基于组态软件Intouch的空压机试验控制设计盐工文档格式.docx
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这些优势主要体现在：
PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已相当成熟；
由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；
PC的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的互操作性强；
基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。
在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。
虽然目前国内对于组态软件还缺乏权威的定义，但可以做一个描述性的定义：
组态软件是使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。
对应于原有的HMI（人机接口软件，humanmachineinterface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。
在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；
或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。
组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能构建一套最适合自己的应用系统。
1.1.2组态软件的结构划分
目前绝大数工控组态软件都可运行在WindowsNT/2000/XP环境下，界面友好，易于操作。
自动化工程设计师首先利用系统的开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，生成目标应用程序，并最终将目标程序在系统运行环境中投入实时运行，完成一个工程项目。
以使用软件的工作阶段来划分，也可以说是按照系统环境划分，从总体结构上讲，组态软件一般都是由系统开发环境（或称组态环境）和系统运行环境两大部分构成。
系统开发环境是自动化工程设计师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，既组态结果，供系统运行环境运行时使用。
系统运行环境将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行。
系统运行环境根据工程界面上图元的动画连接实时更新图形画面，将现场工程运行状况以组态图形的方式显示出来。
有些工控组态软件虽然系统组成上包含多种部件，但就其功能结构来说均可以认为是组态环境与运行环境的统合。
维系组态环境与运行环境的纽带是实时数据库。
1.1.3组态软件的组态内容
组态软件的使用者是自动化工程设计人员，组态软件的主要目的是使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程的源代码，因此在设计组态软件时应充分了解自动化工程设计人员的基本要求，并加以总结提炼、重点集中解决共性问题。
如何与采集、控制设备间进行数据交换；
处理数据报警及系统报警；
存储历史数据并支持历史数据的查询；
各类报表的生成和打印输出；
为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求；
具有与第三方程序的接口，方便数据共享等问题。
为了形成一个适合于某具体应用的DCS系统，组态软件要针对该具体应用进行一系列定义，在工程师站，组态软件要做的组态定义有：
（1）系统硬件配置
定义确定系统硬件，包括系统中各个站的数量、每个站的网络参数、各个现场I/O站的I/0量配置（如各种I/0模块的数量、是否冗余、与主控单元的连接方式等）以及各个站的功能定义等。
（2）实时数据库的定义
实时数据库是整个现场控制软件系统的中心环节。
实时数据库的定义包括对现场物理I/0点的定义和中间变量点的定义。
实时数据库在系统的运行过程中不断刷新，它的内容直接反映了现场控制站所控对象的运行状况。
从各信道采集来的资料，以及网络上传来的资料都存储在实时数据库中，当其它模块需要资料时，可直接到实时数据库中去取。
（3）历史数据库的定义
历史数据库定义主要包括：
要进入历史数据库的实时数据；
历时数据存储的周期；
