畢業(yè)設(shè)計42鋁廠蒸發(fā)車間監(jiān)控系統(tǒng)

I 鋁廠蒸發(fā)車間監(jiān)控系統(tǒng) 專 業(yè)：自動化 指導(dǎo)老師：席愛民 本科生：郭霞 摘 要 本論文主要論述了應(yīng)用力控監(jiān)控組態(tài)軟件及現(xiàn)場總線控制技術(shù)，實現(xiàn)對山西鋁廠氧化鋁三廠鋁的生產(chǎn)工藝過程的自動控制。此應(yīng)用軟件主要控制其流量、密度、溫度、壓力等模擬量，從而實現(xiàn)其安全生產(chǎn)，并達(dá)到監(jiān)控要求。力控的監(jiān)控組態(tài)軟件是目前國內(nèi)唯一具有參考使用資料的組態(tài)軟件。而且現(xiàn)場總線控制技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)控制發(fā)展的主要方向之一。這兩項技術(shù)代表了當(dāng)今工業(yè)控制的發(fā)展方向，站在了工業(yè)控制的前沿，具有一定的先進(jìn)性和參考性。 其次，針對目前工業(yè)過程控制中具 有純滯后，大慣性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型的特點，研究運用預(yù)估 PID 控制系統(tǒng)實現(xiàn)對鋁液密度的自動控制。 最后，利用 MATLAB 中的 Simulink，對設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并給出仿真的結(jié)果和分析。 【關(guān)鍵詞】 監(jiān)控組態(tài)軟件 現(xiàn)場總線技術(shù) 預(yù)估 PID 控制 II The supervising system in workshop is evaporated in the aluminium factory Speciality: Automation Instructor: Prof. Xi Aimin Name: Guo Xia ABSTRACT This article has chiefly discussed how to use the Supervisory Control and Configuration software of ForceControl and the technology of Field Bus to achieve the self control of the aluminum factory .This application software is chiefly controlled analogs such as volume of flow , density , temperature and pressure etc , It makes the factory manufacturing safely and achieves supervisory demands。The Supervisory Control and Configuration software of ForceControl is the only software that has the reference book。 At the same time， the control technology of Field bus stands for one of the main development directions of industrial control nowadays。 This two technology representative the development direction of modern industry control , and stands in the forward position of industry control . So,this software has certain advancement and reference Next ,aiming at the characteristic in industrial control of big-time delay, large inertial, no mathematical exact model. We use the PID control with predictive model to realizes the automatic control to aluminium liquid density. At last, it simulations the design system with simulink in MATLAB and gives the simulation results and analyses. 【 Key words】 The Supervisory Control and Configuration software Industrial control Predict PID III 目錄 摘 要 . I ABSTRACT . II 目錄 . III 圖表索引 . V 緒 . 1 1 山西鋁廠三分廠蒸發(fā)車間簡介 . 