基于組態(tài)王的儲油罐液位控制的監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計

1、基于組態(tài)王的儲油罐液位控制的監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計文件排版存檔編號：UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208題目儲油罐液位控制的監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)班級設(shè)計論文內(nèi)容及基 本要求.立式儲罐直徑：17m,儲罐高：9m,存儲介質(zhì)：輕質(zhì)油， 罐內(nèi)壓 力：,最大輸入流量：5 m2/ho.學(xué)習(xí)研究液位控制系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用。研究學(xué)習(xí)儲油罐控制系統(tǒng)。3,學(xué)習(xí)現(xiàn)代工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用。4,設(shè)計系統(tǒng)的上位機監(jiān)控軟件，實現(xiàn)儲罐的單罐液位的監(jiān) 控。 液位控制精度1%O O.軟件設(shè)計中適當(dāng)考慮仿真培訓(xùn)內(nèi)容。6,完成相關(guān)資料檢索和開題報告。7,完成論文的寫作和15000字符以上的英文資料翻譯。設(shè)計（

2、論文）起止時間2014年2月24日至2013年6月13 EI設(shè)計（論文）地點自動化教研室指導(dǎo)教師簽名年月日系（教研室）主任簽名年月日學(xué)生簽名年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）儲油罐液位控制的監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計摘要：利用組態(tài)王開發(fā)的監(jiān)控軟件系統(tǒng)，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以 標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。組態(tài)王監(jiān)控軟 件系統(tǒng)在石油化工生產(chǎn)中起著非常重要的作用。本文針對生產(chǎn)過程中的儲油罐液位，設(shè)計開發(fā)了基于組態(tài)王的上位機監(jiān)控軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用北京亞控公司生產(chǎn)的組態(tài)王軟件實施上位機界面組態(tài)，對系統(tǒng)進(jìn)行實時的操作和監(jiān)控，在整個原油液位控制過程中不需要下位機。儲油罐液位監(jiān)控軟件

3、系統(tǒng)實現(xiàn)上位機直接控制，使用組態(tài)王軟件設(shè)計人機對話界面，完成上下限參數(shù)的在線設(shè)置，通過在組太王工程瀏覽器中的命令語言編輯對話框里輸入控制程序，并且經(jīng)過不斷地調(diào)試運行，實現(xiàn)計算機在線自動監(jiān)控。在實際的原油生產(chǎn)中，該監(jiān)控軟件系統(tǒng)必須和外部硬件設(shè)備連接，通過 RS232/485通訊電纜進(jìn)行計算機與 現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)了對過程控制裝置液位的實時數(shù)據(jù)采集和實時 控制。通過分析儲油罐液位監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計要求，文章詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的設(shè)計方法和制作流程，并進(jìn)行了模擬仿真運行，最終達(dá)到了液位自動監(jiān)控。本 次設(shè)計的 重點是組態(tài)畫面的建立以及命令語言程序的編寫，只有準(zhǔn)確地完成這兩個方面，才能有效地實

4、現(xiàn)液位的自動控制功能。仿真測試結(jié)果表明：該系統(tǒng)滿足了設(shè)計需求，能夠按照給定值進(jìn)行儲油罐液位的實時自動監(jiān)控，具有良好的穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞：監(jiān)控；組態(tài)王；液位The design of Tank level control monitoring software systemAbstrac t: The monitoring software system developed by the Kingview is a new type of industrial automatic control system, which is an integrated system having standa

5、rd industrial computer software and hardware platform. It has replaced the traditional closed system. The monitoring software based on the Kingview plays a very important role in the petrochemical industry.In this paper, aiming at the tank level in the production process, the PC monitoring software

6、system based on the kingview has been designed and developed. The system implement the PC interface configuration using the Kingview produced by Bejing Asia control company. It can complete the real 一 time operation and monitoring of the system. The oil level control in the whole process does not re

7、quire the the next crew. The tank level monitoring software system achives the direct control of the host computer. It completes the on-line set of the upper and lower parameters using the interactiveinterface designed by the Kingview. By importing the control program in the command language editing

8、 dialog of the engineering browser of the Kingview, continuously commissioning and operationing, the system can come true the computer on-line automatic monitoring ? In the actual production of the crude oil, the monitoring software system must be connected to the external hardware equipment ? Excha

9、nging the data between the computer and the field devices via RS232 / 485 communication cable, the system can achive the real-time data acquisition and control of the level of the process control devices ?By analyzing the design requirements of the monitoring software system of the tank level, the a

10、rticle elaborated the system design methods and production processes? After the simulation of the system runned, it ultimately reached the liquid level automatic monitoring ? The emphasis of the design is to buid the configuration screen and write a command language program, only these two aspects w

11、ere completed, the system could effectively achieve the automatic control function of the leve1.The simulation results show that: the system meets the design requirements ? It is also able to complete real-time automatic monitoring of the tank level with the given values ? The system has a good stab

12、ility.Keywords: monitoring; Kingview; level目錄1緒論課題研究的背景及意義我國石油資源豐富，采油煉油企業(yè)眾多，儲油罐是儲存油品的重要設(shè)備，儲油罐液位的精確計量對生產(chǎn)廠庫存管理及經(jīng)濟(jì)運行影響很大。但國內(nèi)許多反應(yīng)罐、大型儲油罐的液位計量仍采用人工檢尺和分析化驗的方法，其他參數(shù)的測定也沒有實行實時動態(tài)測量，這樣極易引發(fā)安全事故，無法為生產(chǎn)操作和管理決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。每天工作人員必須花費很多時間和工作量去測量油罐中的油品液位，這種方法存在著一系列的問題，如測量精度受 環(huán)境和人員因素影響很大、管理者勞動強度 大、工作效率低、無法實現(xiàn)全天 候計量、安全保障性差、

13、存在較嚴(yán)重的環(huán)境污染問 題等。再加上油品本身易燃易爆的性質(zhì)和其組成部分會對人體造成傷害，因此在工 作過程中存在很大 的安全隱患。儲油罐液位控制技術(shù)其實是在很大程度上削減了這種隱患，給工作 帶來了 更多的便捷與信心。采用計算機自動控制技術(shù)，實時監(jiān)測儲油罐液 位、流量、壓力等 參數(shù)，可以方便了解生產(chǎn)狀況，及時監(jiān)視、控制容器液位 及溫度等，保障安全平穩(wěn)生 產(chǎn)。同時這種液位控制系統(tǒng)，不僅大大增強了控制的精度，降低了客觀和主觀因素所 帶來的誤差，而且還減輕了工作人員的 工作任務(wù)以及化簡了繁瑣的工作量。工業(yè)生產(chǎn)中，綜合運用計算機、PLC （西門子）、智能儀表、遠(yuǎn)程I/O模塊、 變頻調(diào)速器、智能流量調(diào)節(jié)閥、

