PAGE41能源管理系統開發和設計摘要隨著時代的不斷進步與發展，能源已經越來越成為需要迫切解決的問題了，在開發新能源的同時，對現有能源的系統管理也變得越來越重要，對能源的管理也要求信息化。從能源利用的角度來說，系統的管理能顯著提高能源的實物資源的配置效率、將有力推動行業的整體技術進步、在更高層次上促進傳統產業改造升級和產業結構優化、提升經濟運行和管理水平。尤其是對于設備種類多、投資大、能耗大的行業來說，采用現代化的科學管理方法和手段來進行能源的科學管理，將有效提高企業的生產效率、減少能源消耗、極大地促進能源資源的高效利用、顯著提高能源利用的經濟效益，具有十分重要的意義。本文論述了能源管理系統的設計與實現：整個系統采用分布式布置、集中管理的模式，對生產工藝設備、用能設備的能量數據進行管理；采用組態王這一個工程軟件作為控制系統的核心，以PLC為例來對組態王這軟件進行初步了解與學習，最后用該軟件對現場進行生產控制，現場數據采集，現場時刻報表以及現場報警提示等各項項目的監控，同時建立初步的生產模型監控系統，達到總車間或者總公司能時刻掌握各車間各設備生產運營的情況。關鍵詞：能源管理系統；PLC；組態王；數據庫；現場數據采集AbstractAsthetimesprogressandsocietyadvances,solvingtheproblemofshortageofenergybecomesveryurgent.Astherequirementforinformationmanagement,systemmanagementtowardstheenergysourcenowavailablealsobecomessignificantwhilewearedevotingtodevelopingnewenergy.Fromtheangleofenergyutilization,theinformationmanagementcanhighlyimproveallocativeefficiencyoftheenergysource.Ithelpstopushforwardtheintegratedtechnique,remoldthetraditionalindustrytoupgradeandoptimizeindustrystructure,promotingeconomiesrun-timeandlevelofmanagement.Theadoptionofmodernscientificmanagementmethodwillimproveproductionefficiencyofenterprise,reduceenergyconsumption,andraisetheutilizationrateofenergysourcetothebiggest,increasetheeconomicbenefits,especiallyfortheindustrywithmultispeciesequipment,intensivecapitalandbigenergyconsumption.Thisessaydiscussestheprojectandimplementofenergysystemmanagement:thesystemadoptsdistributedarrangementandmethodsofcentralizedmanagement,supervisingproductionequipmentandcontrollingenergydataoftheequipmentusingtheenergy;KingViewasengineeringsoftwareisarrangedtobethecoreofoperatingsystem.HereittakesPLCasanexampletolearnandgetageneralideaaboutthat.Finally,usethissoftwaretocontroltheproductiononthesite,collectthedataanddotimereportandactioncontrol.Atthesametime,itfundamentallyestablishesproducepatternsupervisionsystemtomakesurethattheheadworkshoportheheadofficecanmasterthestateofproductionoperationoftheequipmentintheworkshop.Keywords：energymanagementsystem；PLC；KingView；databasemonitoredcontrolsystem；fielddatacollection目目錄第1章引言 11.1需求分析 11.1.1立題的背景和意義 11.1.2能源管理的現狀和需求 11.2國內外能源系統管理的現狀 21.2.1國外能源系統管理的現狀和發展趨勢 21.2.2國內能源管理系統現狀和發展趨勢 21.3本課題的研究思路 3第2章系統分析 42.1必要性和可行性研究 42.1.1必要性 42.1.2可行性 42.2系統框架和系統功能分析 52.2.1系統框架設計 