2 1.1工藝流程介紹 . 2 1.2 監(jiān)控要求 . 3 2 監(jiān)控組態(tài)軟件 . 4 2.1 監(jiān)控組態(tài)軟件簡介 . 4 2.1.1 監(jiān)控組態(tài)軟件及其發(fā)展 . 4 2.1.2 組態(tài)軟件成長的歷史背景 . 5 2.1.3 組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀 . 6 2.1.4 組態(tài)軟件的應(yīng)用、特點及性能要求 . 8 2.2 監(jiān)控組態(tài)軟件的圖形界面及生成系統(tǒng) . 13 2.2.1監(jiān)控組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 . 13 2.2.2 圖形開發(fā)環(huán)境 . 16 2.3 監(jiān)控組態(tài)軟件的 I/O設(shè)備驅(qū)動 . 18 2.3.1 設(shè)備驅(qū)動程序在組態(tài)軟件中所處地位及數(shù)據(jù)流程圖 . 18 2.3.2 設(shè)備驅(qū)動程序完成的主要功能 . 19 2.3.3 與設(shè)備驅(qū)動程序能夠連接的設(shè)備種類 . 20 2.3.4 設(shè)備驅(qū)動程序的技術(shù)指標(biāo) . 20 2.4 現(xiàn)場總線技術(shù) . 21 2.4.1 現(xiàn)場總線技術(shù)及其使發(fā)展現(xiàn)狀 . 21 2.4.2 幾種典型的現(xiàn)場總線 . 22 2.4.2 常見的 I/O設(shè)備及其與 PC間的連接方式 . 24 IV 3 組態(tài)設(shè)計 . 29 3.1 組態(tài)畫面功能介紹 . 30 3.2 測量點說明 . 47 4 控制方案與系統(tǒng)的仿真 . 50 4.1 控制方案 . 50 4.1.1自動控制系統(tǒng)簡述 . 50 4.1.2 PID調(diào)節(jié) . 50 4.1.3 控制方案的確定 . 51 4.2 系統(tǒng)的仿真 . 51 4.2.1 系統(tǒng)計算機(jī)仿真簡述 . 51 4.2.2 系統(tǒng)的仿真 . 52 結(jié)束語 . 59 致謝 . 59 參考文獻(xiàn) . 60 V 圖表索引 圖 1.1 工藝流程圖 . 2 圖 1.2 蒸氣和原液流程圖 . 3 圖 2 .1 監(jiān)控組態(tài)軟件在自動監(jiān)控系統(tǒng)中的地位 . 12 圖 3.1 登陸畫面 . 30 圖 3.2 主菜單畫面 . 31 圖 3.3 主流程圖畫面 . 32 圖 3.4 一組動態(tài)流程畫面 . 33 圖 3.5 二組動態(tài)流程圖 . 34 圖 3.6 三組動態(tài)流程圖 . 35 圖 3.7 四組動態(tài)流程圖 . 36 圖 3.8 五組動態(tài)流程圖 . 37 圖 3.9 歷史報警畫面 . 38 圖 3.10 實時報警畫面 . 39 圖 3.11 溫度檢測組畫面 . 40 圖 3.12 壓力檢測組畫面 . 41 圖 3.13 液位檢測組 . 42 圖 3.14 流量、密度檢測組畫面 . 43 圖 3.15 歷史趨勢畫面 . 44 圖 3.16 實時趨勢畫面 . 45 圖 3.17 歷史報表畫面 . 46 圖 3.18 總貌畫面 . 47 圖 4.1 PID 控制系統(tǒng)原理圖 . 52 圖 4.2 PID 控制系統(tǒng)仿真模型圖 . 53 圖 4.3 未加預(yù)估的 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng) . 53 圖 4.4 預(yù)估 PID 控制系統(tǒng)原理圖 . 54 圖 4.5 預(yù) 估 PID 系統(tǒng)的仿真模型 . 55 VI 圖 4.6 預(yù)估 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng) . 55 圖 4.7 不同 a 值時預(yù)估 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng) . 56 圖 4.8 改變系統(tǒng)時間常數(shù)時預(yù)估 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng) . 57 圖 4.9 改變系統(tǒng)階數(shù)時的預(yù)估 PID 控制系統(tǒng)階躍響應(yīng) . 58 1 緒 本論文主要介紹了利用監(jiān)控組態(tài)軟件實現(xiàn)對山西鋁廠氧化鋁三廠蒸發(fā)車間的工藝流程（主要對原液密度）的實時監(jiān)控，同時，還利用 MATLAB 對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。本論文大體內(nèi)容如下。 第一章主要是對山西鋁廠三分廠 蒸發(fā)車間的介紹，讓讀者簡單了解蒸發(fā)車間的工藝要求。第二章主要介紹監(jiān)控組態(tài)軟件技術(shù)。