WinCC V7 中如何组态面板（Faceplate ）
1 概述及目的
1．1 概述
面板是用户在项目中作为类型而集中创建的标准化画面对象。WinCC 将面板类型保存为fpt 文件。然后，对于同一类设备用户可将面板类型作为面板实例插入过程画面中。可以在图形编辑器中编辑面板实例，其操作与编辑对象选项板中的单个对象相似。
面板类型的使用减少了所需的组态工作，因为一个面板类型可在一个画面中使用多次或者在多个画面中使用，并且可通过面板类型集中更改实例。
1．2 目的
本文将以一个电动阀画面对象为例进行组态以说明面板的组态过程。要求该阀由一个多边形、两个圆形及一条直线构成；该阀主体背景颜色与电动阀开度值关联。当开度值小于5% 时背景色为红色（表示电动阀关到位），开度值大于等于5% 且小于等于95% 时背景色为蓝色闪烁（表示电动阀正在执行开/关动作），开度值大于95% 时背景色为绿色（表示电动阀开到位）。
2 组态面板类型
2.1 创建面板类型
首先在WinCC 中打开画面编辑器，然后通过“文件”菜单> “新建面板类型”（图1 ）或通过工具栏上的“新建面板类型”按钮（图2 ）创建面板类型。然后添加画面对象并正确填写对象名称以完成电动阀的基本对象组态，画面对象如表 1 ：
图1
图2
序号对象对象名称
1 多边形Val_display3
2 圆Val_display2
3 圆Val_display1
4 线line
5 静态文本M
6 静态文本title
7 输入/输出域Val_position_val 表1
将对象进行画面排布如图 3 ，然后将面板类型保存为“ FAQ_val.FPT ”。
图3
2.2 组态对象属性
面板具有两种类型的属性及事件：
? 类型特定属性及事件
这些属性及事件只能在面板类型中更改。类型特定的属性和事件是针对单个对象的属性和事件，其不能在面板实例中进行组态。
? 实例特定属性及事件
在面板实例中组态这些属性和事件。
下图显示了类型特定属性和实例特定属性在面板实例中的使用
图4
在面板实例中，类型特定属性的更改不会自动更新。通过关闭和重新加载相应的过程画面可使实例中的更改生效。
2.2.1 组态类型特定属性
对于电动阀对象组成部分中的一些对象属性将来在实例中无需组态的即为类型特定属性，需要在类型组态中完成定义。内容包括如：阀体对象（多边形、圆）的线宽、标题文本域的字体及输入/输出域的字体及颜色等等。对这些对象属性的组态如画面编辑器中组态普通对象方法完全相同，最终结果如下图：
图5
注意：阀体（多边形Val_display3、圆Val_display2、圆Val_display1）属性“效果”中的“全局颜色方案”必须设置为“否”，如下图：
图6
2.2.2 组态实例特定属性
对于在不同面板实例中需要使用不同属性值的需要将这些属性作为开放的接口组态成为实例特定的属性。首先确定需要开放为实例特定属性如下表：对象及对象名称属性面板类型属性
标题title
文本TitleText
背景颜色TitleBackColor 字体颜色TitleForeColor
表2
点击画面编辑器中的“编辑”菜单，选择“组态面板类型”命令打开“组态面板类型”对话框，如下图：
图7
图8
接下来通过点击该对话框中的“添加属性”按钮来添加实例特定属性，按照表 2 添加11 个属性，并按照表 2 重新命名属性名称如下图：
图9
然后将单个对象的相应属性分配到实例特定属性中，如下图：
图10
属性的分配通过选中对象，然后在右方对象属性中选中相应属性，再通过鼠标拖拽的方式将属性拖拽到左方的窗口中，如图10 中的Title 的Text 属性，以此
类推，按表2 将所有独立对象的属性与实例特定属性进行对应拖拽。最终对应关系如下图：
图11
到此即完成了实例特定属性接口的组态。由于要求电动阀阀体及开度值输入/输出域需要关联到实际开度变量上，并且要求有颜色动态显示阀的开关状态。
由于所有的动态都基于开度值的变化，因此可以通过开度值输入/输出域的变化事件来控制对象属性的动态化（通过VBS 脚本，面板中仅支持VBS 脚本而不支持C 脚本）。打开输入/数出域事件，如下图：
图12
输入代码如下：
图13
注意：在面板中操作面板变量或对象属性与画面中有所区别，在面板中控制变量或对象属性均使用函数SmartTags ，如上图。详细信息请参考WinCC 帮助系统：使用WinCC > VBS for Creating Procedures and Actions > VBS Reference > Objects and Lists > SmartTags Object 。完成后保存该面板。
3 创建面板实例
首先创建电动阀开度变量，本例中为方便测试创建的变量均为内部变量如下图：
图14
在画面中调用该面板类型以创建面板实例，先创建画面FAQ.pdl 并打开，从右方对象调色板中选择“标准” > “智能对象” > “面板实例”，并在画面中添加该对象，将会弹出面板类型选择框，选择之前所保存的面板FAQ_val.FPT 如下图：
图15
添加后效果如下：
图16
在面板实例的属性> 其它> 缩放模式选择“ 1:1”，可以得到所组态面板类型的原始大小。然后可以根据实际需要组态用户自定义2 中的实例特定属性，如下图：
图17
然后将电动阀开度值变量关联至“ Position_OutputValue ”动态属性上。按以上相同步骤分别再添加阀2、阀3面板实例如下图：
图18
最后可以激活运行系统测试，结果如下图所示：
图19
可看到图中阀1开度值为3% ，因此阀体背景颜色为红色；阀2 开度值为35% ，因此阀体背景颜色及阀开度值输入/输出域为蓝色闪烁（由于静态图形原因在图中无法体现）；阀3 开度值为97%，因此阀体背景颜色为绿色。
关键词
WinCC ，面板类型，面板实例