14、壓力、流量、液位傳感器等可以對石油 工業(yè)生產(chǎn)中 的儲油罐液位進(jìn)行控制。使用MCGS組態(tài)軟件和STEP7-Micro/WIN軟件，編制計算機自動控制系統(tǒng) 人 機界面和PLC的驅(qū)動，采集控制對象的狀態(tài)，將各控制數(shù)據(jù)通過人機界面系統(tǒng)輸出，可以方便操作者進(jìn)行觀測和控制。也可以按照工業(yè)現(xiàn)場的要求來實現(xiàn)實時在線控制、及一些監(jiān)控過程中數(shù)據(jù)的改變及數(shù)據(jù)曲線的記錄。經(jīng)過 設(shè)計，所得到的計算 機監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、效果好，不僅可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而且具有界面友好、參數(shù)在線整定方便等優(yōu)點。本次畢業(yè)設(shè)計針對反應(yīng)罐、大型儲油罐液位實時動態(tài)測量的需要，將探 討儲油 罐液位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法，著重闡述監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案、

15、系統(tǒng)功能和實現(xiàn)方法。利用自動監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對儲油罐進(jìn)行連續(xù)液位、流量的監(jiān)控，提高系統(tǒng)的管理水平，保障其安全運行。通過以上環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，可以提高學(xué)生對自動化監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試能力，使學(xué)生加強對監(jiān)控軟件系統(tǒng)的深化理解，從而能夠應(yīng)用通用版及嵌入版MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行簡單的項目設(shè)計和仿真運行。本次設(shè)計也是一次將理論運用于實際的綜合應(yīng)用，將為學(xué)生日后進(jìn)入工作崗位奠定堅實的基礎(chǔ)。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著電子計算機技術(shù)和其他高新技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)獲得了驚人 的成 就，已在工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)中起著關(guān)鍵作用。自動化水平已成為 衡量各行各 業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。自動控制技術(shù)也是21世紀(jì)發(fā)展最快、影響

16、最大的技術(shù)之一。迄今為止，在石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等各個領(lǐng)域，都離不開自動控制技術(shù)。事實上，自動控制技術(shù)就是控制論技術(shù)的實際應(yīng)用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)來完成某種控制任務(wù)的，它能夠保證某個過程按照期望的那樣順利進(jìn)行。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，自動控制技術(shù)在實現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動生產(chǎn)率、改善勞動條件、保 護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面起著越來越大的作 用。而液位是現(xiàn)代工業(yè)測量過程中的一個重要參數(shù)，人們對流體液位的測量具有悠久的歷史。液位控制一般指對某一液位進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，使其達(dá)到所要求的控制精度，液位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數(shù)的控制系統(tǒng)，它在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)

17、域內(nèi)都有著廣泛的應(yīng)用。尤其是在石油石化行業(yè)，對油區(qū)儲油罐液位的測量與實時監(jiān)控更是現(xiàn)代自動控制技術(shù)應(yīng)用的重要標(biāo)志。液位控制系統(tǒng)主要有模擬式和數(shù)字式兩種。目前液位測量主要是對儲油罐中油品的液位、體積和重量等參數(shù)進(jìn)行直接或間接測量。早期液位測量大多采用機械原理，近年來隨著電子技術(shù)的應(yīng)用，逐步向機電一體化方向發(fā)展，并且發(fā)展了許多新的測量原理，在傳統(tǒng)原理中也滲透了電子技術(shù)及微機技術(shù)，結(jié)構(gòu)上和功能上都有很大提高。目前我國的儲油罐液位測量技術(shù)還比較 落后，儲油罐液位測量方法存在較 多的問題和弊端，有的雖安裝了自動化測 量系統(tǒng)，但測量精度普遍不高。若從國外 進(jìn)口高精度液位儀，價格又太高。因此，分析當(dāng)前國內(nèi)外儲

18、油罐液位測量技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，并在此基礎(chǔ)上研究出適合我國國情的液位測量技術(shù)就顯得非常重要。 目前國內(nèi)外在液位測 量方面采用的技術(shù)和產(chǎn)品很多，傳統(tǒng)的液位傳感器按其采用的 測量技術(shù)及使用方法分類已多達(dá)十余種。液位控制系統(tǒng)實驗裝置最初的研發(fā)與生產(chǎn)是由德國 Amira自動化公司完 成的，由于當(dāng)時該實驗裝置的價格太高，在國內(nèi)只有少數(shù)高校引進(jìn)了此設(shè)備，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)，吉林大學(xué)、浙江大學(xué)等?，F(xiàn)階段伴隨著我國科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，國內(nèi)許多企業(yè)也能夠自主生產(chǎn)該實驗裝置 ，如杭州言 實公司研制的HDU3000-1型、河北德瑞特公司研制的 RTGK-2型、深圳固高公司 研制的GTW型等，它們的特點如

19、下(1)主要配件均采用工業(yè)級過程控制元件，保證系統(tǒng)最高的質(zhì)量和可靠性。實驗研究的理想平臺，可以方便地構(gòu)成模擬實際生產(chǎn)系統(tǒng)中的液位系統(tǒng)。(3)通過液位傳感器對液位進(jìn)行精確檢測， 得到實際水位的變化，方便地獲 得瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，直觀反映出控制器的控制效果，準(zhǔn)確判斷控制性能。當(dāng)前，常見的液位控制方法多數(shù)采用憑人工經(jīng)驗進(jìn)行的參數(shù)整定P、PI、PID或串級控制策略。針對結(jié)構(gòu)簡單的液位系統(tǒng)，此種參數(shù)整定的方法還能達(dá)到預(yù)期 的效果，一旦被控的液位對象結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自身機理特殊、各變量間關(guān)聯(lián)耦合嚴(yán)重，常規(guī)的參數(shù)整定方法在便捷性和穩(wěn)定性上就無從談起。針對這種存在著非線性、大滯后、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜等諸多不確定因素的液位控制系