首先，介紹了監(jiān)控組態(tài)軟件與其發(fā)展軟件的應(yīng)用、特點及性能要求；其次，深入了解該軟件，介紹了其系統(tǒng)構(gòu)成，例如軟件的結(jié)構(gòu)劃分、力控 2.0 的結(jié)構(gòu)和監(jiān)控組態(tài)軟件中的 I/O 設(shè)備驅(qū)動。利用這部分向讀者介紹 I/O 設(shè)備驅(qū)動在軟件中的地位及其功能，同時還介紹了現(xiàn)場總線技術(shù)和 I/O 設(shè)備與 PC 間的連接方式。第三章就是利用 ForceControl 對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。在這章中，給出了所有的控制變量與組態(tài)畫面。第四章介紹了 對系統(tǒng)進(jìn)行的控制策略，用 MATLAB 進(jìn)行仿真。同時，通過仿真對比找出最適合本系統(tǒng)的控制模型。 本論文中如有不足之處請指導(dǎo)老師給予指教。 2 1 山西鋁廠三分廠蒸發(fā)車間簡介 1.1工藝流程介紹 在加工制造業(yè)和運輸業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程中，儲運是一個不可缺少的重要環(huán)節(jié)，特別是液體介質(zhì)（如原油、成品油、礦漿等）的存儲、計量、核算和管理尤為重要。圍繞著儲罐乃至整個系統(tǒng)的監(jiān)控管理提高儲運自動化及其管理水平，對企業(yè)減少損耗、降低成本、增加效益具有明顯作用。 下面我們簡要的概述一下工藝流程 ， 此廠所用工藝屬于拜爾種分 工藝，如下圖所示 ： 圖 1.1 工藝流程圖 在上圖中，原液經(jīng)過三效、二效、一效、一閃、二閃流向其它槽中。原液從出發(fā)到達(dá)一效的總時間是一小時左右。而蒸汽則防好相反，它是從一效到二效，再到三效。而且，蒸汽必須源源不斷的供應(yīng)，否 則就是影響原液的濃度。 原 液 蒸 發(fā) 沉 淀 溢 液 過 濾 調(diào) 配 槽 3 我們重點研究部分 蒸汽和原液部分 ，其示意圖如下 ： 三效沉淀槽一效二效一閃二閃圖 1.2 蒸氣和原液流程圖 要求： 流量 Q=2030 m3/h 蒸汽 溫度 T=1503000C 開始密度： 1.21.3 g/cm3 結(jié)束密度： 1.31.45g/cm3 1.2 監(jiān)控要求 在工藝流程中，我們可以了解到該廠對三分廠蒸發(fā)車間監(jiān)控系統(tǒng) 的監(jiān)控要求： 1對上位機(jī)的要求 、 上位機(jī)的操作接口應(yīng)該能準(zhǔn)確反映車間中各種變量的時實變化值，而且，應(yīng)易于操作人員盡快掌握。 、 上位機(jī)的操作借口應(yīng)能準(zhǔn)確反映車間中各種變量的報警，并界，應(yīng)能調(diào)用一段時間內(nèi)的報警記錄和趨勢記錄。 2 控制策略的要求 、 控制策略采用的控制方法應(yīng)能保持蒸汽溫度和流量的恒定。 、 保持原液的濃度的恒定。 4 2 監(jiān)控組態(tài)軟件 2.1 監(jiān) 控組態(tài)軟件簡介 2.1.1 監(jiān)控組態(tài)軟件及其發(fā)展 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（ distributed control system， DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。 在控制系統(tǒng)中使用的各種儀表中，早期的控制儀表是氣動 PID調(diào)節(jié)器，后來發(fā)展為氣動單元組合儀表， 20時記 0年代后出現(xiàn)電動單元組合儀表和直接數(shù)字控制系統(tǒng)（ direct digital control,DDC）。 70年代中期隨著微處理器的出現(xiàn)，誕生了第一代 DCS。 由于每一套 DCS都是比較通用的控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用 到很多領(lǐng)域中，為了不需要便代碼程序的情況下，便可生成適和自己需求的應(yīng)用系統(tǒng)，每個 DCS廠商在 DCS中都裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件，實際上就是組態(tài)軟件，但一直沒有人給出明確定義，只是將這種應(yīng)用軟件設(shè)計生成目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)的過程稱為“組態(tài)”（ configure）或“做組態(tài)”。 監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（ supeivisory control and data acquisition,SCADA）的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時， HNI（ human machine interface）或 MMI（ man machine interface）是其主要內(nèi)涵，即主要解決人機(jī)圖形界面問題。