锅炉汽包水位是锅炉生产过程的主要工艺指标，同时也是保证锅炉安全运行的主要条件之一。汽包水位过高，使蒸汽产生带液现象，不仅降低蒸汽的产量和质量，而且还会使过热器结垢，或使汽轮机叶片损坏；当汽包水位过低时，轻则影响水汽平衡，重则烧干锅炉，严重时会导致锅炉爆炸事故的发生。所以锅炉水位是一个极为重要的被控变量。在具体工艺生产过程中，常常由于蒸汽负荷的波动和给水流量的变化打破汽包内的平衡状态，对汽包水位造成干扰，最终导致假液位。所谓“冲量”实际就是变量，多冲量控制中的冲量，是指引入系统的测量信号。在锅炉控制中，主要冲量是水位。辅助冲量是蒸汽负荷和给水流量，它们是为了提高控制品质而引入的。 1、三冲量控制的引入 目前锅炉汽包水位调节常采用单冲量、双冲量及三冲量等三种调节方案，现分别对它们的基本原理和特性加以讨论。 ①单冲量水位调节系统 单冲量水位调节系统的原理如图1所示。由图1可知，这种类型的水位调节系统，是一个典型的单回路调节系统，被调参数是汽包水位，调节参数是锅炉的给水量。它适用于停留时间较长(亦即蒸发量与汽包的单位面积相比很小)，负荷变化小的小型锅炉(一般为10t/h以下)。但对于停留时间较短，负荷变化大的系统就不适应了。
图1 单冲量水位调节原理图2 单冲量水位调节系统控制策略 从图2可以看出：单冲量水位调节系统控制策略由汽包水位测量差压变送器、PID调节器和调节阀(或变频器)构成。 当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于汽包内蒸汽压力瞬间下降，水的沸腾加剧，汽泡量迅速增加，汽泡不仅出现于水的表面，而且出现于水面以下，由于汽泡的体积比水的体积大许多倍，结果形成汽包内液位升高的现象。因为这种升高的液位不代表汽包内储液量的真实情况，所以称为“假液位”。此时PID调节器会错误地认为测量值升高，从而关小给水调节阀，减小给水量。等到这种暂时汽化现象一旦平稳下来，由于蒸汽量的增加，给水量反而减少，会使水位严重下降，甚至降到液位危险区，造成事故。 为了克服由于蒸汽负荷量波动造成“假液位”的现象，我们把蒸汽流量的信号引
WinCC界面组态 控制系统上位机监控软件采用SIEMENS公司的上位监控组态软件SIMATIC WINCC。 WinCC指的是Windows Control Center，它是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的监控系统，它提供了适用于工业的图形显示、消息、归档以及报表的功能模板。高性能的功能耦合、快速的画面更新以及可靠的数据交换使其具有高度的实用性。 WinCC 是基于Windows NT 32位操作系统的，在Windows NT或Windows 2000标准环境中，WinCC具有控制自动化过程的强大功能，它是基于个人计算机，同时具有极高性价比的操作监视系统。WINCC的显著特性就是全面开放，它很容易结合用户的下位机程序建立人机界面，精确的满足控制系统的要求。不仅如此，WINCC还建立了像DDE、OLE等在Windonws 程序间交换数据的标准接口，因此能毫无困难的集成ActiveX控制和OPC服务器、客户端功能。以下以走廊等的WinCC组态为例进行介绍。 6.1 走廊灯WinCC的建立 6.1.1 新建工程 打开WinCC界面，新建一工程，在弹出的对话框WinCC项目管理器中选择单用户项目，点击确定。如图6.1所示。 图6.1 单用户项目 创建新项目对话框中填入项目名称并选择路径。单击创建。如图6.2所示。
图6.2 创建新项目 6.1.2 添加新驱动链接 右击变量管理，选择添加新的驱动程序，在弹出的对话框选择 SIMATIC S7 Protocol Suite. chn ,单击打开。如图6.3所示。 图6.3 添加新的驱动程序 在SIMATIC S7 Protocol Suite的下拉选项中找到PROFIBUS。我们选择PROFIBUS-DP 连接方式。也可选择TCP/IP以太网连接方式。如图6.4所示。
画面切换和画中画的实现 掌握内容： 1、掌握画面切换的设置方法 2、掌握画面窗口的设置方法。 画面切换的设置方法有两种： 1、通过组态对话框设置，注意其实质是通过事件选项卡中的直接连接设置 2、通过动态向导设置：其实质是通过事件选项卡中的C动作。（记住OpenPicture(“文件名”) 函数;） 练习1：画面切换 1、新建以下内部变量 Picturenumber 有符号32位变量 signed 16-bit value下限值：0，上限值：100 Picturename 文本变量8位字符集 新建结构类型motor，其元素均为内部变量 结构属性如下图所示： 在内部变量中新建三个结构为motor的结构变量：motor1、motor2和motor3。
2：新建六个画面： Start1.pdl, 大小1024*768 定义为起始画面 hm1.pdl, 大小1024*768 hm2.pdl, 大小800*600 hm3.pdl , 大小800*600 hm4.pdl , 大小800*600 hm5.pdl。大小800*600 3、分别在hm1~hm5中插入：分别插入静态文本框和按钮 设置静态文本框的文本属性为“画面1”、“画面2”、“画面3”、“画面4”和“画面5”字号20号、按钮设置为return，要求按下return按钮后，能回到start1.pdl画面。如下图所示： 3、打开Start.pdl画面，并按下图所示设置内容：