52.3系統軟件——組態王 62.3.1建立“變量”與PLC的連接 62.3.2建立新畫面 72.3.3添加文本顯示 82.3.4模擬量顯示 92.3.5模擬量及數據的輸出 102.3.6按鈕控制輸出 112.3.7設備運行狀態指示 152.3.8程序下載 152.3.9注意事項 162.4數據流程 16第3章系統設計 173.1PC與PLC串口通信程序 173.1.1建立新工程項目 183.1.2制作圖形換面 193.1.3定義串口設備 203.1.4定義變量 213.1.5建立動畫連接 233.1.6編輯命令語言 233.1.7調試與運行 25第4章數據庫 264.1SQL訪問管理器 264.2對數據庫的操作 284.3數據庫查詢控件 29第5章模型的初步設計 325.1模型的設計概述 325.2運行結果與總結 38結語 39致謝 40[參考文獻] 41第1章引言能源問題，從中國乃至全世界范圍來看，正逐漸成為一個亟待解的問題。隨著的時代的發展，這個問題也將變的越來越迫切！！目前，解決能源供應日趨緊張的問題主要有兩種手段，一是開發新能源、可再生能源；二是對現有的能源設施進行節能改造，實現能源的優化。我國在“十一五”規劃中提出了建設資源節約型和環境友好型社會的奮斗目標，能量的綜合利用、能源的使用效率越來越受到人們的重視。為了能使企業更好地完成資源調配、組織生產、企業能量平衡、部門結算、成本核算、能源預測等，需要建立一套有效能源數據的自動采集、監測、管理、調配系統，以便企業隨時掌握能源消耗、使用狀況。本文將選取采用分布式監控、集中式管理模式，基于現場總線方式的網絡分布式能源管理系統，將其劃分為數據現場采集系統、網絡通信和能源管理系統三部分，介紹其對生產工藝設備、用能設備的能量數據進行采集、監控、計量、統計、分析等機制，論述其方案的設計與實現。1.1需求分析1.1.1立題的背景和意義能源的利用一直是當今時代的主題，隨著時代的不斷進步和發展，能源的逐步消耗，因此，能源的開發就顯得肯定重要和迫切！在我國的能源消耗中，工業是我國能源消耗的大戶，能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右。《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十一個五年規劃的建議》提出：“十一五”期末單位國內生產總值能源消耗比“十五”期末降低20%左右，這一指標是“十一五”規劃目標中最重要的約束性指標之一，也是我國“十一五”期間節能工作的奮斗目標。因此，加強企業能源計量管理，開展企業節能降耗行動，提高能源利用率是減少資源消耗、保護環境的最有效途徑，也是我國走新型工業化道路的重要內容，這對于提高企業經濟效益，緩解社會經濟發展面臨的能源和環境約束，完成“十一五”規劃目標有著十分重要的意義。為了能使企業更好的完成資源調配、組織生產、部門結算、成本核算，需要建立一套有效的自動化能源數據獲取系統，對能源供應進行監測，以便企業實時掌握能源狀況，為實現能源自動化調控扎下堅實的數據基礎，同時方便企業的計量和成本核算工作。能源數據具有標準化、專業化、科學化、時效性強的特點，采集難度較高。同時，考慮到能源數據對于企業決策的重要意義，以及能源本身具備危險性的特點，需要對企業建立的能源數據獲取系統提出更高的要求。因此，企業能源管理系統（以下簡稱EMS）必須滿足專業性強、實時性好、可進行遠程資料交換、可用性強的需求。1.1.2能源管理的現狀和需求當前企業采用數據管理的模式，基本上是現場安裝數據采集儀器、儀表，人工定時采集數據，填報能量消耗報表，然后逐級匯總，統計后上報到企業的能源管理部門、財務部門和上級主管部門。這種方法的缺點非常明顯：效率低下、不具有實時性。企業的能量計量儀器、儀表種類繁多、通信協議各異、分布范圍廣，進行自動數據采集、系統布置時要仔細加以考慮。各企業的自動化水平不一，有的企業從國外引進的生產線自動化水平很高，有的還停留在二十世紀七八十年代的水平；企業的辦公自動化水平也千差萬別，有的企業基本可以實現無紙辦公，有的還處在繁雜的手工勞動中。這些復雜的局面提高了能源管理系統的布置難度。隨著信息技術、網絡技術、計算機控制技術的不斷發展，對傳統的能源管理的方式進行自動化改造變得完全有必要和可能。國外的一些DCS系統已經將能源管理系統納入其中，作為整個DCS系統的一個子系統。國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006~2020年）和國務院公布的九大行業近期淘汰落后產能目標的文件，明確指出企業提高管理水平的必要性，這也給企業能源管理系統的實施帶來了機遇。1.2國內外能源系統管理的現狀1.2.1國外能源系統管理的現狀和發展趨勢1．受經濟發展和人口增長的影響，世界一次能源消費量不斷增加。隨著世界經濟規模的不斷增大，世界能源消費量持續增長，1973年世界一次能源消費量僅為57.3億噸油當量，2003年已達到97.4億噸油當量。過去30年來，世界能源消費量年均增長率為1.8%左右。2．世界能源消費呈現不同的增長模式，發達國家增長速率明顯低于發展中國家。