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制 |、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口 |、對設(shè)備的廣泛支持已經(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。 直到現(xiàn)在，每個 DCS廠家的組態(tài)軟件仍是專用的（即與硬件相關(guān)的），不扣相互替 5 代。從 80年代末開始，由于個人計算機(jī)的普及，國內(nèi)開始有人研究如何利用 PC進(jìn)行工業(yè)監(jiān)控，同時開始出現(xiàn) PC總線的 A/D、 D/A、計數(shù)器、 DIO等 各類 I/O板卡。應(yīng)該說國內(nèi)組態(tài)軟件的研究起步時不晚的。當(dāng)時有人在的 MS-DOS基礎(chǔ)上用匯編語言或 C語言編織袋后臺處理能力的監(jiān)控組態(tài)軟件，有實力的研究機(jī)構(gòu)則在實時多任務(wù)操作系統(tǒng) IRMX86或VRIX上做文章，均未形成有競爭力的產(chǎn)品。隨著 MS-DOS和 IRMX86用戶數(shù)量的萎縮和微軟公司 WINDOWS操作系統(tǒng)的普及。給予 PC的監(jiān)控組態(tài)軟件才迎來了發(fā)展機(jī)遇，以利空軟件為代表的國內(nèi)軟件也經(jīng)歷了這一復(fù)雜過程。世界上第一個把組態(tài)軟件作為商品進(jìn)行開發(fā)、銷售的專業(yè)軟將公司是美國的公司，它與 80年代末率先推出第一個商品化監(jiān)控 組態(tài)軟件 Intouch。此后監(jiān)控組態(tài)軟件在全球得到了蓬勃的發(fā)展，目前世界上的狀態(tài)軟件有幾十種之多，總裝機(jī)量有幾十萬套。伴隨著信息化社會的到來，監(jiān)控組態(tài)軟件在社會信息化進(jìn)程中將扮演越來越重要的角色，每年的市場增幅都會有較大增長，未來的發(fā)展前景十分看好。 2.1.2 組態(tài)軟件成長的歷史背景 監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展起來的。 70年代初期，微處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了計算機(jī)控制走向成熟。首先，微處理器在提高計算機(jī)能力的基礎(chǔ)上，大大降低了計算機(jī)的硬件成本，縮小了計算機(jī)的體積，很多從事控制儀表和 一直都從事工業(yè)開展計算機(jī)的公司先后推出了新型控制系統(tǒng)。這一歷史時期較有代表性的就是 1975年美國公司 Honeywell提出的世界上第一套 DCS TDC-2000。而隨后的 20年間， DCS及其計算機(jī)控制技術(shù)日趨成熟，得到了廣泛應(yīng)用。 這一階段雖然 DCS技術(shù)、市場發(fā)展迅速，但軟件仍是專用和封閉的，除了在功能上不斷加強(qiáng)外，軟件成本一直居高不下，造成了 DCS在中小型項目上的單位成本過高，使一些中小型項目不得不放棄使用 DCS。 80年代中后期，隨著個人計算機(jī)的普及和開放系 6 統(tǒng)概念的推廣，基于個人計算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)開 始進(jìn)入市場，發(fā)展并壯大。組態(tài)軟件作為個人計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，比監(jiān)控的硬件系統(tǒng)具有更為廣闊的發(fā)展空間。 組態(tài)軟件之所以得到用戶和 DCS廠商的認(rèn)可，主要有以下兩個原因： （ 1）、個人家算機(jī)系統(tǒng)日趨穩(wěn)定可靠，實時處理能力增強(qiáng)且價格便宜。 （ 2）、個人極端機(jī)的軟件及開發(fā)工具豐富，是組態(tài)軟件的功能強(qiáng)大，開發(fā)周期相應(yīng)縮短，軟件升級和維護(hù)也較方便。 目前，多數(shù)組態(tài)軟件都是在 Windoes3.1和 Windows3.2操作系統(tǒng)下慢慢成熟起來的，國外少數(shù)組態(tài)軟件可以在 OS/2或 Unit環(huán)境下運行。目前絕大多數(shù)組態(tài)軟件 都運行在Windows98/NT環(huán)境下。 組態(tài)軟件開發(fā)工具以 C+為主，也有少數(shù)開發(fā)上使用 Delphi或 C+Builder.一般來講，使用 C+開發(fā)的產(chǎn)品運行效率更高，程序代碼更短，運行速度更快，但開發(fā)周期要長一些，其他開發(fā)工具則相反。 2.1.3 組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀 1、總的發(fā)展趨勢 組態(tài)軟件是工業(yè)應(yīng)用軟件的一個組成部分，其發(fā)展受到很多因素的制約。