20、統(tǒng)，國內(nèi)許多高校和科研單位研究提出了一些優(yōu)化的控制方案和有效的控制算法。中南大學(xué)的鄧秋連等提出了采用 RBF-ARX模型對水箱液位系統(tǒng)進(jìn)行離線動態(tài) 特性建模的研究。著重討論了 RBF-ARX模型結(jié)構(gòu)的選取、模型參數(shù)辨 識、RBF參數(shù) 優(yōu)化等問題。BF-ARX模型與ARX模型的進(jìn)一步預(yù)測輸出比較的 結(jié)果證實了 BF-ARX 模型在非線性系統(tǒng)建模中的優(yōu)越性。吉林大學(xué)的高興泉等提出了采用一種基于非線性靜態(tài)反饋的解耦方法進(jìn)行水箱液位系統(tǒng)控制，當(dāng)系統(tǒng)滿足一定條件時，可以尋找到一個輸出與等效新輸入之間的線 性微分方程關(guān)系，然后再選擇合適的狀態(tài)反饋形式即可使該 非線性系統(tǒng)解耦。經(jīng)解耦， 水箱液位控制系統(tǒng)就可

21、以分解為兩個相互獨立的單輸入單輸出線性子系統(tǒng)，對每個子系統(tǒng)可采用PI控制，從而解決了系統(tǒng)的非線性。內(nèi)蒙古科技大學(xué)的崔桂梅等采用模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制技術(shù)，實現(xiàn)了對水箱液位系統(tǒng)的解耦以及液位控制。模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦技術(shù)結(jié)合了模糊控制魯棒性好和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對不確定對象有顯著控制效果的特點，具有直接從輸入輸出數(shù)據(jù)中提取模糊 規(guī)則的能力。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)的韓梅等提出了采用基于 T-S模型的模糊PID控制策略，這種 策略根據(jù)液位變化，通過適用度加權(quán)產(chǎn)生 PD控制參數(shù)，可實現(xiàn)參數(shù)的平穩(wěn)度過。有 利于改善系統(tǒng)性能。大連海事大學(xué)的孫紅英等提出了設(shè)計一種參數(shù)自整定模糊PID控制器，可以實現(xiàn)PID參數(shù)的調(diào)整，使控制系統(tǒng)

22、的響應(yīng)速度快，超調(diào)量減少，過渡過 程時間 大大縮短，振蕩次數(shù)減少，具有較強的魯棒性和穩(wěn)定性。廣西大學(xué)的梁穎杏等提出了用 BP網(wǎng)絡(luò)辨識水箱液位控制系統(tǒng)的方法。采 用并 聯(lián)型辨識結(jié)構(gòu)，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)采用 Levenberg-Marquardt算法和BFGS擬牛頓算法，利 用MATLAB軟件平臺，實現(xiàn)比較訓(xùn)練仿真，結(jié)果表明，采用 LM算法和BFGS擬牛 頓算法能較好的辨識水箱液位系統(tǒng)。儲油罐液位控制系統(tǒng)除了以上硬件裝置和控制算法之外，最重要的就是它的監(jiān)控軟件系統(tǒng)。白動監(jiān)控軟件系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理、控制的一種控制技術(shù)，實現(xiàn)整個過程的自動監(jiān)控和管理可以極大地提高企業(yè)自動化水平

23、、降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟(jì)效益。先進(jìn)的監(jiān)控軟件系統(tǒng)對于儲油罐運營的正常進(jìn)行非常重要，一個自動化程度高，功能完善的監(jiān)控系統(tǒng)可以極大地提高工作效率，保證油庫運營安全、可靠的運行。通過現(xiàn)場變送器，可對目標(biāo)儲油罐的液位進(jìn)行實時控制管理，監(jiān)控軟件 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對油罐液位、流量、壓力以及環(huán) 境參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)測、控 制、報警、故障診斷和排除功能，它貼合實際情況， 并且在實用性、可靠性、技術(shù)的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等多個方面都有著許多創(chuàng)新。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法。它們通常有著強大的界面顯示組態(tài)功能和良好的開放性功能

24、。組態(tài)軟件產(chǎn)品大約在20世紀(jì)80年代中期在國外出現(xiàn)，在中國也有近10年的歷史。監(jiān)控軟件系統(tǒng)利用組態(tài)王工控組態(tài)軟件設(shè)計，它能充分利用Windows圖形編輯功能方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的 組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。該軟件把每一臺下位機看作是 一臺外部設(shè)備，在編程過 程中根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲酵瓿蛇B接 功能。在運行期間，組態(tài)王通過 驅(qū)動程序和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時,HMI (Human Machine Interface, HMI)或

25、 MM I (Man Machine Interface, MMI)是其主要的內(nèi)涵，即主要解決人機圖像 界面問題。隨著它 的迅速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、SCADA通信及網(wǎng)絡(luò)、開放數(shù)據(jù) 接口、對I/O設(shè)備的廣 泛支持己經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容，功能也將越來越強。在國內(nèi)，工控組態(tài)軟件已經(jīng)得到了蓬勃的發(fā)展，技術(shù)以趨于成熟并已經(jīng)成為工業(yè)自動化系統(tǒng)的重要組成部分，即“基本單元”或“基本元件”。作為自動化通用軟件，監(jiān)控組態(tài)軟件始終處于“承上啟下”的地位。它的控制品質(zhì)及數(shù)據(jù)采集的實時性都可以很好的達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。正因如此，監(jiān)控組態(tài)軟件兒乎己經(jīng)應(yīng)用于所有的工業(yè)信息化項目中

26、了。在一個自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，投入運行的監(jiān)控組態(tài)軟件是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集處理中心，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心，處于運行狀態(tài)的監(jiān)控組態(tài)軟 件與各種控制檢測設(shè)備(如PLC 智能儀表、二次儀表等)共同構(gòu)成了快速響應(yīng)控制 中心?？刂品桨负退惴ㄒ话阍谠O(shè)備上組態(tài)并運行，也可以在 PC上組態(tài)，然后下載 到設(shè)備中運行。監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展一直呈現(xiàn)多元化，然而據(jù)近兒年調(diào)查顯示，國內(nèi)市 場仍被 兒家組態(tài)軟件占據(jù)，如InTouch、FIX等。這些軟件在功能完備性、產(chǎn) 品包裝、市 場推廣等方面都具一定的優(yōu)勢，但并非盡善盡美。國際上較知名的監(jiān)控組態(tài)軟件有：美國 Wonderware 公司的 InTouch; AB 公司的 R