過去30年來，北美、中南美洲、歐洲、中東、非洲及亞太等六大地區的能源消費總量均有所增加，但是經濟、科技與社會比較發達的北美洲和歐洲兩大地區的增長速度非常緩慢，其消費量占世界總消費量的比例也逐年下降，北美由1973年的35.1%下降到2003年的28.0%，歐洲地區則由1973年的42.8%下降到2003年的29.9%。OECD(經濟合作與發展組織)成員國能源消費占世界的比例由1973年的68.0%下降到2003年的55.4%。其主要原因，一是發達國家的經濟發展已進入到后工業化階段，經濟向低能耗、高產出的產業結構發展，高能耗的制造業逐步轉向發展中國家；二是發達國家高度重視節能與提高能源使用效率。3．世界能源消費結構趨向優質化。石油、煤炭所占比例緩慢下降，天然氣的比例上升。同時，核能、風能、水力、地熱等其他形式的新能源逐漸被開發和利用，形成了目前以化石燃料為主和可再生能源、新能源并存的能源結構格局。到2003年底，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供應中約占87.7%，其中，石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然氣占23.9%。非化石能源和可再生能源雖然增長很快，但仍保持較低的比例，約為12.3%。相對于我國現狀，世界的能源消費結構明顯要先進。1.2.2國內能源管理系統現狀和發展趨勢1．能源豐富而人均消費量少我國能源雖然豐富，但分布很不均勻，煤炭資源60%以上在華北，水力資源70%以上在西南，而工業和人口集中的南方八省一市能源缺乏。雖然在生產方面，自解放后，能源開發的增長速度也是比較快，但由于我國人口眾多，且人口增長快，造成我國人均能源消費量水平低下。2．能源構成以煤為主，燃煤嚴重污染環境從目前狀況看，煤炭仍然在我國一次能源構成中占70%以上，成為我國主要的能源，煤炭在我國城市的能源構成中所占的比例是相當大的。以煤為主的能源構成以及62％的燃煤在陳舊的設備和爐灶中沿用落后的技術被直接燃燒使用，成為我國大氣污染嚴重的主要根源。燃煤排放的大氣污染物對我國城市的大氣污染的危害已十分突出：污染嚴重、尤其是降塵量大；污染冬天比夏天嚴重；我國南方燒的高硫煤產生了另一種污染-酸雨；能源的利用率低增加了煤的消耗量。3．農村能源供應短缺我國農村的能源消耗，主要包括兩方面，即農民生活和農業生產的耗能。我國農村人口多，能源需求量大，但農村所用電量僅占總發電量的14%左右。而作為農村主要燃料的農作物桔桿，除去飼料和工業原料的消耗，剩下供農民作燃料的就不多了。即使加上供應農民生活用的煤炭，以及砍伐薪柴，揀拾干畜糞等，也還不能滿足對能源的需求。因此，我國目前的能源利用狀況是相對落后，形勢比較嚴峻的。1.3本課題的研究思路本課題研究的大致思路如下：1．研究國內外能源信息的管理及其企業信息化方面的現狀，并確定的能源信息管理的實際需求。2．根據理論情況進行本系統開發的可行性分析以及分析本系統的功能和結構的。3．系統設計部分，進行本系統研發平臺的設計，并設計出能源信息管理及決策方面的實際模型。4．借鑒了數據倉庫的概念來幫助本系統實現異構平臺的數據采集，并建立一個良好適用的數據庫設計。5．實際的開發階段，利用組態王這一軟件，完成系統由想法到產品的過程。第2章系統分析系統分析是系統開發的關鍵階段。本部分將結合課題的研究內容，對能源信息管理系統建設的可行性進行分析，并做出對新系統的結構和功能上的分析。2.1必要性和可行性研究2.1.1必要性由于世界信息化的沖擊，為了同國際接軌必須要加快改革的步伐、引進國外先進的管理技術、采用現代化的管理手段。而目前由于能源信息的復雜性，在能源信息的管理方面還比較落后。雖然各公司都有自己的生產管理系統，但卻沒有統一的能源信息管理方面的系統。如果想要知道全公司的能源消耗產出等信息，就必須要技術處能源管理科的人員來進行人工的統計，時效性和準確性都達不到較高的層次，而且不便于總公司對能源信息進行進一步的分析和管理。2.1.2可行性在新系統開發之前，有必要對系統開發的可行性進行初步分析，以避免盲目投資，減少不必要的損失。1．計算機硬件目前計算機硬件技術發展可以說是日新月異，計算機的性能已幾倍、幾百倍的提高，PC機的功能已經越來越強，價格卻也大幅度地下降。揚子石化公司已經配備了大量的PC機，幾乎每個科室都至少有一臺，因此不必再投入大量的資金用于電腦硬件的配備了。2．計算機網絡現在的網絡技術已發展到非常成熟時期了。網絡的大小規模可以千差萬別。各公司內部已經建成了，如主干622Mbps、分支155Mbps的光纖主干網絡系統；并輔以2Mbps的無線網絡。各二級單位的局域網與之相連。對外開通256KDDN專線的因特網，并具有一個C類IP地址資源。實現了公司內部計算機的對內、對外連接。3．計算機軟件隨著計算機硬件技術的飛躍發展，計算機軟件也做的更加完善。軟件的不斷更新能為系統開發提供了高性能、方便的開發平臺，使開發速度幾倍、幾十倍的提高，開發的質量也明顯提高，面更加美觀友好、交互能力強。4．各公司在能源管理方面原來有一定的基礎。原始數據真實，帳、卡各種報表齊全，各管理科室信息流向明確，為能源信息管理系統提供了軟環境的可能。并且各個分都有信息室和專門的信息處理人員，為技術處能源管理科實現數據采集和數據共享奠定了基礎。本系統運行后，可對各公司能源進行統一的管理，便于合理控制消耗、回收能源、具有可觀的經濟效益。