歸根結(jié)底，應(yīng)用的帶動對其發(fā)展起這支為關(guān)鍵的推動作用。 用戶要求的多樣化，決定了不可能有哪一種產(chǎn)品囊括全部用戶的所有要求，直接用戶對監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)接口的需 求不可能固定為單一的模式，因此直接用戶的監(jiān)控系統(tǒng)始終需要“組態(tài)”和“定制”的。這就導(dǎo)致組態(tài)軟件不可能退出市場，因為需求是存在的。 2、組態(tài)軟件功能的變遷 由單一的人機(jī)接口朝數(shù)據(jù)處理機(jī)的方向發(fā)展，管理的資料越來越大。最早的組態(tài)軟件涌來支撐自動化系統(tǒng)的硬件，那時候，硬件系統(tǒng)如果沒有組態(tài)軟件的支撐將很難發(fā)揮 7 作用，甚至不能正常工作，現(xiàn)在的情況有了很多的改觀。一方面軟件部分的與硬件發(fā)生分離，大部分自動化系統(tǒng)的硬件和軟件現(xiàn)在不是由同一個廠商提供，這樣就為自動化軟件的發(fā)展提供了可以充分發(fā)揮作用的舞臺。實時數(shù)據(jù)庫的作用將 進(jìn)一步加強(qiáng)。實時數(shù)據(jù)庫存儲和檢索是連續(xù)變化的過程資料，它的發(fā)展離不開高性能計算機(jī)和大容量硬盤，現(xiàn)在越來越多的用戶通過實時數(shù)據(jù)庫來分析生產(chǎn)情況、匯總合統(tǒng)計生產(chǎn)資料，作為指揮決策的依據(jù)。 3、推動組態(tài)軟件發(fā)展的動力 需求是推動發(fā)展的第一動力，市場會逐步擴(kuò)大。組態(tài)軟件市場的崛起一方面為最終用戶節(jié)省了系統(tǒng)投資，另外也為用戶解決了實際問題。 社會信息化的加速是組態(tài)軟件市場增長的強(qiáng)大推動力。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，信息化社會將為組態(tài)軟件帶來更多的市場機(jī)會。 4、用戶對組態(tài)軟件的需求變化 目前的組態(tài)軟件均生 產(chǎn)于過程工業(yè)自動化，很多功能沒有考慮其它應(yīng)用領(lǐng)域的需求。例如：化驗分析、虛擬儀器、測試、信號處理。這些領(lǐng)域大量的使用實時數(shù)據(jù)庫軟件，而且需要人機(jī)接口，但是由于現(xiàn)有組態(tài)軟件為這些應(yīng)用領(lǐng)域考慮得太少，不能充分滿足系統(tǒng)的要求，因而目前這些領(lǐng)域仍然是專用軟件占統(tǒng)治地位。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，組態(tài)軟件應(yīng)該更多地總結(jié)這些領(lǐng)域的要求，設(shè)計出符合應(yīng)用要求的開發(fā)工具，更好的滿足這些行業(yè)對軟件的需求，進(jìn)一步減少這些行業(yè)在自動測試、資料分析方面的軟件成本，提高系統(tǒng)的開放程度。 5、未來技術(shù)走勢 很多新的技術(shù)將不斷地被 應(yīng)用到組態(tài)軟件中，組態(tài)軟件裝機(jī)總量的提高會促進(jìn)在某些專業(yè)領(lǐng)域?qū)Ｓ冒孳浖恼Q生，市場被自動地細(xì)分了。為此，一種稱為“軟總線”的技術(shù)將被廣泛采用。在這種體系結(jié)構(gòu)下，應(yīng)用軟件一種間或插件的方式被“安裝”在總線上，并支持熱插撥和即插即用。 XML技術(shù)將被組態(tài)軟件廠商善加利用，來改變現(xiàn)有的體 8 系結(jié)構(gòu)，它的推廣也將改變現(xiàn)有組態(tài)軟件的某些使用模式，滿足更為靈活的應(yīng)用需求。 2.1.4 組態(tài)軟件的應(yīng)用、特點及性能要求 組態(tài)軟件作為單獨行業(yè)的出現(xiàn)是歷史的必然，其發(fā)展和成長與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及密不可分。 一、應(yīng)用： 現(xiàn)場 總線技術(shù)的成熟更加速了組態(tài)軟件的應(yīng)用，另外，能夠同時兼容多種操作系統(tǒng)平臺是組態(tài)軟件的發(fā)展方向之一，未來組態(tài)軟件也要求跨操作系統(tǒng)平臺，至少同時兼容WinNT 和 Linux/Unix。 組態(tài)軟件的應(yīng)用不僅僅是局限在工業(yè)企業(yè)，在農(nóng)業(yè)、環(huán)保、郵政、電信、實驗室、醫(yī)院、金融、交通和航空等各行業(yè)均能找到使用組態(tài)軟件的實例。 1、組態(tài)軟件設(shè)計思想及特點 （ 1） 、設(shè)計思想 : 在多任務(wù)環(huán)境下 ,由于操作系統(tǒng)直接支持多任務(wù) ,組態(tài)軟件的性能得到了全面地加強(qiáng) .因此 ,姿態(tài)軟件一般都有若干組件構(gòu)成。 