基于DCS的造紙廠紙機配漿控制監(jiān)控系統(tǒng)設計

1、西安建筑科技大學課程設計（論文）任務書專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師（簽名）： 一、課程設計（論文）題目基于DCS的造紙廠紙機配漿監(jiān)控系統(tǒng)設計二、本次課程設計（論文）應達到的目的本次課程設計是自動化專業(yè)學生在學習了計算機控制技術(shù)與系統(tǒng)和過程控制及儀表兩門專業(yè)必修課程及單片機原理與應用、可編程控制器等相關專業(yè)選修課程之后進行的一次全面的綜合訓練，其主要目的是加深學生對計算機控制技術(shù)相關理論和知識的理解，進一步熟悉計算機控制系統(tǒng)工程設計的基本理論、方法和技能；掌握工程應用的基本內(nèi)容和要求，整合各專業(yè)課程的理論知識和方法，做到理論與實際的統(tǒng)一；培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力和獨立完成系統(tǒng)設計的能

2、力，并按要求編寫相關的設計說明書、技術(shù)文檔和總結(jié)報告等。三、本次課程設計（論文）任務的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設計要求等）以造紙廠紙機配漿系統(tǒng)為背景，利用組態(tài)軟件實現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)的設計。具體要求如下：1熟悉造紙廠紙機配漿系統(tǒng)的工藝，進行I/O節(jié)點的設計； 2掌握計算機控制系統(tǒng)中DCS現(xiàn)場控制站和操作員站的設計方法，進行上下位硬件設計與選型；3學習KingView組態(tài)軟件，紙機配漿上位監(jiān)控系統(tǒng)流程畫面，分組畫面、報警畫面和趨勢畫面、歷史記錄的設計；4繪制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；5撰寫課程設計報告一份，要求字數(shù)30005000字。四、應收集的資料及主要參考文獻：1王再英等.過程控制系統(tǒng)與儀表

3、.機械工業(yè)出版社,20062潘新民,王燕芳.微型計算機控制技術(shù).高等教育出版社,20013 HYPERLINK /s?ie=UTF8&search-alias=books&field-author=%E7%8E%8B%E9%94%A6%E6%A0%87 王錦標.計算機控制系統(tǒng).清華大學出版社,20084組態(tài)王Version6.53用戶手冊.2006五、審核批準意見教研室主任（簽字） 西安建筑科技大學課程設計（論文）第 頁 共20頁目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc374619255 摘 要 PAGEREF _Toc374619255 h 2 HYPERLIN

4、K l _Toc374619256 1緒論 PAGEREF _Toc374619256 h 3 HYPERLINK l _Toc374619257 1.1概述 PAGEREF _Toc374619257 h 3 HYPERLINK l _Toc374619258 1.2造紙廠的工藝 PAGEREF _Toc374619258 h 5 HYPERLINK l _Toc374619259 2紙機配漿系統(tǒng)的工藝及I/O節(jié)點的設計 PAGEREF _Toc374619259 h 6 HYPERLINK l _Toc374619260 2.1紙機配漿系統(tǒng) PAGEREF _Toc374619260 h

5、6 HYPERLINK l _Toc374619261 2.2配漿過程自動控制 PAGEREF _Toc374619261 h 6 HYPERLINK l _Toc374619262 2.3I/O節(jié)點的設計 PAGEREF _Toc374619262 h 7 HYPERLINK l _Toc374619263 3 DCS控制系統(tǒng)及上下位硬件 PAGEREF _Toc374619263 h 9 HYPERLINK l _Toc374619264 3.1DCS系統(tǒng)簡介 PAGEREF _Toc374619264 h 9 HYPERLINK l _Toc374619265 3.2 DCS現(xiàn)場控制站

6、PAGEREF _Toc374619265 h 10 HYPERLINK l _Toc374619266 3.3DCS操作員站 PAGEREF _Toc374619266 h 11 HYPERLINK l _Toc374619267 3.4下位硬件設計及選型 PAGEREF _Toc374619267 h 11 HYPERLINK l _Toc374619268 3.5 硬件設計 PAGEREF _Toc374619268 h 12 HYPERLINK l _Toc374619269 3.5.1 電源模塊 PAGEREF _Toc374619269 h 12 HYPERLINK l _Toc3

7、74619270 3.5.2 中央處理器模塊 PAGEREF _Toc374619270 h 12 HYPERLINK l _Toc374619271 3.5.3 S7-300模擬量模塊選擇 PAGEREF _Toc374619271 h 12 HYPERLINK l _Toc374619272 4 KingView組態(tài)軟件設計 PAGEREF _Toc374619272 h 14 HYPERLINK l _Toc374619273 4.1 KingView組態(tài)軟件簡介 PAGEREF _Toc374619273 h 14 HYPERLINK l _Toc374619274 4.2紙機配漿上位