27、SView32 ; Intellution 公司 的FIX;澳大利亞CIT公司的Citech等。國內(nèi)兒家產(chǎn)品也 值得一提，諸如北京亞控 的組態(tài)王；北京三維力控科技的 ForceControl ;北京華富惠通的開物2000:湖南 視拓科技的CoreVieWo以上這些產(chǎn)品上市至今 已經(jīng)很多年了，但都以自身具有的 某些特性占據(jù)著自己的市場。在組態(tài)軟件 賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面 的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的 發(fā)展帶來了對組態(tài)軟件需求的提升，也決定了組 態(tài)軟件將由過去單純的組態(tài)監(jiān)控功能，向著更高、更廣的層面不斷發(fā)展。在國外，許多國際組織 MIMOSA、SMFPT、COMADEM等，也紛紛通

28、過監(jiān)控 組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控、故障診斷咨詢和技術(shù)推廣工作，并制定了一些信息交換格式和標(biāo)準(zhǔn)。許多大公司也在他們的產(chǎn)品中加入了互聯(lián)網(wǎng)功能，如 Bentley公司的計 算機在線設(shè)備運行監(jiān)測系統(tǒng) DataManager200可以通過網(wǎng)絡(luò) 動態(tài)數(shù)據(jù)交換的方式向 遠(yuǎn)程終端發(fā)送設(shè)備運行狀態(tài)信息；著名的 Nat ional Instrument s公司也在它的產(chǎn)品 LabW i ndows/ CVI以及Lab VIEW中加 入了網(wǎng)絡(luò)通訊處理模塊，因而可以通過 WWW、FTP、E2mail方式在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi) 進(jìn)行監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳送。法國 ALARM研究 小組對工業(yè)生產(chǎn)過程的智能報警和監(jiān) 控系統(tǒng)進(jìn)行了長期研究，并在多個

29、項目中進(jìn)行了應(yīng)用?？傊?，國內(nèi)外液位控制系統(tǒng)都處于快速發(fā)展階段，其前景也是非常可觀 的，相 信在未來自動化過程控制中，液位控制系統(tǒng)的精度將越來越高，其功 能也將更加的 豐富和強大。課題研究的目的通過本次儲油罐液位監(jiān)控軟件系統(tǒng)研究與設(shè)計，應(yīng)該達(dá)到以下目的：(1)熟悉并掌握組態(tài)軟件的使用方法；(2) 掌握了解過程控制理論的基礎(chǔ)知識；(3)培養(yǎng)自主查詢資料、搜索信息、動手實踐的能力與團(tuán)隊協(xié)作精神。課題研究的內(nèi)容已知立式儲罐直徑為17m,儲罐高9m,存儲介質(zhì)為輕質(zhì)油，罐內(nèi)壓力保 持為，且 最大輸入流量是5 m2/ho本次研究需要通過應(yīng)用組態(tài)軟件設(shè)計相應(yīng)的儲油罐液位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)上位機直接控制。儲油罐

30、監(jiān)控軟件系統(tǒng)必須將現(xiàn)場實時液位值呈現(xiàn)在上位機畫面上，包括數(shù)據(jù)形式和曲線形式，通過設(shè)定的液位值，計算機可以自動地實現(xiàn)控制閥門的自由開關(guān)，最終將原油液位保持在這個值上，且無穩(wěn)態(tài)誤差，除此之外，當(dāng)原油液位達(dá)到上下限時，上位機也可以迅速報警，報告 給工作人員。當(dāng)工作人員想要改變 原油液位時，只需要在上位機監(jiān)控畫面給 定值對話框中輸入另一個數(shù)字量，上位機 就可以在最短的時間內(nèi)將儲油罐的實際液位調(diào)整至新的給定值，整個操作過程簡單 快捷，不需要人為操作現(xiàn)場 設(shè)備，大大提高了工作效率。在此研究期間，必須完成以下任務(wù)：(1)學(xué)習(xí)研究液位控制系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用。研究學(xué)習(xí)儲油罐控制 系 統(tǒng)；(2)學(xué)習(xí)現(xiàn)代工業(yè)組態(tài)

31、軟件的應(yīng)用；(3)設(shè)計系統(tǒng)的上位機監(jiān)控軟件，實現(xiàn)儲罐的單罐液位的監(jiān)控。液位控制精度1%。；(4)軟件設(shè)計中適當(dāng)考慮仿真培訓(xùn)內(nèi)容；(5)完成相關(guān)資料檢索和開題報告；(6)完成論文的寫作和15000字符以上的英文資料翻譯；課題研究的準(zhǔn)備工作本次儲油罐液位控制的監(jiān)控軟件系統(tǒng)需要將系統(tǒng)中的液位進(jìn)行實時監(jiān)控，所以應(yīng)先了解整個監(jiān)控系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的構(gòu)成，以及控制方法。多學(xué)習(xí)監(jiān)控組態(tài)軟件，如 組態(tài)王的使用，最后將現(xiàn)場設(shè)備和上位機連成一個能通信的 系統(tǒng)，整個過程中會遇 到很多比較棘手的問題，因此要實現(xiàn)做好充分的準(zhǔn) 備，充分利用學(xué)校圖書館，參考 大量優(yōu)秀文獻(xiàn)，模仿實驗例子先做一遍，等 到能熟練使用各種軟件和實驗室中

32、的硬 件設(shè)備后，再著手做本次畢業(yè)設(shè)計。2液位監(jiān)控系統(tǒng)的整體分析位式控制簡介位式控制的概念目前使用的控制系統(tǒng)中最簡單的控制規(guī)律就是位式控制，說到位式控制，可以說兒乎所有的人都使用過，如家中開關(guān)電燈、開關(guān)（尤其是快開、快關(guān)水龍頭更形象）就是個位式控制的過程，其基本思想和生產(chǎn)過程中使用的位式控制是一樣的，即位式控制就是決定一個被控變量的給定值，然后根據(jù)實際值與給定值的偏差符號，來決定操作變量兩種狀態(tài)選取的工作過程。簡單說位式控制的控制動作就是“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)的交替。所以又稱其為 開關(guān)控制。位式控制是比例控制的特例，當(dāng)比例控制的比例度設(shè)定為0、比例增益趨 近于無窮大時，便成了一個位式控制器了。位