在直接切换一栏中，要求蓝色按钮按照直接连接方式切换到指定画面。绿色按钮按照C动作方式连接到指定画面。 在编程切换一栏中，要求按照Picturenumber的值切换画面，将其值除以五求余数，如果结果为1、则按下切换按钮时画面切换到hm1.pdl。是2则切换到hm2.pdl，以此类推。 Picturenumber的值可通过输入输出域1改变。 在编程切换栏的下半部分，通过按钮改变文本变量Picturename的内容，当按下切换按钮2时，要求切换到其指定的画面中。 在画中画一栏要求实现教材64页部分的内容。 4、在画面1中添加以下内容： 西门子位图图标（库—全局库—displays- Text Fields中）。 按钮、以及静态文本框。 在第1层中，添加窗口画面1：大小810*610。边框和滚动条的属性设置为“是”。 窗口名称由按钮HM2~HM5决定，缩放因子由缩放按钮决定。偏移量由偏移按钮决定。
一．前馈控制原理 前面讨论的所有控制系统，都属于反馈控制系统，无论其系统结构如何，它们的调节回路的基本工作原理都是一样的。下面要介绍的前馈控制系统则有着截然不同的控制思想。前馈控制思想及应用由来已久，但主要是由于技术条件的限制，发展较慢。随着计算机和现代检测技术的飞速发展，前馈控制正受到更多的重视和应用。 在反馈控制系统中，都是把被控变量测量出来，并与给定值相比较；而在前馈控制系统中，不测量被控变量，而是测量干扰变量，也不与被控变量的给定值进行比较。这是前馈与反馈的主要区别。为了系统地说明前馈控制思想，同时也为了在比较中进一步加深对反馈控制思想的理解，画出图8-31进行比较分析。 （a）反馈控制（b）前馈控制 图8－31 两种加热炉温度控制系统 图8-31中的（a）是反馈控制，（b）是前馈控制。在前馈控制中，测量需要被加热的原油的流量，流量偏大就增加燃料量，原油流量偏小就减少燃料量，以达到稳定原油出口温度的目的。从动态过程分析，当原油流量增大时，一段时间后，出口温度会下降。但前馈测量出原油流量的增加量，迅速增加燃料量。如果燃料增加的量和时机都很好，有可能在炉膛中将干扰克服，几乎不影响原油出口温度。 如果该加热炉只存在原油流量这一个干扰，那么理论上讲，前馈控制可以把原油出口温度控制得很精确，甚至被控变量一点也不波动。这就是前馈控制思想，也是前馈控制的生命力所在。 二．前馈控制与反馈控制的比较 通常认为，前馈控制有如下几个特点： （l）是“开环”控制系统； （2）对所测干扰反应快，控制及时； （3）采用专用调节器； （4）只能克服系统中所能测量的干扰。 下面从几个方面比较前馈控制与反馈控制。画出图8-31两个控制系统的方块图如图8-32所示。
连铸水泵房工业以太网通讯的实现 要实现工业以太网必须有几个必要硬件条件： 1．一台装有西门子SETP7编程软件的工控机，工控机至少有一个普通的PCI 网卡，有西门子其他的网卡更好，但是必须支持以太网或TCP/IP协议。2．PLC站的配置就不用多说了，至少有一个支持以太网通讯的CPU ，有的CPU是自带通讯模板的，不需要外挂CP模板，但是这种选择会加重CPU 的负担，因为既要执行程序有要进行通讯，所以我们经常选用外挂CP。3．要有HB，也就是要有路由器，因为这样才能使以太网得以实现，关键是将网线的直连状态转换为适合通讯协议的状态，说白了就是转换。 4．网线最好用超5类的网线，水晶头要做好。 下面就在电气检查完后开始模块上电，这时打开PC机先检查你的防火墙是否关闭，没关的一定要关上，还有工控机禁止装杀毒软件，因为这样会使你的工程文件受到限制或损坏，在通讯中你可能遇到未知的麻烦。 运行STEP7程序,如果你事先将工程的硬件和网络组态好了，这时打开工程项目你可以看到你组态的工程站，这时你可以点中站设置PC/PG设置（PC/PG 设置其实是链接PC机与PLC的通讯协议设置通道，形成的设置信息是在装有STEP 7的PC机里保存的） 具体操作如图1，2所示 图一
图二 图三
在设置过程中我们会看到不同的通讯协议如下所示，我们没有装西门子别的网卡就选择自带的PCI卡来做工业以太网通讯。 下面就这些通讯协议向大家做个说明，以方便大家在做通讯中的使用 ISO Ind.Enthernet->D-link DFE-530TX PCI… 国际标准的工业以太网通讯协议，交换机链接 PC Adapter(Auto) PC 适配器自动获得地址 PC Adapter(MPI) PC 适配器用于MPI通讯协议 PC Adapter(PROFIBUS) PC 适配器用于PROFIBUS通讯协议 TCP/IP->D-link DFE-530TX PCI… 工业以太网使用TCP/IP通讯接口协议，交换机链接 TCP/IP->NdisWanip TCP/IP通讯接口网络驱动接口标准广域网地址 TCP/IP(Auto)->D-link DFE-530TX PCI… 工业以太网使用TCP/IP通讯接口协议自动获得地址，交换机链接 CP5611(Plug&Play)， CP5512(Plug&Play)， CP5511(Plug&Play) 分别为西门子所带硬件板卡的通讯协议，硬件板卡是西门子用于PC/PG和工作站的通讯处理器，有各种通讯协议并行。 图四
汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上， 即三个被控变量对应一个调节器。 工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰， 使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。 锅炉汽包水位三冲量调节系统是火电厂锅炉核心控制之一。汽包水位三冲量调节系统的给水调节阀动作频繁，锅炉水位对给水调节阀执行机构的动作比较敏感，稍有不慎就可能出现严重的危险情况，汽包水位三冲量调节系统关系到整个机组的安全运行：若汽包水位过高，会造成蒸汽带水；若汽包水位过低，会造成锅炉“干锅”，可能严重烧坏锅炉设备。汽包水位三冲量调节系统的重要性由此可见一斑，所以汽包水位的相关保护要完善可靠、汽包水位自动调节系统运行要平稳。 目前，汽包水位三冲量自动调节控制策略已经相当成熟，但在实际锅炉运行中会各种原因导致水位自动调节系统投入困难，甚至自动不能投入。这种现象让人对串级三冲量调节系统的调节能力和控制策略产生疑问。