一般的組態(tài)軟件都有下列組態(tài)軟件構(gòu)成 :圖形接口系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程式接口組件、控制功能組件 . 下面將分別討論每一種組件的設(shè)計思想 : 1)、在圖形畫面生成方面 : 構(gòu)成現(xiàn)場和過程圖形的畫面被劃分成三類簡單的對象 :線、填充形狀和文本 .對象的基本屬性包括 :線的顏色、填充顏色、高度、寬度、取向、位置移動等 .這些屬性可以是靜態(tài)的 ,也可以是動態(tài)的 .靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運行后保持不變 ,與原來組態(tài)時一致 .而動態(tài)屬性則與表達(dá)式的值有關(guān) ,表達(dá)是可以是來自 I/O設(shè)備的變量 ,也可以是由變量和 9 運算符組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式 .這種對象的動態(tài)屬性隨表達(dá)式值的變化而 實時改變 在圖形接口上還具備報警通知及確認(rèn)、報表組態(tài)及打印、歷史資料查詢與顯示等功能 .各種報警、報表、趨勢都是動畫連接的對象 ,其資料都可以通過組態(tài)來指定 .這樣每個畫面的內(nèi)容就可以根據(jù)實際情況由工程技術(shù)人員靈活設(shè)計 ,每幅畫面中的對象數(shù)量均不受限制 . 在圖形接口中各類組態(tài)軟件普遍提供了一種 BASIC語言的編程工具 腳本語言來擴(kuò)充其功能 .用腳本語言編寫的程序段可由事件驅(qū)動或周期性的執(zhí)行 ,是與對象密切相關(guān)的 . 2)、實時數(shù)據(jù)庫 : 實時數(shù)據(jù)庫是更為重要的一個組件 . PC的處理功能太強(qiáng)了 ,因此實時數(shù)據(jù)庫更加充分的表現(xiàn) 了組態(tài)軟件的長處 .實時數(shù)據(jù)庫可以存儲每個工藝點的多年資料 ,用戶既可以瀏覽工廠當(dāng)前的生產(chǎn)情況 ,又可回顧過去的生產(chǎn)情況 .可以說 :實時數(shù)據(jù)庫對于工廠來說如同飛機(jī)上的“黑匣子” .工廠的歷史資料是很有價值的 ,實時數(shù)據(jù)庫具有資料檔案管理功能 .工廠的時間告訴我們 :現(xiàn)在很難知道將來進(jìn)行分析時 ,哪些資料是必需的 .因此 ,保存所有的資料是防止丟失信息的最好的方法 . 3)、通信及第三方程式接口組件 : 這是開放系統(tǒng)的標(biāo)志 ,是組態(tài)軟件與第三方程式交互實現(xiàn)遠(yuǎn)程資料訪問的重要手段之一 .它有下面三個主要方面 . 用于雙機(jī)冗余系統(tǒng)中 ,主機(jī)與從機(jī)件的通信 . 用于購建分布式 HMI/SCADA應(yīng)用時多吉堅的通信 . 在 Internet或 Browser/Server(B/S)基于或應(yīng)用中實現(xiàn)通信功能 . 通信組件中的功能是一個獨立的程序 ,可單獨使用 :有的被“綁定”在其他程序當(dāng)中 ,不被“顯示”地使用 . 2、對組態(tài)軟件的性能要求 10 、 實時多任務(wù) : 、 高可靠性 : 、 標(biāo)準(zhǔn)化 : 二、使用組態(tài)軟件的一般步驟 : 根據(jù)我們所進(jìn)行的數(shù)據(jù)流程 ,我們具體的工程應(yīng)用在組態(tài)軟件中需要進(jìn)行完整、嚴(yán)密的組態(tài) ,這樣組態(tài)軟件才能夠正常的工作 ,所以我們采用了下面列出的組態(tài)軟件使用步驟 . 、 所有的 I/O參數(shù)收集齊全 ,并填寫表格 ,以備在監(jiān)控組態(tài)軟件和上設(shè)計使用 ,就以下面的兩個表格為例 . 模擬量點參數(shù)表 位號 名稱 說 明 工程 單位 信號 類型 量程 下限 量程上限 報警 上限 報警下限 是否做量程變換 裸數(shù)據(jù)下限 裸數(shù)據(jù)上限 變化率報警 偏差報警 正常值 I/O類型 TI1201 反應(yīng)釜 溫度 0C K型 熱偶 0 1500 1200 600 是 0 4095 200C/s +0C 輸入 11 開關(guān)量點的參數(shù)表 位號 名稱 說明 正常狀態(tài) 信號類型 邏輯極性 是否需要累計運行時間 類型 反應(yīng)釜進(jìn)料泵運轉(zhuǎn)狀態(tài) 啟動 干接點 正邏輯 是 輸入 、 搞清楚所使用的 I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類、型號 ,使用的通信借口類型 ,采用的通信協(xié)議 ,以便在定義設(shè)備時做出準(zhǔn)確選擇 . 、 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)是視為一個確定一個 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 . 