8、監(jiān)控系統(tǒng) PAGEREF _Toc374619274 h 14 HYPERLINK l _Toc374619275 4.3.1監(jiān)控系統(tǒng)流程畫面設計 PAGEREF _Toc374619275 h 15 HYPERLINK l _Toc374619276 4.3.2報警畫面 PAGEREF _Toc374619276 h 15 HYPERLINK l _Toc374619277 4.3.3狀態(tài)畫面結(jié)果 PAGEREF _Toc374619277 h 16 HYPERLINK l _Toc374619278 總 結(jié) PAGEREF _Toc374619278 h 17 HYPERLINK l _T

9、oc374619279 參 考 文 獻 PAGEREF _Toc374619279 h 18摘 要紙在人民生活中的作用有：載體文化、信息載體；工農(nóng)業(yè)材料、產(chǎn)品載體。保護、裝飾材料日常生活使用、建筑使用；加工材料充當特殊條件下的加工、工具材料。造紙技術(shù)水平是國家經(jīng)濟發(fā)展標志：1、紙的消耗量與國內(nèi)生產(chǎn)總值增長呈同步趨勢。2、紙的消耗量與人民生活水平提高呈同步趨勢。2005 年我國紙產(chǎn)量達5600萬噸，居世界第2 位。目前我國有造紙企業(yè)3500余家。但大多造紙業(yè)存在問題是：設備落后、能耗、物耗高、產(chǎn)品質(zhì)量差、檔次低、進口量大等原因。近年來，我國造紙業(yè)速發(fā)展：僅2010年總產(chǎn)量達5115.18萬噸，表

10、觀消費量5184.96萬噸，人均消費量33.9 kg/人.年 本次課程設計主要是對于機制造紙中的配漿系統(tǒng)進行設計，以達到合理配比、智能控制、節(jié)約成本的效果。采用HOLLSYS公司的HOLLYSYS-MACS多級分布式集散控制系統(tǒng)（DCS），對紙生產(chǎn)線中的控制環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化處理。 本設計利用KingView組態(tài)軟件對其進行了編程，編寫了配漿，液位高停泵、液位高報警等程序。關鍵詞：集散控制系統(tǒng)，HOLLYSYS-MACS，控制軟件, KingView組態(tài)軟件1緒論1.1概述計算機的應用促進了控制理論的發(fā)展。先進控制的理論和計算機技術(shù)的發(fā)展推動了工業(yè)控制的微機化、智能化和網(wǎng)絡化，也推進了先進控制理論

11、的應用。同時，先進控制理論的成功應用也促進了控制理論的持續(xù)和深入的開展。因此，計算機在工業(yè)生產(chǎn)和理論研究中發(fā)揮的作用是無法估量的。同時采用計算機控制可以實現(xiàn)工業(yè)過程連續(xù)化、大型化和精密化的要求，可以進行在線運算，完成一些比PID更靈活的控制。計算機控制是關于計算機技術(shù)如何應用于工業(yè)生產(chǎn)過程自動化的一門綜合性學問。計算機控制的應用領域是非常廣泛的，從計算機應用的角度出發(fā)，工業(yè)自動化是其重要的一個領域；而從工業(yè)自動化的領域來看，計算機控制系統(tǒng)又是其主要的實現(xiàn)手段。可以說，計算機控制系統(tǒng)與用于科學計算及數(shù)據(jù)處理的一般計算機是兩類不同用途、不同結(jié)構(gòu)組成的計算機系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)是融計算機技術(shù)與工業(yè)過

12、程控制于一體的綜合性技術(shù)，它是在常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的。圖1-1 計算機控制系統(tǒng)硬件組成框圖1) 主機由中央處理器(CPU)、內(nèi)存儲器(RAM、ROM)和系統(tǒng)總線構(gòu)成的主機是控制系統(tǒng)的核心。主機根據(jù)過程輸入通道發(fā)送來的實時反映生產(chǎn)過程工況的各種信息，以及預定的控制算法，做出相應的控制決策，并通過過程輸出通道向生產(chǎn)過程發(fā)送控制命令。主機所產(chǎn)生的各種控制是按照人們事先安排好的程序進行的。這里，實現(xiàn)信號輸入、運算控制和命令輸出等功能的程序已預先存入內(nèi)存，當系統(tǒng)啟動后，CPU就從內(nèi)存中逐條取出指令并執(zhí)行，以達到控制目的。2) 常規(guī)外部設備常規(guī)外部設備由輸入設備、輸出設備和外存儲器等組成。常

13、規(guī)的輸入設備有鍵盤、光電輸入機等，主要用來輸入程序、數(shù)據(jù)和操作命令。 常規(guī)的輸出設備有打印機、繪圖機、顯示器(CRT顯示器或數(shù)碼顯示器)等，主要用來把各種信息和數(shù)據(jù)提供給操作者。外存儲器有磁盤裝置(軟盤、硬盤和半導體盤)、磁帶裝置，兼有輸入/輸出兩種功能，主要用于存儲系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。 這些常規(guī)的外部設備與主機組成的計算機基本系統(tǒng)(即通常所言的計算機)，用于一般的科學計算和管理是可以滿足要求的，但是用于工業(yè)過程控制，則必須增加過程輸入/輸出設備。3) 過程輸入/輸出設備過程輸入/輸出設備是在計算機與工業(yè)對象之間起著信息傳遞和轉(zhuǎn)換作用的裝置，除了其中的測量變送單元和信號驅(qū)動單元屬于自動化儀表的范疇

