变化中发现数据的变化规律。因此,通过中央控制室的主界面，系统可以实时监控水源地设备现场的运行情况。界面中有八台水泵，抽出的水通过管道（界面中的流动快就表示管道）进入沉淀池进行沉淀处理，在进入消毒间除去水体中的杂质，然后进入蓄水池准备送入电厂进行生产。在主控室中通过水泵旁边的按钮可以直接实现对水泵设备的启停控制。控制流程如2.7图，水泵上的白色空格可以显示现场压力值。通过分析处理现场采集到的实时数据，可以及时的对现场设备进行监控，可以大大的改善现场工人的工作条件，提高现场生产的管理水平，节约本钱，

10、必然会取得更好的经济效益，同时几乎可以实现无人车间的自动化控制，为实现全厂自动化打下扎实地根底。水池水位的报警显示图如下：图2.2水池的报警显示趋势曲线在实际生产过程中，对实时数据、历史数据的查看、分析是不可缺少的工作，但对大量数据仅做定量的分析还远远不够，必须根据大量的数据信息，绘制出趋势曲线，从趋势趋势曲线处理在工控系统中成为一个非常重要的局部。本次设计需要对泵的出口压力、流量、变频器的频率进行实时监控，并且能够在中央控制室里对这些量设置初值，同时应用实时曲线进行实时监控。具体设置如下：图2.3压力、潦量、转速实时曲线通过对压力值、流量值、频率值进行实时观测，可以及时的了解现场数据的变化，

11、并且及时的做出相应的动作以防事故的发生3下位机介绍3.1 西门子S7-200端子接线设计CPU224模块I/O总点数为24点（14/10点），可带7个扩展模块；用户程序存储器容量为4K字；内置高速计数器，具有PID控制的功能；有2个高速脉冲输出端和1个RS-485通讯口；具有PP1.通讯协议、MP1.通讯协议和自由口协议的通讯能力。控制接线图设计S7-200P1.C用来对水泵进行控制，将水泵的运行状况反映在上位机中，西门子S7-200端子接线图如下:上位机通过PP1.电缆对输出端进行访问，通过程序对数据进行读写，模块中输出端Q0.0至Q07对应八台水泵的运行状态，扩展模块输入端分别接电流、压力

12、、温度、流量等模拟量，用来送入上位机显示。3.3 P1.C程序设计上位机要采集数据是通过程序实现的，通过PPI通讯协议采用主从式的通讯方式对V变量存放器进行读写，一次读写操作的步骤包括：首先上位机发出读写命令，P1.C作出接收正确的响应，上位机接到此响应那么发出确认申请命令，P1.C那么完成正确的读写响应，回应给上位机数据。这样收发两次数据，完成一次数据的读写。P1.C梯形图如下：以上程序，是读写P1.C的VB变量区的程序，利用PP1.协议还可以读写S7-200P1.C中的各种类型数据，包括I、Q、SkM.T、C、S等数据类型，能够直接读出以上变量中的位、字节、字、双字等，其中读位变量时，是读

13、取该位所在的字节值，然后上位机自动识别出该位的值。3.4 西门子430通用变频器介绍上位机除了对水泵的远程开停控制和对现场数据的采集以外，还要给变频器设置频率值。上位机通过设置变频器功能码月K定义端口，如附表下面是上位机读取变频器数据的参数说明：参数号参数值说明07002变频器通过数字量控制P10005变频器频率设定来源于COM联路的USS设定P10800电动机运行的最小频率P108250电动机运行的最大频率P0731变频器故障指示R0063只读频率实际值4MCGS与设备之间的通讯设计由于S7-200P1.C系列P1.C的型号不同，设备地址的范围不同，所以对于某一型号设备的地址范围，需要查看相

14、关硬件手册。地址的设定可通过编程软件STEP7-MicroWIN来实现。串口设备的参数选择设置如下：串口端口号，P1.C与计算机连接的是串口1.那么选择“0-C0M1”，串口端口号是P1.C与计算机实际的连接端口；通信波特率按照实际设定为9600：数据位3-8位；停止位1位；数据校验方式为偶校验；数据采集方式为异步采集，其它设置：初始工作状态为1一启动（默认），最小采集周期是运行时，MCGS对设备进行操作的时间周期，单位为ms,一般在静态测量时设为100Onis,在快速测量时设为200ms。本次设计的目的就是要对设备现场做实时监控，所以上位机必须要与各个设备连接才能实现控制，关键就在于与P1.

15、C的连接是否正确。4.2硬件连接利用PC/PP1电缆可以将计算机（组态软件）和S7-200P1.C连接起来，PC/PPI电缆连接计算机的一端为RS-232接口，连接P1.C的一端为RS-485接口，计算机（组态软件）与P1.C的连接步骤如下：D通过PC/PP1电缆上的DP1.开关，选择计算机（组态软件）与P1.C通讯的波特率的波特率为9600；2）把PC/PP1电缆的RS-232端连接到计算机的串行通讯口（COM口）；3）把PC/PP1电缆的RS-485端连接到P1.C的通讯口0或通讯口1。参考文献：1李全利.可编程控制器及其网络系统的综合应用技术.北京：机械工业出版社，20052刘光起.电器控制与P1.C.北京：煤炭工业出版社，2005.3蔡行健.深入浅出西门子S7-200P1.C.北京：北京航空航天大学出版社，2003.4方承远.工厂电气控制技术.北京：机械工业出版社，1998.5汪晓平.可编程控制器系统开发实例导航.北京：人民邮电出版社，2005.6张新薇，陈旭东等编著.集散系统及系统开放.北京：机械工业出版社，20057刘美俊.通用变频器应用技术.福州：福建科技出版社，200489汤涌涛，宋明