基于图形编程的工业控制算法仿真系统设计

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1、内蒙古科技大学实训报告实训题目：基于图形编程的工业控制算法仿真系统设计指导教师：报告人姓名：专业：控制理论与控制工程报告人学号：日期：2011年12月30日37目录目录1第一章绪论31.1本课题的研究背景和意义31.2组态软件31.2.1组态软件的特点41.2.2组态软件的功能与发展41.3本课题的研究内容5第二章总体设计方案62.1总体设计思路62.2面向对象的设计方法72.3设计所用的开发平台和工具8第三章功能模块的设计93.1IEC61131-3标准93.2功能块图（FBD－FunctionBlockDiagram）的有关内容10

2、3.3本课题中设计的功能块113.3.1功能块的类及其信息113.3.2功能块的添加133.3.3功能模块的操作过程153.3.4图形元素的存取过程173.3.5双缓冲绘图19第四章控制系统组态204.1控制组态图204.1.1控制组态图绘制过程204.1.2直线操作过程214.1.3该软件中画出的控制组态系统234.2组态编译234.3组态算法274.4控制系统结构图的运行31374.5通信下载32第五章总结35参考文献3637第一章绪论1.1本课题的研究背景和意义随着经济的发展、技术的进步，冶金、电力、化工、制药等行业的自动化应用水

3、平逐年提高，以往简单的由继电器、接触器构成的自动控制系统已经被以微控制器为核心的先进控制器器取代，具备高可靠性、强实时性、强大运算能力的先进控制器是工业企业自动化应用的核心设备。目前，工业控制中应用的控制器以PLC、工控机以及DCS工作站为主，特别是在以PLC为代表的顺序控制，以及以DCS为代表的过程控制中，梯形图、结构图为代表的图形化编程方法具有开发简单、可靠性好的突出优点，得到了广泛的应用。目前，PLC的核心技术把握在西门子、三菱等少数国外厂家的手中，一方面造价很高，另一方面其扩展性受到PLC生产厂家的限制，不利于企业特别是中小企业

4、大规模的推广和应用。而在流程工业中广泛应用的DCS系统中，其控制器一般以DCS工作站的形式提供，具有控制系统回路组态的能力，其缺点是成本较高，厂家一般提供整体解决方案，不同厂家间的异构系统难以集成。本课题提出一种先进控制器的研发方案，支持控制系统回路组态的能力，支持以结构图为代表的过程控制，类似传统DCS系统的工作站，可用于中小型过程控制系统。开发一种同时具有顺序控制和过程控制功能的先进控制器，支持图形化编程方法，具有成本低、可靠性高、计算能力强的优点。该控制器的研发将为工业企业的自动化应用提供一种低成本的解决方案，可以一定程度上替代造

5、价高昂的PLC等控制器，具有广阔的应用前景。工程中普遍使用的组态软件在进行控制组态时，控制策略基本都需要自动化工程技术人员通过编写相应的程序代码来完成，而且多数组态软件都不提供控制策略的仿真功能，不利于工程人员的组态工作。尤其是系统调试时，必须在控制室现场进行，由于不能直接查看各算法模块的输出结果，也就不能直观的了解控制策略的控制性能，显然不利于降低调试成本和降低工艺投放风险。因此，有必要开发人机界面友好、操作简单方便、组态灵活，且支持仿真的控制组态软件。1.2组态软件组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即Super

6、visory37ControlandDataAcquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，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。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTUSystem,RemoteTerminalUnit)。1.2.1组态软件的特点组态软件在国内是一个约定俗成的概念，

7、并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。“监控（SupervisoryControl）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理　　　组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系统

8、)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上