为此云润与大家交流运用心得，对级三冲量调节系统进行定性分析，并对一些异常情况的处理办法进行探讨。 1、水位三冲量调节控制策略 汽包水位三冲量调节系统使用的三个冲量分别是汽包水位、给水流量和蒸汽流量。 汽包水位作为主调（PID调节器）的输入信号，去抑制水位本身的偏差。副调（外给定调节器）使用了一个反馈信号（给水流量）和一个前馈信号（蒸汽流量），以消除扰动和虚假水位。各种介绍汽包水位三冲量调节系统的书籍中，都有对传递函数的计算，这些计算对系统设计很重要。如果用经验调节法对于系统维护，则完全可以抛开理论计算。在此只对其物理意义进行定性思考和作一番揣测。 1.1?反馈信号 反馈信号指给水流量信号，也叫内扰。 水位三冲量调节系统中被调量发生变化的时候，PID 经过运算，去控制执行机构进行合理的动作，执行机构改变给水调节阀的开度，阀门控制介质变化，达到控制给水流量的目的。可是给水调节阀执行机构特性、水位三冲量调节系统的运行状况存在很多差异，这些差异主要有： （1）执行机构线性：执行机构改变开度后，流量随之改变的大小。 （2）执行机构死区：PID 输出每变化多少，执行机构才能动作一次。 （3）执行机构空行程：执行机构在改变动作方向的时候，改变多少开度，给水流量才发生变化（减去死区的值）。 （4）执行机构回差：执行机构进行开、关两个方向的动作的时候，流量变化不相等，这个流量变化绝对值的差叫回差。 （5）执行机构及阀门的特性曲线改变：阀门线性改变，阀门每变化1%，流量变化量与以往不同。 （6）水位三冲量调节系统软故障：偶尔发生的系统故障使得给水流量变化不均匀，或者时有停顿。 （7）系统介质参数发生变化：指因给水压力、蒸汽压力变化导致给水流量变化。
锅炉三冲量控制原理及调节过程。 令狐文艳 原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。 调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC 给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。 汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水
流量三个信号作用于调节器上， 即三个被控变量对应一个调节器。 工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量， 使水位恢复到给定值； 蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作； 给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰， 使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。汽包水位三冲量给水调节系统 1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号； 2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成； 3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配
WinCC V7.3 常用画面功能组态（导航）介绍 从WinCCV7.2开始,提供了在运行系统中进行过程画面导航的新功能。该功能通过定义系统快捷键和常用画面实现。配置完成后可以很方便实现在运行状态下的画面切换。此项应用特别适用于使用触摸屏的情况下。界面友好，且易于操作。 本文档主要介绍如何组态该项功能。 软件环境： 操作系统：Windows Server 2008 R2 Enterprise Service Pack 1 软件版本：WinCC V7.3 Update8 组态步骤 标记常用画面 在 WinCC 项目管理器的导航窗口中，左击“图形编辑器”(Graphics Designer) 条目。数据窗口中将显示当前项目的所有过程画面（PDL格式）。右键单击所选过程画面，然后选择“将画面标记为常用画面”(Mark picture(s) as favorite)。按住
右击“图形编辑器”条目，在弹出的菜单中选择“编辑常用画面顺序”（Edit Favorites order）。可以打开“WinCC Favorites configuration”对话框。在该画面中可以通过下方的按钮调整常用画面的显示顺序。 图2-2打开常用对话框 图2-3 WinCC Favorites configuration 项目属性设置 右击项目名称打开项目属性对话框，切换到“用户界面和设计”页，激活“激活运行系统对话框”。如下图所示：
在三冲量给水调节系统中，调节器接受三个输入信号：主信号汽包水位H，前馈信号蒸汽流量D，和反馈信号给水流量W。其中，蒸汽流量和给水流量是引起汽包水位变化的主要原因，当引起汽包水位变化的扰动一经发生，调节系统立即动作，能即使有效的控制水位的变化。 对锅炉的给水、燃烧等热工过程变量的自动调节。实现锅炉的自动控制，对安全运行、节能具有重要的经济意义。依锅炉的结构、运行方式和所用的燃料不同，控制系统也有差异。一般小型锅炉只有水位调节系统，中型锅炉要有燃烧和炉膛压力调节系统，大型锅炉还要有氧量校正系统，而供应过热蒸汽的锅炉还需要增加过热蒸汽温度调节系统。发电厂的高温高压汽包锅炉自动控制系统是典型的工业锅炉控制系统，它由给水自动调节系统、燃烧过程自动调节系统和过热蒸汽温度自动调节系统等组成。 锅炉给水自动调节系统为了确保锅炉安全运行，必须对锅炉的水位进行控制，使汽包的水位保持在一定范围。图1是应用较多的三冲量给水调节系统。三冲量是指汽包水位、给水流量和过热蒸汽流量。