14、外，主要是指過程輸入/輸出通道(簡稱過程通道)。過程輸入通道包括模擬量輸入通道(簡稱A/D通道)和數(shù)字量輸入通道(簡稱DI通道)，分別用來輸入模擬量信號(如溫度、壓力、流量、液位等)和開關量信號(繼電器觸點、行程開關、按鈕等)或數(shù)字量信號(如轉(zhuǎn)速、流量脈沖、BCD碼等)。過程輸出通道包括模擬量輸出通道(簡稱D/A通道)和數(shù)字量輸出通道(簡稱DO通道)，D/A通道把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號后再輸出，DO通道則直接輸出開關量信號或數(shù)字量信號。 4) 操作臺 操作臺是操作員與系統(tǒng)之間進行人機對話的信息交換工具，一般由CRT顯示器(或LED等其他顯示器)、鍵盤、開關和指示燈等構(gòu)成。操作員通過操作臺可以了

15、解與控制整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。操作員分為系統(tǒng)操作員與生產(chǎn)操作員兩種。系統(tǒng)操作員負責建立和修改控制系統(tǒng)，如編制程序和系統(tǒng)組態(tài)；生產(chǎn)操作員負責與生產(chǎn)過程運行有關的操作。為了安全和方便，系統(tǒng)操作員和生產(chǎn)操作員的操作設備一般是分開的。 5) 接口電路主機與外圍設備(包括常規(guī)外部設備和過程通道)之間，因為外設結(jié)構(gòu)、信息種類、傳送方式、傳送速度的不同而不能直接通過總線相連，必須通過其間的橋梁接口電路來傳送信息和命令。計算機控制系統(tǒng)有各種不同的接口電路，一般分為并行接口、串行接口、管理接口和專用接口等幾類。6) 通信設備現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程的規(guī)模一般比較大，其控制與管理也很復雜，往往需要幾臺或幾十臺計算機才能分

16、級完成控制和管理任務。這樣，在不同地理位置、不同功能的計算機之間就需要通過通信設備連接成網(wǎng)絡，以進行信息交換。1.2造紙廠的工藝造紙廠，是通過機制流水線的形式進行造紙的工廠。造紙分有機制和手工兩種形式。機制是在造紙機上連續(xù)進行，將適合于紙張質(zhì)量的紙漿，用水稀釋至一定濃度，在造紙機的網(wǎng)部初步脫水，形成濕的紙頁，再經(jīng)壓榨脫水，然后烘干成紙。手工則用有竹簾、聚酯網(wǎng)或銅網(wǎng)的框架，將分散懸浮于水中的纖維抄成濕紙頁，經(jīng)壓榨脫水，再行曬干或烘干成紙。造紙機械的基本組成部分按照紙張形成的順序分為網(wǎng)部、壓榨、前干燥、后壓榨、后干燥、壓光機、卷紙機等。其工藝為流漿箱輸出的紙漿在網(wǎng)部脫水成型，在壓榨部進行壓縮使紙層

17、均勻，經(jīng)過前干燥進行干燥，接著進入后壓榨進行施膠，再進入后干燥器烘干處理，然后利用壓光機使紙張平滑，最后通過卷紙機形成母紙卷。造紙工藝流程圖如下所示：圖1-2造紙廠紙機配漿系統(tǒng)的工藝2紙機配漿系統(tǒng)的工藝及I/O節(jié)點的設計2.1紙機配漿系統(tǒng)配漿的目的是通過配漿的機械作用，處理水中的紙漿纖維，使其發(fā)生物理化學變化而獲得一些特定的性質(zhì)，以滿足紙或紙板生產(chǎn)的質(zhì)量要求。針葉木漿配漿過程：針葉木漿由4雙圓盤磨漿機和高位箱組成的串聯(lián)連續(xù)循環(huán)配漿系統(tǒng)。在正常工作時，系統(tǒng)進行串聯(lián)連續(xù)循環(huán)配漿。但在有些情況下，如：剛開始配漿時，需要進行循環(huán)配漿。成漿送入針木成漿池。闊葉木漿配漿過程：闊木漿由2雙圓盤磨漿機和高位箱

18、組成的串聯(lián)連續(xù)循環(huán)配漿系統(tǒng)。在正常工作時，系統(tǒng)進行串聯(lián)連續(xù)循環(huán)配漿。但在有些情況下，如：剛開始配漿時，需要進行循環(huán)配漿。成漿送入針木成漿池。損紙配漿過程的其他要求：在有些配漿過程中需要間歇的對配漿設備進行清洗工作。2.2配漿過程自動控制（a）自動控制回路。配漿過程的流量自動控制回路； 配漿過程差壓控制及內(nèi)循環(huán)量的控制。（b）配漿設備恒功率控制（通過對成線盤磨的功率自動/手動的分配，實現(xiàn)進、退刀，調(diào)整配漿設備動刀和靜刀間隙），保證配漿質(zhì)量的連續(xù)穩(wěn)定以及設備的正常運行。（c）配漿機設有漿壓、水壓、油溫等連鎖控制裝置，保護設備正常運行。（d）系統(tǒng)設有清洗水壓力手動遙控系統(tǒng)，在配漿過程結(jié)束時用一清洗配