各个数据在历史数据库中的保存时间以及对历史数据库进行转储的时间周期等内容。
（4）控制回路的定义
控制回路定义就是利用某种方法将适当的控制算法功能模块连接起来，以完成特定的控制功能，需要确定的主要内容包括：
确定控制目标系统、控制方法、控制周期；
定义与控制相关的控制变量、控制参数等。
1.2Intouch组态软件介绍
1.2.1组态软件Intouch概述
InTouch组态软件是Wonderware公司的专业自动化软件，用来实现工业生产过程监控系统的可视化、监控、操作和管理功能。
为工程师提供了一种易用的通用开发环境、灵活的体系结构和广泛的功能，使工程师能快速地建立、测试和部署连接和传递实时信息的自动化应用，是一个开放的、可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力，具有在线组态、实时和历史趋势、数据采集和处理、灵活的用户定义报表、报警和管理、可扩展的组态向导等InTouch应用足够的灵活，可以确保InTouch应用程序满足客户目前的需求，并可根据将来的需求进行扩展，同时还能保留原来的工程投资和成果。
这些通用的InTouch应用程序可以从移动设备、客户端、计算机节点、以及通过Internet进行访问。
此外，InTouchHMI具备相当的开放性和可扩展性，提供了无与伦比的连接功能，可以同行业内的广泛的自动化设备相连接。
1.2.2Intouch的系统结构
Intouch总体结构由开发环境、数据服务、驱动程序库和运行环境构成。
●开发环境：
是一个工程开发设计工具，用于创建监控虚拟现实场景（图页）、监控的设备及相关变量、动画连接、设定运行系统配置等的系统组态。
●数据服务：
作为数据处理的核心，用于根据开发环境的设计进行与硬件设备通讯的调度和数据的加工处理以及网络的传输。
●驱动程序库：
负责与外部设备的数据信息交换，每一种通讯驱动程序支持相应类型的外部硬件设备。
●运行环境：
运行界面。
从数据服务获得通讯数据，并依据由开发环境的动画设计显示动画画面，实现人与控制设备的交互操作。
Intouch组态体系结构如图1-1所示：
图1-1Intouch组态体系结构
1.2.3组态软件的特点：
（1）延续性和可扩充性，用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改即可方便地完成软件的更新和升级；
（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，用户不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；
（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I／ODriver、开放式的数据库和画面制作工具。
就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。
第二章：
空压机试验介绍
空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
2.1空压机试验的主要用途
空压机试验台用于对安装在重庆轻轨车上的日本NABCO公司生产的HS10-4型空气压缩机进行性能试验。
也可用于空气压缩机维修后进行磨合试验和性能试验。
2.2空压机的工作条件和技术参数
工作条件：
工作环境温度:
室内-10℃～40℃。
工作环境相对湿度:
工作环境的相对湿度40℃时（20～85）％RH。
安装海拔高度:
≤1000m。
工作电源：
工作电源为交流三相，工作电压为342V～410V,工作频率为45Hz～55Hz，具有保护接地线（PE）。
电源容量：
≮10kVA
空压机试验主要技术参数：
a）输入电源：
三相AC380V/50Hz15kVA
b）输出三相变频电源：
15kVA/12kW0～100Hz
c）输出直流电源：
110V±
10％3A
d）储气罐容量：
100L
e）储气罐最大压力：
1.58MPa
f）储气罐最高温度：
150℃
g）工业控制计算机：
P42.0/40G/256M/CD/15”液晶
h）测试方式：
手动测试/自动测试
i）机组保护：
排气温度高、排气压力高、润滑油压低
j）设备保护：
稳压气罐、储气罐压力过压、输入电压过压欠压、短路、过载等。
2.3空压机试验检测内容
空压机试验台的可进行的试验项目有磨合试验、泄漏试验、排量测试、超负荷试验、保护装置整定等。
试验项目
测试参数
关键指标
磨合试验
人工检测
按制定阶梯型转速-时间曲线控制电机