2.2系統框架和系統功能分析本系統在分析階段運用結構化分析方法，與用戶進行充分的交流，采用“自頂向下”的方法進行系統的分析。把一個大的復雜的系統逐級分解成小的、易于管理的系統，既利于系統的設計開發，又利于用戶能夠盡早地看到結果，及時提出意見等等。2.2.1系統框架設計系統架構：能源管理系統以SCADA系統為核心，加以組態王這一工業軟件，利用PLC作為接口連接數據采集和后臺數據庫，如圖2.1所示。能源管理系統的構架可以從體系結構上分成3層，即數據采集系統，現場控制器（PLC或現場設備）及通信網絡（RS232，RS485），能源管理監控中心(PC控制室)。整個系統以實時數據庫和組態王軟件為基礎，結合網絡通信，嵌入式技術組成一套先進的自動采集，存儲，分析數據并進行預測。圖2.1系統結構圖能源管理監控中心能源管理境況中心以SCADA軟件和I/OServer實時數據服務器為核心，布置分布式數據采集管理系統，實現在線的數據監視，數據采集和實時傳輸等能源管理功能并支持二次開發和現場組態。通信網絡通信網絡采用RS485和RS232連接，建立分區域的網絡，層與層之間采用線性結構進行連接，從而建立高可靠，專有的能源數據采集通信網絡。數據采集數據采集系統以現場數據采集為核心，進行數據信號采集，處理，通信，協議轉換等，將采集到的能源消耗數據連續、真實、可靠的傳輸到系統數據庫中，為能源管理系統的統計分析提供基礎數據。系統的主要功能包括：◆采集基礎數據，包括電流、電壓、功率因數、流量、溫度、壓力、設備狀態等；◆傳感器網絡通信協議的實現、轉換及實現裝置，以太網網絡通信協議的實現；◆數據庫系統、接口、OPC實現；◆Web訪問；◆過程監視、操作控制、實時調整等界面和過程曲線、信息顯示等輔助界面的顯示、切換；◆介質計量參數管理、維護單位管理、計量設備管理、測點耗量關系等基礎數據的管理；◆各種配置參數設置、用戶權限設置、其他需人工錄入的參數設置等界面管理；◆能源數據匯總、統計、管理以及數據報表的生成；◆能源使用分析、計劃、仿真；◆能量平衡計算、能源使用估計、能源消耗的預測；◆能源供給品質估計、供給能力估計；◆能源費用管理；◆能源使用分配；◆能源生產監測，包括能源品質監測、能源生產績效監測等；◆安全管理；◆I/O通信冗余，能夠在主通信中斷時自動切換到旁路；◆支持在線組態；◆支持ODBC、OPC、API、DDE等標準數據交換方式；◆網絡通信采用標準的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等協議。能源管理系統的實現：系統可以從實現原理上分為管理軟件和現場數據采集柜兩部分。SCADA軟件是系統管理系統的基礎平臺，其可以采用通用軟件，例如NILookOut,組態王等，也可以針對專用的平臺獨立開發。現場數據采集系統作為SCADA系統的一部分，整個能源管理系統的中扮演著基礎數據提供的角色，占著非常重要的位置！他的功能是從計量儀器采集數據，讀取執行機構的狀態，實現協議轉換和系統數據庫進行通信等。現場數據采集系統的采集速度，采集精度，設備穩定性，擴展性等決定了整個系統的性能。2.3系統軟件——組態王組態王是國產工控領域組態軟件中應用較為普遍的一種，它可以與很多種類的PLC及其他現場工控設備連接，以實現對現場數據和設備狀態的采集，控制，顯示，儲存。2.3.1建立“變量”與PLC的連接PLC中的數據通過與“組態王”中定義的數據“變量”進行通信，打開窗口左邊的“數據庫”，選擇“數據詞典”，單擊窗口下方的“新建”，首先定義PLC中壓力輸入，“變量名”取為P1；“變量類型”為I/O實數；因為PLC中模擬輸入的最小值為0，PLC中模擬輸入的最大值為27648，所以“最小原始值”設為0，“最大原始值”設為27648；“最小值”代表對應PLC中的“最小原始值”需要顯示的值，設為0；“最大值”代表對應PLC中的“最大原始值”需要顯示的值，假設壓力傳感器的量程為1MPa,則“最大值”為1；“連接設備”項選擇對應PLC的MPI地址，本例選擇MPI2；“寄存器”選擇DB1.0（即DB1.DBW0）;“數據類型”選擇為SHORT（整型數）；“轉換方式”為線性，由于只需要顯示壓力，多樣“讀寫屬性”選“只讀”，如圖2.2所示，單擊“確定”按鈕。圖2.2定義變量2.3.2建立新畫面單擊左邊“畫面”，打開如圖2.3所示窗口。圖2.3畫面新建單擊“新建”，添加新的監控畫面，如圖2.4所示，在“新畫面”對話框中，“畫面名稱”記為監控畫面1；“對應文件”可以采用默認名；“畫面位置”項可以采用默認的“左邊”、“頂邊”、“顯示寬度”、“顯示高度”、“畫面寬度”、“畫面高度”、“畫面風格”可以采用默認的“大小可調”、“背景色”和“覆蓋式”。完成后單擊“確定”按鈕。圖2.4畫面屬性2.3.3添加文本顯示單擊右邊“工具箱”中的文本按鈕“T”在屏幕的相關位置添加文本說明：“壓力顯示”、“速度控制”、“點動控制按鈕”和“指示燈”，如圖2.5所示。圖2.5文本設置2.3.4模擬量顯示壓力顯示的插入：單擊右邊“工具箱”中的文本按鈕“T”先插入文本“####”，右擊“####”，在字符串替換項，輸入“0000”，打開“動畫連接”，單擊“值輸出”框的“模擬值輸出”，彈出“模擬值輸出連接”對話框，單擊“表達式”框右邊的“？”