33、式控制系統(tǒng)的應(yīng)用是很廣泛的，如：空氣儲罐的壓力控制、恒溫箱、電加熱爐的溫度控制。在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)位式控制是比較簡單的，凡是有上、下限觸點的儀表，如電接點壓力表、具有觸點輸出的雙金屬溫度計、顯示、記錄儀等，都可以用來進(jìn)行位式 控制，再配合上一些中間繼電器、 電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥等，便可以很方便的 構(gòu)成位式控制系統(tǒng)。位式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、投資少，不僅可用于廣大中小型企業(yè)，就是 大型企 業(yè)也可應(yīng)用。其特別適合用于延時小、時間常數(shù)大的加熱對象。位式控制與PID控制的區(qū)別前者屬于，控制的物理量只有：開關(guān)、通斷、有無之差別；后者屬于線性控制系統(tǒng)，控制的物理量是：大小、多少、高低、快慢。PID系統(tǒng)還可以做到無

34、靜差。PID控制與位式控制相較而言，位式控制作用不是連續(xù)變化的，由它所構(gòu) 成的 位式控制系統(tǒng)其被控變量的變化將是一個等幅振蕩過程，不可能使被控 變量穩(wěn)定在 某一個數(shù)值上。而PID結(jié)構(gòu)是連續(xù)變化得，比較穩(wěn)定，最后能使 被控量穩(wěn)定在一個 數(shù)值上。PID控制器的優(yōu)點是控制效果好，抗干擾能力強?，F(xiàn)在很多場合都會用到這功能的儀表，他們他具有很好的控制效果，在要求比較高的場合里，都會用到這款儀表，當(dāng)然每個工程師設(shè)計PID控制的時候，或多或少會有點差 另1J,所以在國內(nèi)，很 多廠家的PID的效果，其實還不是很理想。所以有些家 往往還是選擇價格高的進(jìn)口 儀表。PID控制的表，往往帶有自整定功能，當(dāng)儀 表控制效

35、果不理想的時候，儀表 就可以把自整定功能打開，三次震蕩后，會 達(dá)到一個理想的控制效果。PID雖然有 很好的效果，但是他有一個缺點，確實 跳動太頻繁，因為它要達(dá)到一個好的控制效 果，就必須要頻繁的跳動，這樣 才能防止過沖和穩(wěn)定。位式控制器的控制效果往往就比較低了，他可以控制在一個區(qū)間內(nèi)，讓設(shè)備頻繁的跳動，比如很多廠家對控制效果要求不高，就可以采用，因為他們用的是開關(guān)閥門，如果跳動太頻繁，容易導(dǎo)致閥門的損壞，他們控制在一定的溫度范圍呢，比如溫度高于40度打開，低于30度關(guān)掉，這樣采用二 位是就比較的合理，采用 PID控制就不行了。所以用戶選擇PID控制器還是選擇二位式控制器，就要根據(jù)實際的 情況來

36、 選擇，當(dāng)然，他們的價格也相差很多，普通的二位式控制的表往往價格比較便宜。用戶如果不知道如何的選擇，你可以撥打廠家的技術(shù)電話進(jìn)行咨詢。液位監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析實際的儲油罐液位監(jiān)控系統(tǒng)必須是一個負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可以將 對象 測量值實時地傳送給控制器，與給定值進(jìn)行比較，然后及時做出判斷，減小誤差，使測量值逐漸接近并達(dá)到給定值。根據(jù)這一原理，可知液位監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示:圖2-1液位控制系統(tǒng)框圖液位傳感器通過數(shù)據(jù)采集卡為上位機提供可用的數(shù)據(jù)，其中 A/D轉(zhuǎn)換是在數(shù)據(jù) 采集卡內(nèi)部執(zhí)行的，將液位模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量供上位機直接使用和 顯示。上位機也 可對相應(yīng)的地址進(jìn)行賦值，來設(shè)定相關(guān)參數(shù)

37、。液位監(jiān)控系統(tǒng)的控制方案2. 3.1控制方案的選擇不同于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)法，本次課題所研究的方法是典型的位式控制，即上位機輸入和輸出的控制信號均為開關(guān)量，只有“ 0口“ 1o”2. 3.2控制方案的基本原理儲油罐液位監(jiān)控軟件系統(tǒng)屬于軟件設(shè)計部分，和硬件部分構(gòu)成了一個整體。在生產(chǎn)現(xiàn)場，硬件設(shè)備包括：儲油罐、液位傳感器、輸油管道、泵、電 磁閥、電磁繼 電器、含有A/D和D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集卡。在生產(chǎn)過程中，液位傳感器測量儲油罐原油液位，將液位模擬量轉(zhuǎn)換為4?20mA的電流信號并顯示出來。液位傳感器與數(shù)據(jù)采集卡相連接，將4? 20mA的電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給上位機，上位機監(jiān)控軟件系統(tǒng)會將這個數(shù)字

38、量以動畫形式展現(xiàn)在監(jiān)控畫面上，可以供工作人員隨時觀察。同時，上位機會將此液位與事先的給定值進(jìn)行迅速比較，如果不一致，則會給采集卡輸出一個開關(guān)閥門的命令，此控制命令是數(shù)字量，通過數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動電磁 繼電器，最終控制閥門，使原油液 位調(diào)整至給定值。采用組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件和現(xiàn)場設(shè)備開發(fā)儲油罐液位自動監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面和硬件設(shè)備驅(qū)動；可以實現(xiàn)上位機監(jiān)控系統(tǒng)與外界數(shù)據(jù)的通信，實現(xiàn) 對油罐液位的 實時監(jiān)控，便于操作者進(jìn)行觀測和控制，并且根據(jù)系統(tǒng)要求實現(xiàn)上下限報警，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，不需要在現(xiàn)場操作，且可以記錄外界系統(tǒng)安全運行時間。外界報警系統(tǒng)可以實時對液位的限值進(jìn)行報警，包括修改后的 上下限報警值，實現(xiàn)了外界