其中水位是主信号,给水量是反馈信号,过热蒸汽量是前馈信号。当过热蒸汽流量改变时调节器立即调节给水量，当给水流量受到扰动时则能使给水流量恢复到原来值。因此，三冲量给水调节是一个前馈、反馈调节系统。 燃烧过程自动调节系统由燃烧、送风和炉膛负压三个调节回路组成(图2)。图中 PI1为过热蒸汽压力调节器(PI表示比例积分调节器)，其主信号是汽机前的过热蒸汽压力，当汽机负荷变化时，汽机前的蒸汽压力也随之变化。调节器通过改变送入锅炉的燃料量，使其与变化后的负荷相适应，并将过热蒸汽压力恢复到额定数值。PI2是送风调节器,它的作用是保持进入锅炉的空气量与燃烧量成比例关系，以保证锅炉的经济燃烧，提高锅炉热效率。对于燃烧煤粉的锅炉，直接测量进入锅炉的煤粉量是困难的，因此引入热量信号，即用过热蒸汽流量加汽包压力的微分信号来间接地测量当时进入锅炉的燃料量。根据反映燃料量的热量信号调节送风量。为了使排烟的热损失降到最低以提高热量的利用，在送风调节系统中引入烟气含氧量校正信号，调节系统的输出接至送风机的导向装置，以校正锅炉的送风量。PI4是炉膛负压调节器。锅炉在正常运行时,一般应使炉膛内保持微负压。由鼓风机根据燃烧情况向炉膛内提供一定量的助燃风,使锅炉燃烧效率达到最高,同时另有引风机抽走烟气并在炉膛内形成微负压，目的是不让烟气、烟灰、火苗逸出而影响锅炉房的安全。PI4的作用就是根据输入的炉膛负压信号控制引风量，维持炉膛负压为定值。 过热蒸汽温度自动调节系统锅炉装上过热器，可使蒸汽再一次加热变成高于饱和蒸汽温度的过热蒸汽，提高蒸汽温度而不增大蒸汽流量。在过热器的出口，由减温器通过喷嘴把水喷到蒸汽管道中与过热蒸汽混合，使过热蒸汽冷却,保持过热蒸汽的温度恒定,保护过热器管道和汽机不超过允许工作温度。图3是串级蒸汽温度调节系统。它由主调节器PI和副调节器P组成。副调节器P直接控制减温水量。在减温水发生内扰的条件下,温差电偶T2端要比T1端反应快，这时T2通过副调节器可以迅速消除内扰。主调节器的作用是通过对过热蒸汽温度的偏差进行比例积分(PI)调节后改变副调节器的设定值，从而使过热蒸汽温度保持不变。 在锅炉自动控制系统中，除了应用基于反馈控制原理而设计的各种自调节器系统以外，程序控制系统应用也比较多，例如锅炉自动点火，吹灰和定期排污等的程序控制。 70年代以来出现了应用微型计算机和现代控制技术进行锅炉的全程调节(在锅炉
锅炉三冲量控制原理及调节过程。 原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。 调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。 汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上， 即三个被控变量对应一个调节器。 工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值； 蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作； 给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰， 使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。 汽包水位三冲量给水调节系统 1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号； 2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成； 3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号qm.w作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。 4、在大、中型火力发电厂锅炉汽包水位的变化速度比较快，“虚假水位”现象较为严重，为了达到生产过程中对汽包水位调节的质量要求，因而广泛采用了三冲量汽包水位调节系统。 5、关于测量信号接入调节器的极性说明：当信号值增大时要求开大调节阀，该信号标以“+”号；反之，当信号值减小时要求关小调节阀，该信号标以“－”号。在给水调节系统中，当蒸汽流
冲量控制系统原理 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
锅炉三冲量控制原理及调节过程。 原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量 FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。 调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。 汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上，即三个被控变量对应一个调节器。 工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值； 蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作； 给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰， 使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