按鈕，選擇變量值，單擊壓力變量“P1”，按“確定”按鈕。“表達式”中出現“\\本站點\P1”;在“輸出格式”項，選擇壓力P1顯示的“整數位數”為2，“小數位數”為3；“對齊方式”為居坐，如圖2.6所示，單擊“確定”圖2.6文本動畫連接（1）文本“0000”的“模擬量輸出”項配置完成，如圖2.7所示。圖2.7文本動畫設置（2）2.3.5模擬量及數據的輸出速度控制輸入的插入：單擊右邊“工具箱”中的文本按鈕“T”先插入文本“####”，右擊“####”，在字符串替換項，輸入“0000”；左擊“0000”，打開“動畫連接”，單擊“權限/保護畫面連接值輸入”框的“模擬值輸入”，彈出“模擬值輸入連接”對話框，單擊“表達式”框右邊的“？”，選擇變量值，單擊速度輸入變量“SPEED”，單擊“確定“表達式”中出現“\\本站點\SPEED”;“提示信息”輸入“請輸入”；“最大值”1450，“最小”0；單擊“確定”按鈕，如圖2.8所示。圖2.8速度變量設定“權限/保護動畫連接輸入值”框的“模擬值輸入”配置完畢，如圖2.9所示，單擊“確定”按鈕。圖2.9模擬值輸入參數設置2.3.6按鈕控制輸出按鈕控制的制作：單擊右邊“工具箱”中的“按鈕”，拖放到畫面中，如圖2.10所示。圖2.10按鈕設置單擊新添加的按鈕，選擇“動畫連接”，打開“命令語言連接”的“按下時”，彈出“命令語言”窗口，單擊“全部函數”，彈出“選擇函數”對話框，選擇“BitSet”函數，單擊“確定”按鈕，如圖2.11所示。圖2.11函數列表在圖2.12中，選擇的BitSe（Var,bitNo,OnOff）,Var代表變量，bitNo代表第幾位（1~8位），OnOff代表開（1）或者關（0），函數BitSe（Var,bitNo,OnOff）代表讓變量Var的第幾位開或關。圖2.12命令語言在圖2.13中，單擊“Var”變黑，在“變量【域】”選擇變量名Q4（PLC的輸出卡）。把“bitNo”改為“7”，表示是第7位，OnOff改為1，表示是關閉輸出，相當于讓Q4.7輸出1，如圖所示，單擊“命令語言”對話框中的“確認”按鈕。圖2.13命令語言設定“按下時”的功能配置完畢，有對勾表示。在“動畫連接”打開“命令語言連接”的“抬起時”，彈出“命令語言”窗口，單擊“全部函數”，彈出“選擇函數”對話框，選擇“BitSe”函數，如圖3，單擊“確定”按鈕，“選擇函數”對話框關閉。在圖2.14中，單擊“Var”變黑，在“變量【域】”選擇變量名Q4（PLC的輸出卡）。把“bitNo”改為“7”，表示是第7位，OnOff改為0，表示是關閉輸出，相當于讓Q4.7輸出0，如圖2.15所示，單擊“命令語言”對話框中的“確認”按鈕。圖2.14程序編定“命令語言”關閉，該按鈕的“動畫連接”中，“抬起時”的功能也配置完畢，有對勾表示，如圖所示，該按鈕按下時Q4.7置位，抬起時Q4.7復位。圖2.15命令語言動畫連接右擊按鈕，選擇“字符串替換”，輸入文字“點動”，按“確定”按鈕，如圖2.16所示。圖2.16按鈕屬性帶有文字“點動”的按鈕，制作完畢。如圖2.17所示。圖2.17按鈕屬性完成2.3.7設備運行狀態指示指示燈的制作過程如下：單擊右邊“工具箱”中的“畫圓”，拖放到畫面中，選擇顏色為“紅色”，如下圖2.18所示。右擊拖放到畫面中的“圓”，選擇動畫連接，在“特殊”欄，打開“隱含”，左擊“隱含連接中“條件表達式”右邊的“？”，在“選擇變量名”中選擇變量“IO”，如圖所示，單擊“選擇變量名”中的“確定”按鈕。圖2.18按鈕隱含連接“選擇變量名”對話框關閉，在“條件表達式”對話框，輸入bit(VarbitNo),函數bit(VarbitNo)為提取變量Var的第幾位，Var取P1，bitNo取第1位（對應P1.0），即bit(P1,1),選擇“顯示”，單擊“確定”按鈕，如圖2.19所示。圖2.19隱含連接設定2.3.8程序下載顯示換面編程完畢，單擊“文件”然后選擇“全部存”，保存編號的程序。單擊“文件”然后選擇“切換到VIEW”，“組態王”運行編好的程序的運行程序。2.3.9注意事項“組態王”與某些設備的軟件連接，有時需要使用設備廠家提供的驅動，以S7-300為例，需要先安裝西門子為S7-300提供的編程軟件STEP7或組態軟件WINCC，這樣“組態王”與S7-300才可能正確連接。2.4數據流程數據是由現場設備（PLC）進行采集，記錄。這些采集到的數據格式不一定統一，還要進行整理和轉換格式，使它能夠為系統處理的能源信息做好準備；最后，對這些能源數據進行平衡優化處理，就是要按照一定的規則和設定，對采集到的數據進行必要的分類、篩選、統計、計算等處理并對各廠的能源信息進行反饋控制。網絡傳輸與查詢子系統是相對獨立的子系統，是為不同層次，不同部門之間提供一個數據文件的傳輸功能和方便的交流查詢功能。如圖2.20所示：圖2.20數據流程圖第3章系統設計在分析了能源系統的詳細功能之后，本章主要任務是要以PLC為實例，對整個個系統和組態王這一軟件進行調試，以求設備與PC控制器等各種方面能夠很好的符合，達到遠程控制與了解的目的，同時將設備放入車間之內，進行實際與理論的相結合。3.1PC與PLC串口通信程序以三菱FX2n型PLC為例，可以通過自身的編程口和PC通信，也可以通過通信口和PC通信。