39、系統(tǒng)現(xiàn) 場數(shù)據(jù)與監(jiān)控室內(nèi)上位機數(shù)據(jù)的實時交 換，達(dá)到自動監(jiān)控的目的，減少了現(xiàn)場工作 量。上位機人機界面是可以將系 統(tǒng)中各種參數(shù)變化呈現(xiàn)在 PC機上，并且監(jiān)控系統(tǒng) 可以對硬件設(shè)備實時發(fā)送信 息，進(jìn)行精確監(jiān)控，達(dá)到高效的自動化控制。如圖2-2所示，液位信號由液位變送器 LT傳送給數(shù)據(jù)采集卡，作為控制 依 據(jù)，上位機直接作為控制器，處理后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡給電磁閥一個執(zhí)行命令控制出油管道，來控制原油輸出管道的“開”和“閉”，從而達(dá)到控制液位的目的。儲油罐液位監(jiān)控系統(tǒng)要想實現(xiàn)自動運行，那么必須在上位機中正確地編 寫應(yīng)用 程序命令語言，系統(tǒng)不斷地循環(huán)執(zhí)行程序，就可以實現(xiàn)對液位的自動 控制。整個程 序控制的設(shè)

40、計思路如圖2-3所示：2-3液位控制程序流程3液位監(jiān)控系統(tǒng)的硬件選型基礎(chǔ)性硬件選型是在對課題進(jìn)行深入分析，對相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)查之后所進(jìn)行的工作，是軟件設(shè)計實現(xiàn)的前提。硬件的合理選用，對于整個課題的設(shè) 計至關(guān)重要， 既要合理、適合，也要經(jīng)濟(jì)適用。本設(shè)計要實現(xiàn)上位機直接監(jiān) 控，通過數(shù)據(jù)采集卡 收集液位信號反饋給上位機來進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)液位 保持在給定值附近的自動控 制系統(tǒng)。儲油罐液位控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備包括：液位傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、監(jiān)控 主機、 繼電器、電磁閥、電源。液位傳感器液位傳感器連接水箱的底部，檢測水箱的液 位，同 時輸出4? 20mA的電流信號，提供給上位 機作為液位 檢測信號。液位傳感器

41、選擇“ ZW3051LD版法蘭差壓式液位 計，如圖3-1所示。技術(shù)參數(shù)： 輸出信號：4?二線制（模擬）二線制4? 20mA直流信號上疊加數(shù)字信號，圖3-1ZW3051LDP由用戶選擇線性或開方輸出。（智能）；供電電源：12? 45VDC;電源影響：輸出量程/V ;為避免被測介質(zhì)直接于變送器的隔離膜片接觸提供了一種可靠的測量方法；阻尼：通?？稍?？ 16秒之間可調(diào)，當(dāng)灌充幡性液或帶遠(yuǎn)傳裝置時，時間常數(shù)會增大；啟動時間：2秒，不需預(yù)熱；工作環(huán)境：環(huán)境溫度-29? 93 C （模擬放大器）；-29? 75 C （數(shù)字/智能放大器）；-29? 65 C （帶顯示表頭）；環(huán)境濕度0? 95% ;防護(hù)特性：

42、防護(hù)能力IP65;防爆類型：隔爆型Exd II BT4-6 ;本安型 Exia II CT5;靜壓影響：零位誤差：土最大量程限值，對于32MPa在管道壓力下通過調(diào)零給予校正；電磁輻射影響：最大量程值，接受輻射頻率27? 500MHz，試驗場強3V/m ;指示表（）:液晶數(shù)顯精度土 ;振動影響：任何方向200Hz振動時，士 %/g安裝位置：膜片未垂直安裝，可能產(chǎn)生小于的零點誤差，但可通過調(diào)零來修 正；重量：3. 9Kg （不包括附件）。數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡連接液位傳感器、上位機和電磁 閥，作為外部硬件設(shè)備和上位機數(shù)據(jù)交換的一個媒 介，給上位機提供液位信號，給電磁閥 發(fā)送開關(guān)指 令。數(shù)據(jù)采集卡選擇

43、國內(nèi)研華公司的“ PCL818L16”路數(shù)據(jù)采集卡，如圖3-2所示。技術(shù)參數(shù)：16路單端或8路差分模擬量輸入圖 3-2 PCL818L12位A/D轉(zhuǎn)換器，可達(dá)到 OOKHz的采樣速率, 帶DMA的自動通道/增益掃描每個輸入通道的增益可編程，乘，1,2,4或8板上帶有一個1K的采樣FIFO （先入先出）緩沖器和可編程中斷軟件可選擇模擬量輸入范圍 （VDC）雙極性：土，土，土， 土 5V, 土 10V單極性：0、, 0- V, 05V,（T10V功耗：+5V 210mA （典型）,500mA （最大）+12V 20mA （典型）,100mA （最大）-12V 20mA （典型），40mA （最大）

44、I/O端口： 16個連續(xù)字節(jié)A/D、D/A 接口： DB-37尺寸：155mm （L） * 100mm （H）監(jiān)控主機miiiriiiiiiiIIIIIIIIIIII iiiiuii IIIIIIIIIIHIIHiiiiiiiiiiiiii1111過程控制監(jiān)控主機和顯示器構(gòu)成整個系統(tǒng) 的上 位機，運行組態(tài)王工程。在液位控制過程 中，接受 采集卡送來的液位信號，并且實時顯 示，然后經(jīng)過 內(nèi)部程序判斷，給采集卡輸入一 個執(zhí)行命令，從而 控制電磁閥的關(guān)閉。監(jiān)控主機選擇研華公司的 “ IPC10L工控機,圖 3-3 IPC-610L如圖3-3所示 技術(shù)參數(shù)：研華工控機4U常規(guī)規(guī)格：高支持14槽背板配置

45、：ATX PFC PS/2電源前端可安裝3個半高磁盤驅(qū)動器，一個 FDD和一個內(nèi)置磁盤驅(qū)動器前置USB/接口前置系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測模塊能抗沖擊，振蕩，并且能在高溫下穩(wěn)定工作可支持：ATX母板和400W PFC電源機箱：IPC-610L, 4U, 19 標(biāo)準(zhǔn)上架處理器：Sockets478 P4 3. 06G內(nèi)存：DDR400 1G研華工控機4U標(biāo)準(zhǔn)配置:硬盤:IDE 160G (西數(shù)) 光驅(qū)：DVD光驅(qū)網(wǎng)絡(luò)：10 / 100M自適應(yīng)網(wǎng)卡鍵盤：有鼠標(biāo)：有串口： 2個RS232串口USB接口前置2個接口并口： 1 個(SPP / EPP / ECP)工作溫度：050 C儲存溫度：2060 C,相對濕度5