19、漿設備，為下一次配漿作好準備工作。（e）系統(tǒng)設有配漿過程三通控制功能，可以實現(xiàn)連續(xù)配漿和循環(huán)配漿的切換功能。（f）配漿質(zhì)量控制，質(zhì)量控制是配漿控制的最后一個環(huán)節(jié)，用配漿度軟測量技術(shù)測得配漿度（用化驗值校正），用以控制配漿設備穩(wěn)定配漿質(zhì)量。（g）保存幾組配漿過程最佳參數(shù)，可直接調(diào)用。（h）順序停、開車控制，緊急停車控制。圖2-1 生產(chǎn)線流程簡圖針木漿板或闊木漿板經(jīng)水力碎漿機碎漿后，形成4%5%濃度的原漿，分別經(jīng)過各自的雙盤磨配漿線配漿，形成約3.6%濃度的成漿，分別儲存在各自的成漿池中。由干損紙碎漿機來的損紙漿經(jīng)盤磨配漿后，加上網(wǎng)部回收的濕損紙漿，儲存在損紙成漿池中。三種漿按一定比例配成生產(chǎn)用的

20、混合漿，濃度調(diào)到2.5%左右，經(jīng)沖漿池稀釋后到紙機流漿箱抄造。在此過程中還要控制加入各種助劑。漿料從流漿箱出來后上紙機網(wǎng)部、真空系統(tǒng)、白水回收系統(tǒng)以及蒸汽系統(tǒng)，最后到卷紙機。2.3I/O節(jié)點的設計控制系統(tǒng)選用北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司的HOLLIAS-MACS。該系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)，具有可靠、先進、高性價比的特點。在硬件上，系統(tǒng)的電源、主控單元、I/O設備、網(wǎng)絡都采用冗余技術(shù)，提高了硬件的可靠性。而且，采用特殊保護措施，系統(tǒng)的所有模塊(AI、AO、DI、DO)都可帶電插拔，對系統(tǒng)的運行不產(chǎn)生影響。根據(jù)工藝要求和現(xiàn)場情況，設置兩個DCS主控室，分別位于紙間和漿間，主控

21、柜和1#擴展柜以及漿間操作站位于漿間DCS室，2#擴展柜和紙間操作站位于紙間DCS室，三個OMRON可編程控制器分別安裝在現(xiàn)場操作臺內(nèi)，通過PROFIBUS-DP總線和主控單元FM801交換數(shù)據(jù)。主控柜內(nèi)安裝有互為冗余的150W電源模塊FM911共2個，互為冗余的主控單元FM801共2個，8路模擬量輸入模塊FM148A共6個，6路模擬量輸出模塊FM151共4個，16路開關量輸入模塊共4個，16路開關量輸出模塊FM171共3個；1#擴展柜內(nèi)安裝有互為冗余的電源模塊FM911共2個，AI模塊FM148A共7個，AO模塊FM151共5個，DI模塊共5個，DO模塊FM171共3個；3#擴展柜內(nèi)安裝有互

22、為冗余的電源模塊FM911共2個，AI模塊FM148A共四個，AO模塊FM151共3個，DI模塊共1個，DO模塊FM171共1個。系統(tǒng)圖如圖4-2所示。圖2-2生產(chǎn)線控制系統(tǒng)圖功能化分為以下幾種。主控柜：針木配漿線、闊木配漿線、損紙線、配漿系統(tǒng)。1#擴展柜：助劑、真空系統(tǒng)、白水回收系統(tǒng)。2#擴展柜：蒸汽系統(tǒng)、表面施膠。PLC：各盤磨的連鎖控制、恒功率控制。3 DCS控制系統(tǒng)及上下位硬件3.1DCS系統(tǒng)簡介隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，信息量的增多，控制和管理的關系日趨密切。對于大型企業(yè)生產(chǎn)的控制和管理，不可能只用一臺計算機來完成。于是，人們研制出以多臺微型計算機為基礎的分散控制系統(tǒng)(Distribute

23、d Control System，DCS)。DCS采用分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設計原則，自下而上可以分為若干級，如過程控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理級和經(jīng)營管理級等。DCS又稱分布式或集散式控制系統(tǒng)。MACS是北京和利時（Hollysys）開發(fā)的分層分布式的大型綜合控制系統(tǒng)，用以完成大、中型分布式控制，大型數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，具有數(shù)據(jù)采集、控制運算、控制輸出、設備和狀態(tài)監(jiān)視、報警監(jiān)視、遠程通信、實時數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事故順序識別，事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報表打印、高級計算，以及所有這些信息的組態(tài)，調(diào)試、打印、下裝、診斷等功能。該系統(tǒng)采用了目前世界上