通過編程口，PC只能和一臺PLC通信，實現對PLC中軟件的間接訪問；通過通信口，一臺PC可以和多太PLC通信，并實現對PLC中軟件的直接訪問，兩者使用不同的通信協議。PC通過FX2n的編程口構成的二級系統控制如圖3.1所示，按鈕，行程開光等得常開觸點接PLC開關量輸入1通道，PLC開關輸出1通道接指示燈。圖3.1PC與FX2nPLC串口通信線路針對PLC端程序，為了保證FX2n-32MR型PLC能夠與PC正常進行通信，需要在PLC中運行如圖3.2所示的一段程序，其功能是設置PLC的通信參數：波特率為9600bit/s，7位數據位，1位停止位，偶校驗，站號為0。圖3.2PLC通信參數設置程序3.1.1建立新工程項目1．在工程管理器中選擇菜單“文件/新建工程”或者快捷工具欄“新建”命令，出現“新建工程向導之一歡迎使用本向導”對話框。2．單擊“下一步”按鈕，出現“新建工程向導之二選擇工程所在路徑”對話框，選擇或者指定工程所在路徑。3．單擊“下一步”按鈕，出現“新建工程向導之三工程名稱和描述”對話框。在對話框中輸入工程名稱：PC&PLC；在工程描述中輸入：利用組態王實現PC與PLC串口通信，如圖3.3所示。圖3.3組態王工程建立4．單擊“確定”按鈕,新工程建立。單擊“是”按鈕將新建工程設為組態王當前工程，此時組態王工程管理器中出現新建的工程。5．雙擊新建的工程名，出現加密狗未找到的“提示”對話框，選擇“忽略”項，出現演示方式“提示”對話框，單擊“確定”按鈕，進入程序瀏覽器對話框。3.1.2制作圖形換面在工程瀏覽器左側樹形菜單中選擇“文件/畫面”，在右側視圖中雙擊“新建”圖標，出現畫面屬性對話框，輸入畫面名稱“PC與PLC串口通信”，設置畫面位置，大小等，然后單擊“確定”按鈕，進入組態王開發系統。通過圖庫為圖形畫面添加8個指示燈對象X0，X1,X2，X3，X4，X5，X6,X7,8個開關對象Y0，Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,如圖3.4所示。圖3.4圖形畫面3.1.3定義串口設備首先添加設備。在組態王工程瀏覽器的左側選擇“設備/COM1”，在右側雙擊“新建”圖標，運行“設備配置向導”1．選擇PLC/三菱/FX2/編程口，如圖3.5所示。圖3.5選擇串口設備2．單擊“下一步”按鈕，給要安裝的設備指定惟一的邏輯名稱，如FX2PLC（可以任意取）。3．單擊“下一步”按鈕，選擇串口號，如：COM1（需與PLC在PC上使用的串口號一致）。4．單擊“下一步”按鈕，為要安裝的PLC指定地址，如：1（注意，這個地址應該與PLC通信參數設置程序中的地址相同）。5．單擊“下一步”按鈕，出現“通信故障恢復策略”設定窗口，使用默認設置就可。6．單擊“下一步”按鈕，顯示所要安裝的設備信息，請檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“確定”按鈕，完成設備的設置。接下來設置串口通信參數。雙擊“設備/COM1”波特率為9600，7位數據位，1位停止位，偶校驗，通信方式選RS232，如圖3.6所示。圖3.6設置串口COM1界面設置完畢，單擊“確定“按鈕，這就完成了對COM1的通信參數配置，保證COM1同PLC的通信能夠正常進行。要對PLC進行通信測試，選擇新建的串口設備“FX2PLC”，單擊右鍵，出現一彈出式下拉菜單。選擇“測試FX2PLC”項，出現“串口設備測試”畫面，觀察設備參數與通信參數是否正確，若正確，選擇“設備測試”選項卡。寄存器選擇X，再添加數字1，即選擇X1；數據類型選擇Bit，單擊“添加”按鈕，X1進入采集列表。講線路中X1端口與COM端口短接，PLC上輸入信號指示燈1亮，單擊串口設備測試畫面中“讀取”命令，寄存器X1的變量值為“打開”。如果將線路中X1端口與COM端口斷開，PLC上輸入信號指示燈1滅，單擊串口設備測試畫面中的“讀取”命令，寄存器X1的變量值為“關閉”。同樣可以測試寄存器Y的狀態值。3.1.4定義變量定義變量按第二章的2.4.1步驟進行操作，各項參數如下圖3.7所示。圖3.7定義“開關量輸入”變量同樣的，定義8個“開關量輸入”變量，變量名為“開關量輸入0~開關量輸入7”，對應的寄存器分別為“X0~X7圖3.8定義“開關量輸出”變量同樣如上圖，定義8個“開關量輸出”變量，變量名為“開關量輸出0~開關量輸出7”，對應的寄存器分別為“Y0~Y7最后，分別定義8個“開關”變量和8個“燈”變量，變量名分別為“開關0”，“開關1”······“開關7”，“燈0”，“燈1”·····“燈7”。變量類型都是選擇內存離散，初始值選關。3.1.5建立動畫連接1．建立指示燈對象X0~X7的動畫連接雙擊指示燈對象，出現“指示燈向導”對話框，將變量名（離散量）設定為“\\本站點\\燈1”，將正常顏色設置為綠色，報警顏色設置為紅色，其他按所述步驟。如圖3.9所示。圖3.9指示燈對象動畫連接界面2．建立開關對象Y0~Y7的動畫連接按上述步驟，只要把變量名設定為“\\本站點\\開關1”，同上按所述步驟。如圖3.10所示。圖3.10開關對象動畫連接界面3.1.6編輯命令語言進入工程瀏覽器，在左側樹形菜單中選擇“命令語言\數據改變命令語言”，在右側雙擊“新建···”，出現“數據改變命令語言”編輯對話框。