46、95% (無冷凝)IPC-610L CPU P4 內(nèi)存 1G / 160g / DVD 等，配件可選繼電器圖 4-4 G5V-繼電器在液位控制回路中充當(dāng)“自動開關(guān)”， 采集 卡向繼電器輸送小電流控制信號，繼電器輸出 大電流信 號驅(qū)動電磁閥，控制其開關(guān)。繼電器選擇“ G5V小型、高靈敏度1極信號用繼 電器”，如圖4-4所示。技術(shù)參數(shù)：1寬范圍的接點開關(guān)區(qū)域1mA? 1A。高靈敏度線圈150mW。塑料密封型，耐環(huán)境性能優(yōu)越。線圈接點間為FCCPart68標(biāo)準(zhǔn)。(1,500V、10X160 us)電磁閥電磁閥是整個系統(tǒng)的執(zhí)行器，繼電器直接向電磁閥輸 送開 關(guān)信號，控制其打開和關(guān)閉，進(jìn)而控制出油管道流

47、 量，調(diào)節(jié)液 位高低。電磁閥選擇“ Z27B不銹鋼二位二通先與活塞式高 壓電磁 閥”，如圖4-5所示。技術(shù)參數(shù)：1,出口型暨航天、軍工指定配套用品航天軍品。用于船舶重工、石油化工、電力裝備、鍋爐設(shè)備、鋼鐵、消防圖4.5Z272-B噴淋、電鍍涂裝、燃?xì)馊加汀h(huán)保設(shè)備、吹灰除塵、實驗裝 備、紡織印染、暖通空 調(diào)、水處理、工業(yè)爐窯、干燥設(shè)備等 控制系統(tǒng)。2,通徑范圍:DN01? DN503.最高耐壓等級：40? 1500kgf/cm4,閥位形式：常閉、常開5,閥體材料:304不銹鋼（代號：B）316不銹鋼（特需代號R）6.適用流體:氣體、液體、蒸汽、油類等7,適用介質(zhì)的運動粘度：W50CSt （mm

48、 /s ）,大于時需定制8,適合的環(huán)境溫度：-30? 75 C9,適合的工作溫度：-9? 80 C. -9? 180 C （特需）.安裝方式：建議水平安裝，水平安裝線圈向上可延長壽命11?膜片材料：I? IV型常規(guī)密封一PTFE （氟塑料，代號：P） , Cu （紫銅，代號：Cu）;特需VITON （氟橡膠,代號：V）.電壓常規(guī):AC220/AC230/AC240V 50/60Hz, DC24V,允許波動 土 10%茶它 電壓 定制.電氣接口:常規(guī)一標(biāo)準(zhǔn)接線盒，防爆一引線式（標(biāo)準(zhǔn)長度 1.5M）、接線盒 式.可配防爆型，防爆等級 Exd IICT5 Gb （國家級防爆監(jiān)督站檢驗合格，證號:81

49、30713 ）電源實際硬件系統(tǒng)中的液位計、電磁閥、繼電器都需要外部電源供電，才能保 證正 常的工作。圖 4-6 S8JX-電源選擇歐姆龍公司的 “ S8JX03524CD直流電-6所示。技術(shù)參數(shù)：品牌歐姆龍型號 S8JX-G03524CD類型AC/DC電源調(diào)制方式脈沖寬度調(diào)制式G03524CD晶體管連接單端式輸入電壓0-240V輸出功率35W輸出電壓24V工作效率85%輸入電壓：交流 AC100-240V 50/60HZ放大電路采集卡輸出的開關(guān)指令信號是特別微弱的，不能夠直接驅(qū)動電磁閥，因此 必須 添加放大電路。控制過程中，放大電路將數(shù)據(jù)采集卡輸出的指令信號放 大之后，再 輸入繼電器中，進(jìn)而驅(qū)

50、動電磁閥工作，控制管道流量。放大電路設(shè)計如圖4-7, 4-8所示：圖4-7共集電極放大電路圖4-8放大電路微變等效電路4液位監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計組態(tài)軟件的介紹4, 1.1組態(tài)軟件的概念和產(chǎn)生的背景組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供 快速構(gòu)建工業(yè) 白動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的HMI （Human Machine Interface,人機接口軟 件）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個使 用戶能快速建立

51、自己的HMI的軟件工具 或開發(fā)環(huán)境在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC （包括工控機）相比以前 的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)日臻成熟；由 PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較 低的擁有成 本；PC的軟件資源和硬件資源富，軟件之間的互操作性強；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易的得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常待殊而且重要的地位。組態(tài)的英文是Configuration ?簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提 供的工 具、方法，完成工程中的某一具體任務(wù)的過程。與硬件生產(chǎn)相對照，組態(tài)與組裝類似

52、。4. 1.2組態(tài)軟件的特點和功能一般來說，組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and DataAcquisition, SCADA）的軟件平臺工具，是工業(yè)應(yīng)用軟件的一個組成部分。它具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強大。組態(tài)軟件由早先單一的人機界面向數(shù)據(jù)處理機方向發(fā)展，管理的數(shù)據(jù)項越來越大，實時數(shù)據(jù)庫事的作用進(jìn)一步加強。隨著組態(tài)軟件出身以及控制系統(tǒng)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件部分地與硬件發(fā)生分離，為自動化軟件的發(fā)展提供了充分發(fā)揮作用的舞臺。OPC （OLE for Process Control ）的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場總線尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，大大簡化了異種設(shè)備

53、間的互 連，降低了開發(fā)I/O設(shè)備驅(qū)動 軟件的工作量。I/O驅(qū)動軟件也逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化的方向 發(fā)展。組態(tài)軟件的主要特點是：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包 括硬 件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需要很多修改就可方便的完成軟件的更新和升級。（2）封裝性（易學(xué)易用）。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方 便用 戶的方法包裝起來，對于用戶，不需要掌握太多的編程語言技術(shù)（茯至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能。（3）通用性。每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/O Dri