第一章工程实例 1、三冲量汽包液位控制系统应用 1.1 三冲量控制系统的构成 在三冲量控制系统中，汽包液位、蒸汽流量及给水流量等3个被控变量会安装相应的调节器，在锅炉运行的过程中，这三个信号作用于调节器，会适时调整，做相应的改变。 在三冲量控制系统中，汽包液位、蒸汽流量、给水流量都是串联关系，其中汽包液位是三者中的主冲量，能够反映整个汽包的工作状态和运行状况；而蒸汽流量和给水流量分别担任辅助冲量，蒸汽流量就是一个前馈系统，通过这个系统，能够消除“假液位”现象，保证整个系统的准确性；给水流量是一个反馈系统，它能够副回路减少水压改变对汽包液位的影响。主冲量和辅助冲量之间相互配合、相互影响，共同保证前馈-串级反馈的三冲量控制系统的正常有效运行。1.2 三冲量控制系统的工作原理 三冲量控制系统的工作原理是：将三个信号中的汽包液位当做主信号，当锅炉中的水位改变时，与之相对应的调节器输出也会发生相应的变化，在此基础上的给水流量也会发生改变，这样就能够使锅炉的水位达到给定值。在这个过程中，蒸汽流量充当着前馈作用，其作用是防止“假液位”干扰调节器的工作。而给水流量充当着反馈的作用，当前馈的蒸汽流量发出干扰信号时，给水流量会在锅炉水位未改变之前，消除这种干扰，使调节器正常工作，使给水流量更加稳定。1.3 三冲量控制系统在锅炉汽包液位中的应用 在锅炉生产中，三冲量控制系统作为前馈-串级反馈系统，其运行遵循着主控制器的正作用和副控制器的反作用原则。在三冲量控制系统中，流量控制器FC作为主控制器，起着正作用功能；水位控制器LC作为副控制器，起着反作用的功能；而调节器则起着调节阀的作用。 通常当锅炉的水位升高时，LC就会产生反作用，其输出就会相应减少，通过加法器，FC的给定值减少，而调节器的输出却增加，故而要减小调节器的阀门开度，缩小FA2101（给水流量），使水位下降至给定值。 在FAQ2102（蒸汽流量）增加的情况下，FC的给定值会相应的减少，而调节器的输出增加，故而要扩大调节器的阀门开度，增加给水流量，平衡蒸汽流量，使水位保持在给定值上。 当FA2102（给水流量）增加时，FC调节器的输出也会相应增加，这时要减小调节阀开度，减少给水流量，平衡蒸汽流量，保持水位不变。另外，在选择给水流量的调节阀时，要保证锅炉的安全。比如当生产的热源是蒸汽时，就应该选择气关阀来保护锅炉；而当蒸汽的供给超过蒸汽压缩机时，就应该选择气开阀来保护锅炉设备。 通过三冲量控制系统，能够利用调节器的开关阀对锅炉生产中的汽包液位、
三冲量控制原理 根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。图1 中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。 图1 在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流:I0 = K1 I1 - K2 I2 + K3 I3式中, I1 为液位调节器的输出电流; I2 为蒸汽流量变送器的电流; I3 为给水流量变送器的电流; K1 、K2 、K3 分别为加法器各通道的衰减系数。设计K2I2 = K3I3此时I0 正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号。假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2 相应增加,加法器的输出电流I0 就减少,从而开大给水调节阀。但是与此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流I1将增大。由于进入加法器的两个信号相反,蒸汽流量变送器的输出电流I2 会抵消一部分假液位输出电流I1, 所以, 假液位所带来的影响将局部或全部被克服。
待假液位过去,水位开始下降,液位调节器输出电流I1 开始减小,此时,它与蒸汽流量信号变化的方向相反,因此加法器的输出电流I0 减小,意味着要求增加给水量,以适应新的负荷需要并补充液位的不足。调节过程进行到液面重新稳定在给定值,给水量和蒸发量达到新的平衡为止。当蒸汽负荷不变,给水量本身因压力波动而变化时,加法器的输出相应变化,去调节阀门开度,直至给水量恢复到所需的数值为止。由于引进了蒸汽流量和给水流量两个辅助冲量,起到了“超前信号”的作用,使给水阀一开始就向正确的方向移动, 因而大大减小了液位的波动幅度,抵消了虚假液位的影响,并缩短了过渡过程时间。 图2 为三冲量液位调节方案图, 图3 为三冲量液位调节方框图。 图2 反作用就是偏差越大输出越小，正作用就是偏差越大输出越大 此时如果控制器选反作用，则控制器输出就变小，阀的开度变小，进水量变小 图3
操作指南 5月/2016 WinCC V7.3中如何使用结构变量组态画面模板 WinCC, 结构类型， 画面模板， 脚本 填写
C o p y r i g h t ?S i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d 摘要在实际的工业级现场及应用中，经常会遇到多个设备需要显示相同的参数（组）的情况，如现场有多个电机，每个电机需要显示和控制的参数（组）都相同，只是不同电机的参数数值不同。使用画面模板，能够避免多册重复组态相同的画面，减少组态人员的工作量，又能 避免日后项目维护时期的大量工作，提高系统的可维护性。画面模板和结构变量配合使用，能够快速高效地组态模板，满足现场要求。 本文档实例的组态环境为SIMATIC WinCC V7.3SE Update9，操作系统环境为64位 Windows 7 Ultimate SP1。 关键词 WinCC ，结构类型，画面模板，脚本 Key Words WinCC ，construct ，picture template ，script