在變量【·域】文本中輸入表達式：\\本站點\開關量輸入1，在編輯欄中輸入程序：if[\\本站點\開關量輸入1==1]{\\本站點\燈1=1；}else{\\本站點\燈1=0；}如圖3.11所示。3.11開關量輸入控制程序同樣的方法編輯下面程序：if[\\本站點\開關1==1]{\\本站點\開關量輸出=1；}else{\\本站點\開關量輸出=0；}變量【·域】文本中輸入表達式：\\本站點\開關1，如圖3.12所示。圖3.12開關量輸出控制程序注：這里的程序編輯，采用的是C語言命令。3.1.7調試與運行將設計的畫面和程序全部存儲并配置成主畫面，啟動運行系統。1.將線路中的輸入端口如X1與COM端口短接，則PLC上輸入信號指示燈1亮；將X1端口與COM斷開，則PLC上輸入信號指示燈1滅。2．啟動或關閉程序畫面中開關按鈕，線路中PLC上對應的外接輸出信號指示燈亮或者滅。第4章數據庫組態王SQL訪問功能實現組態王和其他外部數據庫之間的數據傳輸。它包括組態王的SLQ訪問管理器和相關的SQL函數。4.1SQL訪問管理器SQL訪問管理器用來建立數據庫列和組態王變量之間的聯系，包括表格模板和記錄體兩部分功能。通過表格模板在數據庫中建立表格；通過記錄體建立數據庫表格列和組態王之間的聯系，允許組態王通過記錄體直接操作數據庫中的數據。表格模板和記錄體都是在工程瀏覽器中建立的。1．創建表格模板。在工程瀏覽器左側工程目錄顯示區中選擇“SQL訪問管理器”下的“表格模板”項在右側目錄內容顯示區中雙擊“新建”圖標，彈出“創建表格模板”對話框。在表格中建立5個記錄，字段名稱，變量類型，字段長度，索引類型分別如圖4.1所示。圖4.1“創建表格模板”對話框建立表格模板的目的在于定義一種格式，在后面用到SQLCreatTable()函數時以此格式在Access數據庫中自動建立表格。2．創建記錄體。雙擊“SQL訪問管理器”下的記錄體，彈出“創建記錄體”對話框，如圖4.2所示。圖4.2“創建記錄體”對話框記錄體定義了組態王變量$日期，$時間，原料油液位置等和Access數據庫表格中對應字段日期，時間，原料等之間的對應關系。3．建立MSAccess數據庫。首先建立一個空Access文件，定名為mydb.mdb（將此文件當如建立的組態王工程文件中）。然后定義數據源。組態王SQL訪問功能能夠和其他外部數據庫（支持ODBC訪問接口）之間進行數據傳輸，實現數據傳輸必須在系統ODBC數據源中定義相應數據庫。雙擊控制面板中性能與維護選項管理工具下的“數據源（ODBC）”選項，彈出“ODBC數據源管理器”對話框。“ODBC數據源管理器”對話框中前兩個選項卡分別是“用戶DSN”和“系統DSN”。二者的共同點是，在他們中定義的數據源都存儲了如何與指定數據提供者再連接的信息，但二者又有所區別。在“用戶DSN”中定義的數據源只對當前用戶可見，而且只能對用于當期機器上；在“系統DSN”中定義的數據源對于當前機器上所有用戶可見，包括WindowsNT服務。因此，用戶將根據數據庫使用的范圍進行ODBC數據源的建立。選擇“系統DSN”選項卡，并單擊“添加”按鈕。在彈出的“創建新數據源”對話框中，從列表中選擇“MirosoftAccessDriver”驅動程序，單擊“完成”按鈕，彈出“ODBCMirosoftAccess安裝”對話框，定義數據源名：mine，單擊“完成”按鈕，從中選擇相應路徑下的數據庫文件：mydb.mdb，如圖4.3所示。圖4.3“ODBC數據源管理器”對話框單擊“確定”按鈕，完成對數據庫的配置。4.2對數據庫的操作1．連接數據庫在數據詞典定義新變量，變量名稱：DeviceID，變量類型：內存整數。新建畫面“數據庫連接”，在畫面上制作一個按鈕：按鈕文本為“連接數據庫”。按鈕“連接數據庫”彈起時動畫連接：SQLConnect(DeviceID,”dsn=mine;uid=;pwd=”);該命令用于和數據源名（dsn）為mine的數據庫建立連接，uid表示登錄數據庫的用戶ID，pwd是登錄的密碼，此處沒有設置用戶UD和密碼。每次執行SQLConnect（）函數，都會返回一個DeviceID值，這個值在后面對所有連接的數據庫的操作中都要用到。實際工程情況下將此命令寫入：工程瀏覽器—命令語言—應用程序命令語言—啟動時，即運行時就進行連接。2．創建表格。按鈕文本“創建表格”，按按鈕“彈起時”動畫連接：SQLCreateTable(DeviceID,”Kingtable”,“Tablel”);該命令用于以表格目標“Tablel”的格式在數據庫建立名為”Kingtable”德表格。在生成Kingtable表格中，將生成5個字段，每個字段的變量類型，變量長度及索引類型由表格目標“Tablel”中的定義決定。此命令只需執行一次就好了，如果表格目標有改動，需要用戶先將數據庫中的表格刪除后才能重新創建。此函數實際工程中寫入：工程瀏覽器—命令語言—應用程序命令語言—啟動時。在工程調試階段進入表格的創建，在表格創建完成后用戶可以刪除此函數或者將此函數轉為注釋。3．插入記錄。制作按鈕，按鈕文本“插入記錄”，該按鈕“彈起時”動畫連接：SQLInsert(DeviceID,”Kingtable”,“bindl”);該命令使用記錄體bindl中定義的連接，在表格KingTable中插入一個新的記錄。