（模式識(shí)別與智能系統(tǒng)專業(yè)論文）換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究.pdfVIP

大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 隨者人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱方式將逐步取代中小型鍋爐房。換 熱站作為熱源廠與用戶之間的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，其供熱品質(zhì)的好壞對(duì)改善熱網(wǎng)熱力工況， 提高供熱質(zhì)量起著重要作用。應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，確定一套適合本國(guó)國(guó)情的控制調(diào)節(jié) 策略，使計(jì)算機(jī)可以根據(jù)換熱站的測(cè)量參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)熱網(wǎng)，提高運(yùn)行效率，節(jié)約能量， 是本論文的出發(fā)點(diǎn)。 本文以遼漁集團(tuán)動(dòng)力公司換熱站監(jiān)控系統(tǒng)工程為實(shí)例，根據(jù)該工程的設(shè)計(jì)要求和現(xiàn) 場(chǎng)的實(shí)際情況，以保障功能、降低成本為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于工業(yè)以太網(wǎng)的兩級(jí)計(jì)算機(jī) 監(jiān)控系統(tǒng)，采用西門子公司的最新組態(tài)軟件w i n c c 6 0 為開發(fā)平臺(tái)為換熱站開發(fā)計(jì)算機(jī) 監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面、簡(jiǎn)單方便的操作性和易擴(kuò)展性；同時(shí)亦具 有良好的穩(wěn)定性和可靠性，既能簡(jiǎn)單直觀地顯示換熱站所有監(jiān)控參數(shù)及各報(bào)警狀態(tài)，又 為換熱站安全運(yùn)行及供熱控制提供良好的支持。另外，該系統(tǒng)提高了現(xiàn)代化管理水平， 減輕了生產(chǎn)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使其能科學(xué)有效地控制和管理?yè)Q熱站；作為值班入員 的工具，使換熱站能夠安全、穩(wěn)定、節(jié)能地運(yùn)行，提高了熱網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 同時(shí)，由于換熱站中的一些工藝參數(shù)，特別是換熱器的出口溫度參數(shù)由于系統(tǒng)滯后 嚴(yán)重，采用常規(guī)的p i d 控制效果不好，并且參數(shù)整定麻煩。針對(duì)這一問(wèn)題，給出了一種 解決辦法。在本換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，本文將p i d 和模糊控制方法相結(jié)合，構(gòu)成 模糊p i d 控制，目標(biāo)是提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性，在仿真中取得良好的控制效果。 關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；p i d ；模糊p i d ；仿真實(shí)驗(yàn) 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 t h ee m p o l d e ro f h e a t i n ge x c h a n g es t a t i o nm o n i t o ra n dc o n t r o ls y s t e m a n dt h es t u d yo fa p t i t u d i n a lc o n t r o l a b s t r a c t w i mt h ei m p r o v e m e n to fe n v i r o n m e n t a lc o n s c i o u s n e s s t h ec e n t r a l i z e dh e a t i n gs y s t e m b yc o m b i n e dh e a ta n dp o w e r ( c h p ) w i l lp r o g r e s s i v e l yr e p l a c em i d d l e a n ds m a l ls c a l eb o i l e r h e a t i n ge x c h a n g es t a t i o ni sa ni n t e r m e d i a t ep o i n tb e t w e e nh e a ts o u r c ef a c t o r ya n dh e a t i n g u s e r s h e a t i n gq u a l i t yo ft h es t a t i o ni si m p o r t a n tt oi m p r o v ew o r k i n gc o n d i t i o no fh e a t i n g n e t w o r ka n dh e a t i n gq u a l i t y t h ep a p e r sa i mi st oc o n s t r u e tas e to fs t r a t e g yo fc o n t r o l l i n g a n da d j u s t i n g , w h i c hi ss u i t a b l ef o rt h es i t u a t i o no f c o u n t r y ms t r a t e g yi sd e s i g n e db yu s i n g c o m p m e rc o n t r o lt e c h n o l o g yt oa u t o m a t i c a l l ya d j u s th e a t i n gn e t w o r kr u n n i n g , i m p r o v e e f f i c i e n c ya n de c o n o m i z ee n e r g y t h i sp a p e rd i s