24、先進的現(xiàn)場總線技術(shù)（ProfiBus-DP總線），對控制系統(tǒng)實現(xiàn)計算機監(jiān)控，具有可靠性高、適用性強等優(yōu)點，是一個完善，經(jīng)濟、可靠的控制系統(tǒng)。MACS系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如下圖。它是由網(wǎng)絡、管理網(wǎng)關、通信網(wǎng)絡、管理網(wǎng)網(wǎng)關、通信控制站、現(xiàn)場控制站、系統(tǒng)服務器、工程師站、操作員站、高級計算機站等組成。一個最基本的DCS應包括四個大的組成部分：至少一臺現(xiàn)場控制站，至少一臺操作員站一臺工程師站(也可利用一臺操作員站兼做工程師站)，一條系統(tǒng)網(wǎng)絡。一個典型的DCS體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，圖中表明了DCS各主要組成部分和各部分之間的連接關系。除了上述四個基本的組成部分之外，DCS還可包括完成某些專門功能的站、擴充生產(chǎn)管

25、理和信息處理功能的信息網(wǎng)絡。以及實現(xiàn)現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)數(shù)字化的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡。圖3-1 DCS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2 DCS現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站是DCS的核心，系統(tǒng)主要的控制功能由它來完成。系統(tǒng)的性能、可靠性等重要指標也都要依靠現(xiàn)場控制站保證，因此對它的設計、生產(chǎn)及安裝都有很高的要求?，F(xiàn)場控制站的硬件一般都采用專門的工業(yè)級計算機系統(tǒng)，其中除了計算機系統(tǒng)所必需的運算器(即主CPU)、存儲器外，還包括了現(xiàn)場測量單元、執(zhí)行單元的輸入/輸出設備，即過程量I/O或現(xiàn)場I/O。在現(xiàn)場控制站內(nèi)部，主CPU和內(nèi)存等用于數(shù)據(jù)的處理、計算和存儲的部分被稱為邏輯部分，而現(xiàn)場I/O則被稱為現(xiàn)場部分，這兩個部分是需要嚴格隔離的

26、，以防止現(xiàn)場的各種信號，包括干擾信號對計算機的處理產(chǎn)生不利的影響?，F(xiàn)場控制站內(nèi)的邏輯部分和現(xiàn)場部分的連接，一般采用與工業(yè)計算機相匹配的內(nèi)部并行總線，如Multibus、VME、STD、ISA、PCI04、PCI和Compact PCI等。由于并行總線結(jié)構(gòu)比較復雜，用其連接邏輯部分和現(xiàn)場部分很難實現(xiàn)有效的隔離，成本較高，很難方便地實現(xiàn)擴充，現(xiàn)場控制站內(nèi)的邏輯部分和現(xiàn)場I/O之間的連接方式轉(zhuǎn)向了串行總線。現(xiàn)場控制站是MACS系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過程控制的重要特點，主要完成數(shù)據(jù)采集、工程單位變換、控制和聯(lián)鎖算法、控制輸出、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果船送到系統(tǒng)服務器等功能，它由電源單元、主控單元、智能

27、I/O單元和專用機柜四部分組成?，F(xiàn)場控制站內(nèi)部采用了分布式的結(jié)構(gòu)，與系統(tǒng)網(wǎng)絡相連接的是現(xiàn)場控制站的主控單元，可冗余配置。主控單元通過控制網(wǎng)絡（C-NET）與各個智能I/O單元實現(xiàn)連接。硬件配置：可根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模, 配置多個控制器;每個控制器最大配置 128 個 I O 通道；單點 I O 模塊可帶電插拔, 即插即用;模擬量與數(shù)字量可任意組合；100 Mbps 通訊速率；支持 TCP IP 協(xié)議;電源模塊與控制器可冗余熱備份；提供一個 RS232 端口備用。3.3DCS操作員站操作員站（OPS）操作員站由高可靠工業(yè)微機及專用工業(yè)鍵盤、軌跡球或觸摸屏等設備和人機對話、畫面顯示等專用軟件組成。主要完成

28、人機界面的功能，一般采用桌面型通用計算機系統(tǒng)，如圖形工作站或個人計算機等。其配置與常規(guī)的桌面系統(tǒng)相同，但要求有大尺寸的顯示器(CRT或液晶屏)和性能好的圖形處理器，有些系統(tǒng)還要求每臺操作員站使用多屏幕，以拓寬操作員的觀察范圍。為了提高畫面的顯示速度，一般都在操作員站上配置較大的內(nèi)存。MACS專用的操作員站軟件是運行在中文Windows NT上的實施監(jiān)控軟件。該軟件包含的任務主要由模擬流程圖顯示、趨勢顯示、參數(shù)列表顯示、工藝報警顯示、日志和事件查詢顯示及控制調(diào)節(jié)和參數(shù)整定等操作功能。操作員站監(jiān)控軟件是最重要的人機界面，支持專用工業(yè)鍵盤，軌跡球或觸摸屏等外部設備。操作站硬件配置要求:奔騰 100