、 根據(jù)工藝設(shè)計繪制，設(shè)計畫面結(jié)構(gòu)和畫面草圖。 、 按照第一步設(shè)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)。 、 根據(jù)第一步和第三步的統(tǒng)計結(jié)果，在實時數(shù)據(jù)庫中建立實時數(shù)據(jù)庫變量與點的一一對應(yīng)關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接 。 、 根據(jù)第四步的畫面結(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）。 、 將操作圖畫中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫變量建立動畫連接關(guān)系，規(guī)定動畫屬性和幅度。 、 對組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行分段和總調(diào)試。 、 將系統(tǒng)投入使用。 以上是我們根據(jù)我們所作的設(shè)計而做出的組態(tài)軟件使用的大致步驟，對于不足之處，請老師指導(dǎo)。 三、監(jiān)控組態(tài)軟件在自動監(jiān)控系統(tǒng)中所處的地位 在一個自動監(jiān)控系統(tǒng)中，投入使用的監(jiān)控組 態(tài)軟件是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集出中心，遠(yuǎn)程監(jiān)視中心和數(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)備共同構(gòu) 12 成快速響應(yīng) /控制中心?？刂品桨负退惴ㄒ话阍谠O(shè)備上組態(tài)并執(zhí)行，也可以在 PC機(jī)上組態(tài)，然后下裝到設(shè)備中執(zhí)行，根據(jù)設(shè)備的具體要求而定，如圖所示： 當(dāng)監(jiān)控軟件投入運行時，操作人員應(yīng)可以在他的支持下完成下面幾個任務(wù)： (1) 察看生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)及流程畫面； (2) 自動打印各種實時 /歷史報表； (3) 自由瀏覽各個實時 /歷史趨勢畫面 ; (4) 及時得到并處理各種過程報警和系統(tǒng)報警； (5) 在需要時，人為干預(yù)產(chǎn)生過程，修改生產(chǎn)過程參數(shù)和狀態(tài)； (6) 與管理部門的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，為管理部門提供生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)。 圖 2 .1 監(jiān)控組態(tài)軟件在自動監(jiān)控系統(tǒng)中的地位 13 2.2 監(jiān)控組態(tài)軟件的圖形界面及生成系統(tǒng) 2.2.1監(jiān)控組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個應(yīng)用項目在計算機(jī)硬盤中占據(jù)唯一的物理空間（邏輯空間）可以用唯一的一個名稱來標(biāo)志，就被稱為一個應(yīng)用程序。在同一計算機(jī)可以存儲多個應(yīng)用程序，組態(tài)軟件通過應(yīng)用程序的名稱來訪問組態(tài)內(nèi)容，打開組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行修改，或?qū)⑵鋺?yīng)用程序裝 入計算機(jī)內(nèi)存投入試試運行。 一、 組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)劃分 1、以適用軟件的工作階段劃分： 以使用軟件的工作階段劃分，也可以說是按照系統(tǒng)環(huán)境劃分，從總體上講，組態(tài)軟件石油系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運行環(huán)境兩大部分構(gòu)成。 （ 1）、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 它是自動化工程設(shè)計工程師為實施設(shè)計方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)省城工作所必需的依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，聲稱最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用程序，供系統(tǒng)運行環(huán)境時使用。 （ 2）、系統(tǒng)運行環(huán)境 在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序被裝入計算機(jī)內(nèi)存并投入實時運行，系統(tǒng)運行環(huán)境由若 干個運行程序組成，如圖形界面運行程序；實時數(shù)據(jù)庫運行程序等。 