C o p y r i g h t ?S i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d 目录1示例说明 (4) 1.1 示例任务............................................................................................ 41.2 解决方案 (42) 建立结构变量.................................................................................................... 53使用变量前缀建立画面窗口. (6) 3.1 创建画面模板..................................................................................... 63.1.1 新建画面............................................................................................ 63.1.2 组态IO 域 .......................................................................................... 63.1.3 组态按钮............................................................................................ 83.1.4 组态滚动条和量表 ............................................................................ 103.1.5 组态趋势控件 ................................................................................... 113.2 创建起动画面，调用画面模板 .......................................................... 123.2.1 静态设置TagPrefix .......................................................................... 133.2.2 通过变量修改TagPrefix ................................................................... 143.2.3通过脚本修改TagPrefix . (14) 4使用动态向导建立画面模板 (16) 4.1 创建基准画面 ................................................................................... 164.2 利用动态向导创建模板 ..................................................................... 164.2.1 启动动态向导 ................................................................................... 164.2.2 选择结构类型 ................................................................................... 164.2.3 连接对象属性 ................................................................................... 174.2.4 完成向导.......................................................................................... 174.3 调用模板.......................................................................................... 184.3.1 添加模板.......................................................................................... 184.3.2 连接模板和结构变量 ........................................................................ 194.3.3 完成组态.......................................................................................... 194.3.4运行效果 (20) 5两种画面模板建立方法的比较 (21) 附录－推荐网址 (22)
本科毕业设计论文 题目电厂锅炉水位单级三冲量控制系统设计 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间