29、以上工業(yè) PC 機；16M 以上內(nèi)存;540 M 以上高速硬盤；支持 800 *600、256 色以上的顯示 卡和顯示器；10 M 100M 自適應以太網(wǎng)卡。3.4下位硬件設計及選型上位機是指可以直接發(fā)出操控命令的計算機，屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）。 HYPERLINK /view/1289019.htm t _blank 下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機，一般是 HYPERLINK /view/13561.htm t _blank PLC/ HYPERLINK /view/1012.htm t _blank 單片機之類的。上位機發(fā)出的命令首先給 HYPERLINK

30、/view/1289019.htm t _blank 下位機，下位機再根據(jù)此命令解釋成相應 HYPERLINK /view/3039272.htm t _blank 時序信號直接控制相應設備。 HYPERLINK /view/1289019.htm t _blank 下位機不時讀取設備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給上位機。簡言之如此，實際情況千差萬別，但 HYPERLINK /view/118290.htm t _blank 萬變不離其宗：上 HYPERLINK /view/1289019.htm t _blank 下位機都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。在概念上，控制者和提供服

31、務者是上位機，被控制者和被服務者是 HYPERLINK /view/1289019.htm t _blank 下位機，也可以理解為主機和從機的關系，但上位機和 HYPERLINK /view/1289019.htm t _blank 下位機是可以轉(zhuǎn)換的。通常 HYPERLINK /view/281406.htm t _blank 工控機，工作站，觸摸屏作為上位機，通信控制PLC，單片機等作為 HYPERLINK /view/1289019.htm t _blank 下位機，從而控制相關設備元件和驅(qū)動裝置。設計與選擇：SIEMENS SIMATIC運行時要進行一系列的操作，大致可分為四個階段，以

32、故障診斷通信處理為主的公共操作，聯(lián)系工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)輸入輸出操作，執(zhí)行用戶程序的操作以及服務于外部設備的操作。S7-300PLC與其它可編程序控制器一樣都是采用分時操作的原理，即循環(huán)掃描方式，也就是說首先掃描輸入模塊的狀態(tài)，并更新輸入過程映像區(qū)寄存器，接著執(zhí)行用戶程序，最后從輸出過程映像寄存器將值輸出到輸出模塊，一次循環(huán)下去。S7-300PLC功能強、速度快，擴展靈活，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、無槽位限制的模塊化結(jié)構(gòu)。并且可以通過MPI網(wǎng)的接口與可編程器(PG)、操作員模塊(OP)、和其它S7系列相連。S7-300主要組成部分有：導軌(RACK)、電源模板(PS)、中央處理單元(CPU)、信號模板(SM)

33、、模板功能(FM)，還可加上接口模板(IM)和通信處理器(CP) 。3.5 硬件設計3.5.1 電源模塊選擇電源要考慮：PS 307電源模塊的特點為：連接單相交流系統(tǒng)（輸入電壓120/230VAC,50/60HZ），輸出電流2A/5A/10A，輸出電壓24V DC，防短路和開路保護，可靠的隔離特性，符合EN60950，可用做負載電源。本設計選用的是PS307 5A為配漿控制系統(tǒng)的CPU提供電源。3.5.2 中央處理器模塊S7-300的CPU模塊種類有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP等。CPU模塊除了執(zhí)行用戶程序外，還為S7-300背板總線提供

34、5V DC電源，并通過MPI接口與其它中央處理器或編程裝置通信。S7-300的編程裝置可以是西門子專用的編程器，如PG705、PG720、PG740、PG760等，也可以用通用微機，配以STEP 7 軟件包，與MPI卡和MPI編程電纜構(gòu)成。 S7-300的CPU有很多種類型，可以分為以下幾種：(a)標準型：CPU312、CPU313、314、315、315-2DP和316-2DP。(b)緊湊型CPU：CPU312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。各CPU均有計數(shù)、頻率測量和脈沖寬度調(diào)制功能。有的有定位功能，有的帶有I/O。(c)戶外型：CPU

35、312IFM、314IFM、314戶外型,在惡劣的環(huán)境下使用。(d)高端CPU：317-2DP和CPU318-2DP。(e)故障型CPU：CPU315F。本設計選用標準型CPU模塊：CPU314。 3.5.3 S7-300模擬量模塊選擇S7-300有多種型號的模擬量模塊可供選擇。本設計選用了1個SM-331模擬量輸入模塊，2個SM332模擬量輸出模塊。SM-331 模塊主要完成濃度、流量以及整個系統(tǒng)中其他模擬量的采集功能，SM332主要處理濃度、流量的輸出信號。(1)模擬量輸入模塊SM-331模擬量輸入（簡稱模入，AI）模塊SM331目前有多種規(guī)格型號，如8AI12位模塊、2AI12位模塊和8