转速调整范围0~1700r/min
最大阶梯数≤8级
时间控制精度±
10s
转速控制精度±
5%
泄漏试验
储气罐压力
时间
管路系统的总泄漏：
所有气阀完全关闭，达到气压0.9MPa，经3分钟后储气罐压力不低于0.89MPa
排气量测试
排气温度
排气压力
储气罐温度
空压机组转速控制误差±
1%
稳压气罐压力控制误差±
5％
储气罐总容积误差±
2％
管路系统总泄漏≤3L/min
负载试验和超负荷试验
稳压气罐最大压力900kPa
保护装置保护值整定
人工
同负载试验和超负荷试验
2.4空压机的电路原理
本试验的电气原理图如图2-1所示
图2-1空压机试验电气原理图
2.5门机的气路的原理
本次设计中的图形配置和气路安排都是按照门机试验气路原理图来完成的，门机试验气路原理图如图2-2所示：
图2-2空压机试验气路原理图
第三章：
硬件系统
本论文涉及的空压机试验中主要的硬件及设备有，空压机试验台、SWP系列智能仪表、现场的各种传感器、RS-232/RS-485接口转换器以及PC机。
由于本论文做的设计没有实际的测试对象，只能用电动机转速和热电阻分别作为信号输入，电动机机组测试发电机输出电信号作为压力表输入（通过变频器改变转速），热电阻作为温度表输入。
下面就用到的几种主要的硬件作介绍。
3.1SWP系列智能仪表介绍
3.1.1SWP系列智能仪表主要功能及用途
SWP系列显示控制仪适用于各种温度、压力、液位、速度、长度等的测量显示和控制。
采用微处理器进行数学运算，可对各种非线性信号进行高精度的线性矫正。
SWP系列智能测量显示控制仪向用户开放了所有内部设定参数，使用更为简单、方便。
真正做到低价格、高性能。
SWP系列显示控制仪向用户开启了仪表内部参数（包括输入类型、运算方式、输出参数、通讯参数等）的设定界面。
SWP系列显示控制仪可切换输入多种分度号。
采用先进的无跳线技术，更改输入分度号时，不用更改跳线或开关。
整个仪表改型过程不需断电，只需设定仪表的分度号及相关参数，即可在线完成输入分度号的更改。
SWP系列显示控制仪支持多机通讯，具有多种标准串行双向通讯功能，可选择多种通讯接口方式（如RS-232C、RS-485、RS-422等），通讯波特率300～9600bps仪表内部参数自由设定。
可与各种带串行输入输出的设备（如电脑、可编程控制器、PLC等）进行通讯，构成智能管理系统。
配用SWP系列数据采集器和基于WINDOWS’9X平台的全中文SWP工控组态软件，可方便的实现多台仪表与上位机进行联网管理。
主要特点:
测量值零点迁移功能.测量值增益放大功能
冷端补偿值零点迁移功能.冷端补偿增益放大功能
变送输出值零点迁移功能.变送输出值增益放大功能
清晰明确的测量值显示高清晰LED数字显示测量值
高亮度光柱测量值显示
支持多机网络通讯,通讯协议可任意自由设定
独特的全开放式用户自设定界面
3.1.2SWP-S803型压力仪表
1.仪表型号及技术参数。
本次使用的仪表的型号为：
SWP-S803-82-12-HL-P型号说明如表：
2.主要技术参数：
（1）SWP系列显示控制仪主要技术参数：
输入信号模拟量热电偶：
标准热电偶——B、S、K、.E、J、T、WRe等
电阻：
标准热电阻——Pt10、Pt100、Cu50等远传压力电阻
电流：
0～10mA、4～20mA、0～20mA等—输入阻抗≤250kΩ
电压：
0～5V、1～5V等——输入阻抗≥250kΩ
表3-1型号说明
型号
代码
说明
SWP-
外形特征
S
竖式
外形尺寸
8
80X160mm
控制作用
03
三位式控制
通讯方式
8
RS-485
输出方式
2
4～20mA模拟量
输入类型
12
第一报警方式
H
上限报警
第二报警方式
L
下限报警
馈电输出
P
DC24V馈电输出
测量范围-1999～9999
测量精度0.2%FS±
1字或0.5%FS±
1字
分辨率1、0.1、0.01或0.001字
温度补偿0～50℃
显示方式.-1999～9999测量值显示
.-1999～9999设定值显示
.0～100%测量值光柱显示
.发光二极管工作状态显示
光柱精度光柱显示精度为1%
控制方式位式ON/OFF带回差
输出信号模拟量输出DC0～10mA（负载能力≤750Ω）
DC4～20mA（负载能力≤500Ω）
DC0～5V（输出能力≤250Ω）
DC1～5V（输出能力≤250Ω）
开关量输出继电器控制输出——继电器ON/OFF带回差。
触点容量：
AC220V/3A；
DC24V/6A（阻性负载）
可控硅控制输出——SCR（可控硅过零触发脉冲）输出，可触发可控硅：
400V/100A