54、ver.開放式的數(shù)據(jù)庫 和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限 制。目前看到的所有組態(tài)軟件都能實現(xiàn)如下的類似功能：a.兒乎所有運行于32位Windows平臺的組態(tài)軟件都采用類似的資源瀏覽 器的窗口結(jié)構(gòu)，并對工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽、畫面等）進(jìn)行配置和編輯；b.處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警；c.提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動程序；d.各類報表的生成和打印輸出；e.使用腳本語言提供二次開發(fā)的功能；f.存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢等。.1.3組態(tài)軟件現(xiàn)狀和使用組態(tài)軟件的步驟. 1. 3. 1組態(tài)軟件的現(xiàn)狀目前應(yīng)用比較廣泛的國

55、外組態(tài)軟件有 WondWare的InTouch、西門子公司的 WinCC澳大利亞的CiTech、美國Interlution 公司的Fix、意大利LogoSystem的 LogView等。這些軟件系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集與控制信息發(fā)送、報警處理和歷史趨 勢顯示與記錄功能，但是針對國內(nèi)的需要，這些系統(tǒng)還有明顯的弱點：本地化差，雖然部分系統(tǒng)已經(jīng)漢化，但是中國市場中某些行業(yè)規(guī)范，它們很難滿足；價格昂貴，這些系統(tǒng)價格昂貴，很難為國內(nèi)一般 應(yīng)用所接受。同國外系統(tǒng)相比，大部分國產(chǎn)通用系統(tǒng)具有較高的性能價格比，本地化 能力較 強，如三維科技公司的力控、北京亞控科技公司的組態(tài)王等。但多數(shù) 產(chǎn)品仍有諸如 與MIS集成能

56、力差、GIS功能薄弱、多任務(wù)調(diào)度能力差、事故追 憶和診斷能力缺乏等致命的弱點，要滿足企業(yè)級和行業(yè)部門級大型集中監(jiān)控管理GIS系統(tǒng)的要求，還需要相當(dāng)長的時間。1,3, 2使用組態(tài)軟件的一般步驟如何把具體的工程應(yīng)用在組態(tài)王軟件中進(jìn)行完整、嚴(yán)密的開發(fā)，使組態(tài) 軟件能 夠在正常工作，主要包括以下兒個典型的組態(tài)步驟：(1)將所有I/O點的參數(shù)收集齊全，并填寫表格，以備在監(jiān)控組態(tài)軟件和PLC上組態(tài)時使用。(2)搞清楚所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類、型號、使用的通信接口類型，采用的通信協(xié)議，以便在定義I/O設(shè)備時做出準(zhǔn)確選擇。(3)將所有I/O點的I/O標(biāo)識收集齊全，并填寫表格，I/O標(biāo)識是唯一地 確定一

57、個I/O點的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識來請求其對應(yīng)的 數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下I/O標(biāo)識是I/O點的地址或位號名稱。(4)根據(jù)工藝過程繪制、設(shè)計畫面結(jié)構(gòu)和畫面草圖。(5)按照第一步統(tǒng)計出的表格，建立實時數(shù)據(jù)庫，正確組態(tài)各種變量 參 數(shù)。(6)根據(jù)第一步和第二步的統(tǒng)計結(jié)果，在實時數(shù)據(jù)庫中建立實時數(shù)據(jù)庫變量與I/O點一對一的對應(yīng)關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接。(7)根據(jù)第四步的畫而結(jié)構(gòu)和畫面草圖，組態(tài)每一幅靜態(tài)的操作畫面(主要是繪圖)。(8)將操作畫面中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫變量建立動畫連接，規(guī)定 動畫 屬性和幅度。(9)視用戶需求，制作歷史曲線，報警顯示，以及開發(fā)報表系統(tǒng)。之 后， 還需要

58、加上安全權(quán)限設(shè)置。(10)對組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行分段和總體調(diào)試，視調(diào)試情況對軟件進(jìn)行相應(yīng)修改。(11)將全部內(nèi)容調(diào)試完成以后，對上位軟件進(jìn)行最后完善，讓系統(tǒng) 投入正式運行。概述軟件完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一個完全意義上的工業(yè)級軟件平臺，現(xiàn)己 廣泛應(yīng) 用于化工、電力、國屬糧庫、郵電通信、環(huán)保、水處理、冶金和食品 等各個行業(yè)，并 且作為首家國產(chǎn)監(jiān)控組態(tài)軟件應(yīng)用于國防、航空航天等關(guān)鍵 領(lǐng)域。組態(tài)王軟件是運行于Windows2000/(#T 6)/XP 簡體中文版的中文界面的人 機界面軟件，采用了多線程、COM組件等新技術(shù)，實現(xiàn)了實時多任務(wù)，軟 件使用方 便，功能強大，性能優(yōu)異，運行穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。組態(tài)王軟件包

59、括以下三部分組成：a,匚程管理器(ProjManager ):b.匚程瀏覽器(TouchExplorer);c. |E| 面運行系統(tǒng)(TouchView)。在“組態(tài)王”軟件中，用戶建立的每一個應(yīng)用程序為一個工程。在每一 個工程 的路徑下，生成了一些重要的數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件不允許直接修 改，必須通過工 程管理器或工程瀏覽器來修改。4.2.1工程管理器對于系統(tǒng)集成商和用戶來說，一個系統(tǒng)開發(fā)人員可能保存有很多個組態(tài)王工程，對于這些工程的集中管理以及新開發(fā)工程中的工程備份等都是比較繁瑣的事情。工程管理器是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)，具有很強的管理功能，主要作用是為用戶集中管理本機上的組態(tài)王工程。工程管理器

60、的主要功能包括：新建工程、刪除工程，搜索指定路徑下的所有組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開發(fā)或運行環(huán) 境等。工程管理器實現(xiàn)了對組態(tài)王各種版本工程的集中管理，使用戶在進(jìn)行工程開發(fā)和工程的備份、數(shù)據(jù)詞典的管理上方便了許多。4. 2.2工程瀏覽器工程瀏覽器是組態(tài)王的一個重要組成部分，它將圖形畫面、命令語言、設(shè)備驅(qū)動程序、配方、報警、網(wǎng)絡(luò)等工程元素集中管理，工作人員可以一目了然地查看工程的各個組成部分。工程瀏覽器簡便易學(xué)，操作界面和Windows中的資源管理器非常類似，為工程的管理提供了方便高效的手段。組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)內(nèi)恢于組態(tài)王工程瀏覽器，又稱為畫面開發(fā)系統(tǒng)