36、AI16位模塊，分別為8通道的12位模擬量輸入模塊、2通道的12位模擬量輸入模塊、8通道的16位模擬量輸入模塊。它們除了通道數(shù)和轉(zhuǎn)換精度不一樣外，其工作原理、性能、參數(shù)設置等各方面都一樣。SM 331模塊中的各通道可以分別使用電流輸入或電壓輸入，并選用不同的量程(量程可通過量程卡來設置;沒有量程卡的模塊時也可以通過不同的端子接線方式設置)，有多種分辨率可供選擇(9-15位+符號,與模塊有關),分辨率不同，轉(zhuǎn)換時間也不同。模擬量轉(zhuǎn)換是順序執(zhí)行的，每個模擬量通道的輸入信號是被依次輪流轉(zhuǎn)換的。(2)模擬量輸出模塊SM-332模擬量輸出（簡稱模出，AO）模塊SM 332目前有三種規(guī)格型號，即4AO12

37、位模塊、2AO12位模塊和4AO16為模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊和4通道的16位模擬量輸出模塊。用于將CPU送給它的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為成比例的電流信號或電壓信號，對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)節(jié)或控制，其主要組成部分是D/A轉(zhuǎn)換器，可以用傳送指令“TPQW.”向模擬量輸出模塊寫入要轉(zhuǎn)換的數(shù)值。SM 332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。4 KingView組態(tài)軟件設計4.1 KingView組態(tài)軟件簡介 KINGVIEW中文名叫作 HYPERLINK /view/181916

38、.htm t _blank 組態(tài)王,組態(tài)王開發(fā) HYPERLINK /view/130518.htm t _blank 監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標準的 HYPERLINK /view/262445.htm t _blank 工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個 HYPERLINK /view/420833.htm t _blank 層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達

39、、 HYPERLINK /view/194580.htm t _blank 組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對 HYPERLINK /view/130518.htm t _blank 監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用 HYPERLINK /view/181916.htm t _blank 組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。 HYPERLINK /view/380099.htm t _blank 組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的 HYPERLINK /view/3066715.htm t _blank 圖

40、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。它還具有豐富的設備 HYPERLINK /view/1048.htm t _blank 驅(qū)動程序和靈活的 HYPERLINK /view/194580.htm t _blank 組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。所以本次課程設計采用組態(tài)王軟件進行組態(tài)設計。設計主要分以下幾個部分展開：紙機配漿上位監(jiān)控系統(tǒng)流程畫面，分組畫面、報警畫面和趨勢畫面、歷史記錄的設計。4.2紙機配漿上位監(jiān)控系統(tǒng)4.3紙機配漿上位監(jiān)控系統(tǒng)畫面設計4.3.1監(jiān)控系統(tǒng)流程畫面設計4.3.2報警畫面4.3.3狀態(tài)畫面結(jié)果總

41、結(jié)通過本次課程設計，我學習到集散控制系統(tǒng)(DCS)是實現(xiàn)工業(yè)自動化和企業(yè)信息化的較好系統(tǒng)平臺，隨著電子、計算機軟硬件、網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，DCS技術(shù)平臺的水平也不斷提高，自引入我國以來，為大型工業(yè)生產(chǎn)裝置的自動化水平的提高做出了突出貢獻，成為當今工業(yè)過程控制的主流。但是很久以來，DCS系統(tǒng)一直被國外廠家所控制。因此很久以來發(fā)展我國自己的集散控制系統(tǒng)使許多人的期望，其中系統(tǒng)是我國HOLLYSYS公司自行開發(fā)的集散控制系統(tǒng)。在趙老師的悉心指導下，我們完成了本次課程設計。從最初的準備工作，查找課題相關的各種資料以及學習新的相關知識到論文的編寫思路，老師給予我很大的指導，使我受益匪淺。在本次課程設計中，我

42、們同學都相互幫助，相互學習，不僅增長了我們的知識，同時也促進了我們之間的友誼。通過本次設計，使我個人的綜合能力有很大的提高，同時也使我對自動化專業(yè)的未來就業(yè)及專業(yè)趨勢有了進一步的理解。由于本人知識面局限，設計中的不足之處請老師指導。參 考 文 獻1 劉翠玲，趙敏華. 集散控制系統(tǒng). 北京：中國林業(yè)出版社；北京大學出版社，2006.2 張新微，陳旭東. 集散系統(tǒng)及系統(tǒng)開放. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.3 吳錫祺，何鎮(zhèn)湖. 多級分布式控制與集散系統(tǒng). 北京：中國計量出版社，2000.4 劉煥彬. 制漿造紙過程自動測量與控制. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2003.5王常力，羅安. 分布式控制系統(tǒng)