固态继电器输出——SSR（固态继电器控制信号）输出，6～24V/30mA（电压不可调）
通讯输出接口方式——标准串行双向通信接口：
RS-485、RS-232C、RS-422等
波特率——300～9600bps内部自由设定
馈电输出DC24V，负载能力≤30mA
控制方式可选择1～4限控制，LED指示。
控制方式为继电器ON/OFF带回差（用户可自由设定）
控制精度±
报警方式可选择1～4限报警，LED指示。
报警精度±
温度补偿0～50℃数字式温度自动补偿
参数设定·
面板轻触式按键数字设定
·
参数设定值断电后永久保存
参数设定值密码锁定保护方式
输入回路断线报警（热电偶或电阻输入时），继电器输出状态LED指示
输入超/欠量程报警
电源欠压自动复位
工作异常自动复位（WatchDog）
联机通讯通讯接口为二线制、三线制或四线制（如RS-232C、RS-485、RS-422等），亦可由用户特殊要求，波特率300～9600bps可由仪表内部参数自由设定。
接口和主机采用光电隔离，通讯距离可达1.2公里。
系统采用主——从通讯方式，整个控制回路只需一根二（三、四）芯电缆（依据实际通讯方式而定），即可实现与上位机通讯，上位微机可呼叫用户设定的仪表设备号，随时调用各台仪表的现场数据，并可进行仪表内部参数设定，配用SWP数据采集器和SWP工控组态软件，可实现多台SWP仪表与一台或多台微机进行联机通讯。
使用环境环境温度0～50℃
相对湿度≤85RH·
避免强腐蚀气体
供电电压常规型·
AC220V+10-15%（50Hz±
2Hz）线性电源供电
特殊型·
AC90～260V——开关电源供电
DC24V±
2V——开关电源供电功耗
≤5W（AC220V线性电源供电）
≤4W（AC90～265V开关电源供电）
≤4W（DC24V开关电源供电）
结构标准卡入式
重量·
420g（AC220V线性电源供电）
260g（开关电源供电）
3.1.3开机自检流程流程图
从开机自检的过程中我们可以了解到仪表的当前内部参数，当然也可以进行修改。
本次试验中就要对该仪表进行相应的改变，如：
将设备号DE设置为01，将分度号P设为1，波特率bT设置为2即1200bps，设置完后再改变CLK的值将参数进行锁定。
开机自检流程流程图如图3-1：
图3-1开机自检流程图
3.2RS232与RS485总线及接口转换器
3.2.1计算机通信
计算机的通信可分为数据各位同时传送的并行通信方式和数据各位依次传送的串行通信方式。
并行通信是使用几条数据线，将数据分段同时进行传输，传输速度快，信息率高。
以计算机的字长，通常是8位、16位或32位为传输单位，一次传送一个字长的数据适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换。
串行通信时数据是一位一位按顺序传送的，只用很少几根通信线，串行传输的速率低，但传输的距离可以很长，因此串行适用于长距离而速率要求不高的场合。
从通信双方信息的交互方式看，串行通信方式可以分为以下3种：
1）单工通信。
只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
2）半双工通信。
通信双方都可以发送（接收）信息，但不能同时双向发送。
半双工通信线路简单，有两条通信线就可以了，这种方式得到了广泛的应用。
3）全双工通信。
通信双方可以同时发送和接收数据，双方的发送和接收装置同时工作。
全双工通信的效率最高，但控制相对复杂一些，系统造价也较高，通信线至少需要三条。
串行通信中，传输速率用每秒钟传送的位数（位/秒）来表示，称为波特率（bps，用b/s表示）。
常用的标准波特率有300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s和19200b/s等。
串行通信又分为两大类：
同步串行通信和异步串行通信。
同步通信：
同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。
异步通信：
异步通信是一种很常用的通信方式。
异步通信是以帧作为发送单位的，在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。
发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。
异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率
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