毕业设计任务书 一．题目 电厂锅炉水位单级三冲量控制系统设计 二、指导思想和目的要求 通过毕业设计使学生对所学自动化基本知识和专业理论加深理解，掌握工业生产过程控制系统设计和仿真的基本方法，培养独立开展设计工作的能力。 要求在毕业设计中： 1.分析研究大中型火力发电厂锅炉汽包水位控制要求，特点及控制系 统设计方法，设计蒸汽锅炉汽包水位单级三冲量控制系统，其主要技术指标达到设计要求； 2.开展控制系统方案论证，建立系统数学模型，进行水位控制系统分 析； 3.设计水位三冲量控制系统控制规律，进行参数整定； 4.进行数学仿真，验证设计； 三、主要技术指标 1. 锅炉汽包内径1.8 m,筒身长20m； 2，正常水位在汽包几何中心线下100mm50 ±mm 处； 给水流量W=0~450t/h，蒸汽流量D=0~500t/h； 3.在给水流量变化和蒸汽流量扰动下，锅炉汽包水位控制系统能稳定运行， ? 衰减系数；9.0 = .0 ~ 75 4.过程动态性能指标为： 1)水位波动最大偏差不超过80 ±mm； 2)水位恢复到15 2； ±mm范围内的时间不大于min 5．锅炉稳定运行时，汽包水位应在给定值的15 ±mm范围内变化。
1. 1-3周：收集查阅资料； 2. 4-6周：完成总体方案设计和建模； 3. 7-8周：完成系统分析和控制规律设计； 4. 9-11周：完成仿真验证及修改； 5. 12-13周：完成毕业设计论文. 五、主要参考书及参考资料 1 金以慧等《过程控制》，清华大学出版社，2002年； 2 张栾英，孙万云，《火电厂过程控制》，中国电力出版社，2004年； 3 于希宁，刘红军，《火电场自动控制理论》，中国电力出版社，2004年. 学生指导教师系主任
WinCC 视频教程知识点总结 第一讲组态软件基础 一、WinCC简介 1、WinCC 西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC（Windows Control Center）是在计算机上对PLC 控制的运行设备进行状态监控的软件，是PC上的监控软件。 运行该软件，可以动画监视现场设备的运行状况，监视相应的运行参数，以及更改、设置系统的运行数据。 2、WinCC的特点 （1）开放性 WinCC对用户所添加的任何形式的扩充是绝对开放，该绝对开放性是通过WinCC的模块结构及其强大的编程接口来获取的。 （2）将应用软件集成到WinCC中 WinCC提供了一些方法将其他应用程序和应用程序块统一地集成到用于过程控制的用户界面中。OLE应用程序窗口和OLE自定义控制或Active控制可以集成到WinCC应用软件中。 （3）WinCC中的数据管理 WinCC的数据库为Windows SQL，从属于WinCC，该数据库用于存储所有面向列表的组态数据（如变量列表和消息文本），以及当前过程数据（如消息，测量值和用户数据记录等）该数据库具有服务器功能。
（4）在项目开始之前规定组态分类 a、文件夹名称 除一些特殊字符（例如\）之外，文件夹名称允许使用所有的字符。还允许使用数字0~9. b、变量名称 变量名称可以多于8个字符。但应尽量避免太长的名称。WinCC项目的变量名称必须是唯一的。如果变量名称还包含了其他信息，这对用户将非常有用。 c、画面名称 确定画面名称时应注意其长度的影响，太长的名称（文件名）不容易识别（列表框中的选择，脚本中的调用等）。根据经验表明，长度最好不超过28个字符，画面名称应遵守以下限制条件：①最大长度为255个字符；②不使用某些特殊字符（例如\）；③画面名称中的字母不区分大小写。 二、WinCC软件的安装 1、安装S7-300/400PLC编程软件STEP7及PLCSIM； 2、安装数据库软件SQL Server 2000； 3、安装消息列队（软件操作）； 4、安装WinCC（建议不选典型安装，选择全部安装）。 三、WinCC管理器 1、WinCC项目管理器的结构 WinCC项目管理器的用户界面由以下元素组成：标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、浏览窗口和数据窗口：
《过程控制》课程设计报告 题目: 锅炉汽包液位的三冲量调节 姓名: 学号: 姓名: 学号: 姓名: 学号: 2010年12月10日
《过程控制》课程设计任务书 指导教师签字：系（教研室）主任签字： 2010年12 月4 日
1 问题重述 锅炉汽包液位是锅炉运行中一个重要的监控参数，反映了锅炉负荷与给水的平衡关系，要求汽包液位控制在一定范围内。锅炉汽水系统结构如图1 所示。 图1锅炉汽水系统 1—给水泵；2—给水母管；3—调节阀；4—省煤器 5—锅炉汽包；6—下降管；7—上升管；8—蒸汽母管汽包液位过高会造成蒸汽带水，影响汽水分离效果；水位过低容易使水全部被汽化烧坏锅炉。影响汽包液位的因素，除了加热汽化外，还有蒸汽负荷和给水流量的波动，当负荷突然增大、汽包压力突然降低时，水就会被急剧汽化，出现大量气泡，形成“虚假液位”。 单冲量控制系统的负荷一旦急剧变化就会出现虚假液位，因液位升高，调节器就会关小供水阀门而造成事故。双冲量控制系统，是在单冲量控制系统的基础上加上一个蒸汽冲量，以克服虚假液位。三冲量调节系统，它是在双冲量控制系统上再加上一个给水流量的冲量。由蒸汽流量、给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量控制系统，如下图所示。
三冲量控制系统框图 D W H a a a 、、分别为蒸汽流量变送器、给水流量变送器、差压变送器的转换系数。已知某供汽量为120t/h 的锅炉，给水流量与水位的传递函数1()G S ，蒸汽流量与水位的传递函数2()G S 分别为： 1()0.0529()()(8.51)H S G S ==W S S S + (1) 22() 2.6130.0747()()(6.71)H S G S D S S S ==-+ (2) D W H a a a 、、分别为：0.0667，0.0667及0.0333。调节阀采用线性阀，增益为15。 试用PID 、模糊PID 控制等方法实现对锅炉液位的控制。 要求： 1、超调小、调节时间短，对扰动的抑制效果好； 2、给出控制策略和选定参数，并详细说明参数整定过程； 3、给出MATLAB 下的仿真曲线。 4、给出硬件实现方案，包括控制器和检测回路芯片的具体型号。