該命令執行后，組態王運行系統會將與bindl中關聯的組態王變量的當前值插入到Access數據庫表格“KingTable”中生成一條記錄。運行過程中可隨時單擊該按鈕，執行插入操作。在數據庫中生成多條新的記錄，將變量的實時進行保存。4．查詢記錄。在數據詞典定義變量，這些變量用于返回數據庫中記錄的值。記錄日期：內存字符串記錄時間：內存字符串原料油液返回值：內存實型催化劑液返回值：內存實型成品油液返回值：內存實型定義記錄體bind2,用于定義查詢時的連接。在制作一個按鈕，按鈕文本“得到選擇集”，該按鈕“彈起時”動畫連接：SQLSelect(DeviceID,”Kingtable”,“bind2”)該命令選擇表格Kingtable中所有符合條件的記錄，并以記錄體bind2中定義的連接返回選擇集中的第一條記錄。此處沒有設定條件，將返回表格中所有記錄。執行該命令后，運行系統會把得到的選擇集得第一條記錄的“日期”字段的值賦給記錄體“bind2”中定義的與其連接的組態王變量“返回日期”。同樣的，“Kingtable”表格中的時間等分別賦給組態王變量返回時間等返回值。查詢返回值顯示。在畫面上制作文本，文本“####”對應的“模擬值輸出”動畫分別為：“返回日期”，“返回時間”，“原料油液返回值”，“催化劑液返回值”，“成品油液返回值”。在執行SQLSelect（）函數后，首先返回選擇集得第一記錄，在畫面上“####”將顯示返回值。在畫面上制作4個按鈕用于查詢記錄，就可以了。5．斷開連接。在畫面上制作一個按鈕，“斷開連接”，“彈起時”動畫連接：SQLDisconnect(DevicelD)；該命令用于斷開和數據庫mydb.mdb的連接。此函數在實際應用中寫入：工程瀏覽器—命令語言—應用程序命令語言—退出時。4.3數據庫查詢控件在組態王開發系統中選擇菜單“編輯\插入通用控件”命令，或者使用彈出“插入控件”對話框，選擇KVDBGridClass控件，如圖4.4所示，在畫面上添加控件。圖4.4插入KVDBGrid控件該控件為數據庫查詢控件，結合數據庫一節使用該控件。1．雙擊控件，定義控件名稱，如grid，單擊“確定”按鈕。圖4.5“grid屬性”對話框2．右擊控件。選擇“控件屬性”進行設置，如圖4.5所示。單擊“瀏覽”按鈕可選擇或新建ODBC數據源。在這里我們選擇已建立的mine。選擇數據源后“表名稱”組合框中就自動填充了可選的表名稱，可彈出下拉列表選擇要顯示的數據所在的表名稱。選擇表名稱后，“有效字段”中自動填充表中的所有字段，可通過“添加”，“刪除”，“上移”，“下移”按鈕來選擇要顯示的字段和顯示的順序。3．單擊顯示的字段，可在右側設置字段顯示的標題，格式及對齊等屬性。使用按鈕的命令語言，利用函數實現查詢，打印功能。查詢所有數據：Grid.FetehEnd();條件查詢：Grid.Where=“field>5”Grid.FetchData();Grid.FentehEnd();打印：Grid.Print();第5章模型的初步設計通過34兩章的介紹，已經明白組態王的基本操作和能源管理系統的基本框架與設計思路，在此章，主要是就上述兩章的理論到實際的一個簡單的模型設計，該模型使用于各種公司或者生產車間。5.1模型的設計概述1，打開組態王軟件，然后建立新的畫面，單擊“新建”，添加新的監控畫面，如圖所示，在“新畫面”對話框中，“畫面名稱”記為監控站數據庫:；“對應文件”可以采用默認名；“畫面位置”項可以采用默認的左邊、頂邊、顯示寬度和顯示高度為1024、畫面寬度和畫面高度為768;“畫面風格”可以采用默認的“大小可調”、“背景色”為灰色和“覆蓋式”。完成后單擊“確定”按鈕。如下圖所示：圖5.1“總車間”畫面創建2，添加畫面內容以總車間為例，將畫面分成6個區域，分別代表1到6個不同的車間，當然也可以是N個車間。在車間1的區域，從工具箱中點擊圖庫，選擇“反應器”中的圖片作為整個車間反應的縮影，再添加報警指示燈，雙擊指示燈圖標，彈出“指示燈向導”對話框，可以簡單的按下圖設置圖5.2指示燈向導設置繼續對該畫面該區域進行操作，建立“詳細信息”的按鈕。3，建立各個動畫連接雙擊總車間中反應車間1下面的“詳細信息”按鈕，出現“動畫連接”對話框，點擊“彈起時”，出現命令語言框，編輯命令語言，本例在此處的命令語言程序如下，完成后如圖所示ShowPicture("頁眉");ShowPicture("SL");ShowPicture("反應車間");ShowPicture("副菜單");圖5.3動畫連接圖5.4“總車間”畫面模板按照此步驟分別建立監控站數據庫，煉鋼車間，實時報表，報警窗口，歷史曲線趨勢，反應車間1等各種畫面。并在不同的畫面上，對各個按鈕或者圖片進行建立動畫連接。圖5.5“監控站數據庫”模板圖5.6“煉鋼車間”模板圖5.7“頁眉”模板圖5.8“歷史曲線趨勢”模板圖5.9“操作站”模板圖5.10“報警窗口”模板圖5.11“實時報表”模板圖5.12“反應車間”模板4，建立好一系列的畫面后，在開發系統的界面對畫面進行截圖，作為一個超級鏈接的圖標，然后建立名為“SL”的新畫面，將所截的圖片在SL畫面上有序的排列，如圖所示：5.13“SL”模板最后對圖標建立動畫連接，命令