43、(DCS)設計與應用實例. 北京：電子工業(yè)出版社，2004.6 林錦國. 過程控制南京：東南大學出版社，20017 大華紙業(yè)DCS設計圖紙資料. 2004.8 大華紙業(yè)DCS技術(shù)協(xié)議.9 北京和利時MACS系統(tǒng)組態(tài)原理. 10 吳錫祺等多級分布式控制與集散系統(tǒng)M北京：中國計量出版社，2000：6-1211 王孟效，孫瑜，湯偉，張根寶制漿造紙過程測控系統(tǒng)及工程M北京：化學工業(yè)出版社，2003：34-4512 胡壽松自動控制原理M北京：科學出版社，2001：56-80 附錄資料：不需要的可以自行刪除 工藝圖形符號大全管道及附件圖 形 符 號說明圖 形 符 號說明管道：用于一張圖內(nèi)只有一種管道四通連

44、接管道：用漢語拼音字頭表示管道類別流向?qū)Ч埽河脠D例表示管道類別坡向交叉管：指管道交叉不連接，在下方和后面的管道應斷開套管伸縮器三通連接波形伸縮器弧形伸縮器管道滑動支架方形伸縮器保溫管也適用于防結(jié)露管防水套管多孔管軟管拆除管可撓曲橡膠接頭地溝管管道固定支架防護套管管道立管檢查口排水明溝清掃口排水暗溝通氣帽彎折管表示管道向后彎90雨水斗彎折管表示管道向前彎90排水漏斗存水彎圓形地漏方型地漏閥門套筒自動沖洗箱擋墩管道的連接圖 形 符 號說明圖 形 符 號說明法蘭連接活接頭承插連接轉(zhuǎn)動接頭管堵管接頭法蘭堵蓋彎管偏心異徑管正三通異徑管斜三通乙字管正四通喇叭口斜四通螺紋連接閥門圖 形 符 號說 明圖 形

45、符 號說明閥門用于一張圖內(nèi)只有一種閥門電動閥角閥液動閥三通閥氣動閥四通閥減壓閥閘閥旋塞閥截止閥底閥球閥消聲止回閥隔膜閥碟閥溫度調(diào)節(jié)閥彈簧安全閥壓力調(diào)節(jié)閥平衡錘安全閥電磁閥自動排氣閥止回閥浮球閥氣開隔膜閥氣閉隔膜閥延時自閉沖洗閥腳踏開關放水龍頭疏水器皮帶龍頭室外消火栓灑水龍頭室內(nèi)消火栓(單口)化驗龍頭室內(nèi)消火栓(雙口)肘式開關水泵接合器消防噴頭(開式)消防報警閥消防噴頭(閉式)衛(wèi)生器具及水池圖 形 符 號說 明圖 形 符 號說明水盆水紙用于一張圖只有一種水盆或水池立式洗臉盆洗臉盆浴盆化驗盆、洗滌盆掛式小便器帶蓖洗滌盆蹲式大便器盥洗槽坐式大便器污水池淋浴噴頭婦女衛(wèi)生盆矩形化糞池HC為化糞池代號立式

46、小便器圓形化糞池除油池YC為除油池代號放氣井沉淀池CC為沉淀池代號泄水井降溫池JC為降溫池代號水封井中和池ZC為中和池代號跌水井雨水口水表井本圖例與流量計相同設備及儀表圖 形 符 號說 明圖 形 符 號說明泵用于一張圖只有一種泵管道泵離心水泵熱交換器真空泵水-水熱交換器手搖泵開水器定量泵噴射器磁水泵集氣罐過濾器除污器上圖:平面下圖:立面水錘消除器暖風機浮球液位器溫度計攪拌器水流指示器散熱器上圖:平面下圖:立面壓力表自動記錄壓力表自動記錄流量計電接點壓力表轉(zhuǎn)子流量計流量計減壓孔板暖通工程圖形符號 HYPERLINK /Quota/dejs/page/7-3-1.htm 線型 | HYPERLIN

47、K /Quota/dejs/page/7-3-2.htm 風管及部件 | HYPERLINK /Quota/dejs/page/7-3-3.htm 通風空調(diào)設備 | HYPERLINK /Quota/dejs/page/7-3-4.htm 閥門線型圖 形 符 號說 明圖 形 符 號說明粗實線細虛線中實線細點劃線細實線細雙點劃線粗虛線折斷線中虛線波浪線風管及部件圖 形 符 號說 明圖 形 符 號說明風管送風管上圖為可見剖面下圖為不可見剖面排風管上圖為可見剖面下圖為不可見剖面風管測定孔異徑管柔性接頭中間部分也適用于軟風管異形管(天圓地方)彎頭帶導流片彎頭圓形三通消聲彎頭矩形三通風管檢查孔傘形風帽筒形風帽百葉窗錐形風帽插板閥本圖例也適用于斜插板送風口蝶閥回風口對開式多葉調(diào)節(jié)閥圓形散流器上圖為剖面下圖為平面光圈式啟動調(diào)節(jié)閥方形散流器上圖為剖面下圖為平面風管止回閥防火閥電動對開多葉調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥通風空調(diào)設備圖 形 符 號說 明圖 形 符 號說明通風空調(diào)設備左圖適用于帶傳動部分的設備,右圖適用于不帶傳動部分的設備加濕器空氣過濾器電加熱器消聲器減振器空氣加熱