自動化工程設(shè)計工程師最先設(shè)計的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試 ，最終將目標(biāo)應(yīng)用程序在系統(tǒng)運行環(huán)境投入實時運行，完成一個工作項目。 2、按照成員構(gòu)成劃分： 自軟件因為其功能強(qiáng)大，而每個功能相對來說，又具有一定的獨立性，因此，其組成形式是一個集成軟件平臺，由若干程序組件構(gòu)成。組態(tài)軟件必備的的典型組件包括如下 14 的六個部分： （ 1）、應(yīng)用程序管理器 應(yīng)用程序管理器是提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專用管理 工具 。 （ 2）、圖形界面開發(fā)程序 它是自動化工程設(shè)計工程師為實施其設(shè)計方案，在圖形編輯工具的支持下進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形應(yīng)用系統(tǒng)，供圖形運行環(huán)境運行時使用。 （ 3）、圖形界面運行程序 在系統(tǒng)運行環(huán)境下，圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)被圖形接口運行程序裝入計算機(jī)內(nèi)存并投入實時運行。 （ 4）、實施數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序 有的組態(tài)軟件只在圖形開發(fā)環(huán)境中增加了簡單數(shù)據(jù)管理功能，因而不具備完整的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。面前比較先進(jìn)得力空等組態(tài)軟件都有獨立的數(shù)據(jù)庫組件， 以提高系統(tǒng)的實時性，增強(qiáng)處理能力。 （ 5）、實施數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序 在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標(biāo)實時數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用領(lǐng)域被實時數(shù)據(jù)庫運行程序裝入計算機(jī)內(nèi)存，并執(zhí)行預(yù)定的各種資料計算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)、歷史資料的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫運行程序中完成的。 （ 6）、 I/O驅(qū)動程序 它是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和 I/O設(shè)備通信，互相交換資料。 DDE 和OPC Client是兩個通用的標(biāo)準(zhǔn) I/O驅(qū)動程序，用來和支持 DDE 標(biāo)準(zhǔn)和 OPC 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O設(shè)備通行。多數(shù)組態(tài)軟件的 DDE驅(qū)動程序被整合在世 時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而 OPC Client則多數(shù)單獨存在 . 15 二、力控 2.0的體系結(jié)構(gòu) 力控 2.0是一個集成式的軟件包，其中所有組件都可以獨立分布式的運行，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序與其他組件交換資料。力控 2.0可以運行于 Pentium133以上的計算機(jī)（ 16M以上內(nèi)存， 1G以上的硬盤）系統(tǒng)中。 1、力控 2.0包括以下五個主要部分： （ 1）、 Draw,功能強(qiáng)大的人機(jī)接口組態(tài)工具。 Draw是集成的開發(fā)工具，它使用面向?qū)ο蟮膱D形對象創(chuàng)建畫面窗口。 （ 2）、 View，高可 靠、快速的運行系統(tǒng)。 View用來運行由 Draw創(chuàng)建的圖形窗口 。 （ 3）、 DB，先進(jìn)的分布式實時多數(shù)據(jù)庫。 它負(fù)責(zé)整個 ForceControl應(yīng)用系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理。 （ 4）、 Net，高性能的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)程序。 Net內(nèi)部采用 TCP/IP通信協(xié)