c u s s e sam o n i t o r i n gs y s t e mf o rh e a t i n ge x c h a n g es t a t i o no fl i a o y ug r o u p p o w e rc o m p a n y a c c o r d i n gt ot h ed e s i g n i n gr e q u i r e m e n t sa n da c t u a ls u r r o u n d i n g s ，o nt h e p o i n to f e n s u r i n gt h ef u n c t i o na n dr e d u c i n gt h ec o s t , t h ep a p e rd e s i g n st h et w o 船出c o m p u t e r m o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do ni n d u s t r i a le t h e m e t 1 1 1 em o n i t o r i n gs y s t e mh a sn o to n l yf r i e n d l y h m lw h i c hi sc o n v e n i e n tt oo p e r a t eb u ta l s og o o ds t a b i l i t ya n de x p a n s i b i l i t y i tc a l lr e f l e c tt h e r e a l t i m es i t u a t i o no ft h ep r o d u c t i o nv i v i d l ys ot h a ti tp r o “d e sas t r o n gs u p p o r tf o rt h e s u c c e s s i v er u n n i n go ft h eh e a t i n gs u p p l ys a f e l ya n dr e l i a b l y o t h e r w i s e ，t h i ss y s t e mi m p r o v e s t h em o d e r nm a n a g e m e n tl e v e l ，r e d u c e st h ep e r s o n n e l sl a b o ri n t e n s i t yo fp r o d u c t i o n m a n a g e m e n t , e n a b l e st h eh e a t i n ge x c h a n g es t a t i o nb e i n g c o n t r o l l e de f f e c t i v e l ya n dm a n a g e d s c i e a t i f i c a l l y a st h ea t t e n d a n t st o o l ，t h es y s t e me n a b l e st h eh e a t i n ge x c h a n g es t a t i o l ls a f e l y , s t a b l y ，a n de n e r g yc o n s e r v a t i o nr u n n i n g , i m p r o v e st h ee c o n o m i ce f f i c i e n c ya n dt h es o c i a l e f f i c i e n c yo f t h es t a t i o n i na d d i t i o n ，t h et r a d i t i o n a lp i dc o n t r o l l e rf o rs o t n ep a r a m e t e r , s p e c i a l l yi st e m p e r a t u r e p a r a m e t e r , h a sd i s s a t i s f a c t o r yr e s u l t sa n dp a r a m e t e r sa r eh a r dt ot u n e t oi m p r o v e t h es t a t u e s ， t h ea u t h o rp r o p o s e sam e t h o dt os o l v et h ep r o b l e me f f e c t i v e l y i nt h eh e a t i n ge x c h a n g ee x p o r t t e m p e r a t u r ec o n t r o ls y s t e m ，t h ea u t h o rc o m b i n e st h ep i d a n df u z z yc o n t r o lm e t h o d ，s t r u c t u r e s t h ef u z z yp i dc o n 仃o l l e r , a i m i n gt oi m p r o v et h es t a b i l i t ya n dr o b u s to ft h es y s t e m t h ep a p e r s i m u l a t i o n sc o n t r o l l i n gs y s t e mo fh e a t i n ge x c h a n g e ra n dt a k e so u tg o o de f f e c ti ns i m u l a t i o n t e s t k e yw o r d s ：m o n i t o r i n gs y s t c m ；p i d ；f u z z yp i d ；s i m u l a t i o nt e s t i i 獨(dú)創(chuàng)性說(shuō)明 作者鄭重聲明：本碩士學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外， 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得大連理 工大學(xué)或者其他單位的學(xué)位或證書所使用過(guò)的材料與我一同工作的同志 對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意 作者簽名：綣籩潞日期：越筮：z 大連理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解“大連理工大學(xué)碩士、博士學(xué)位 論文版權(quán)使用規(guī)定”，同意大連理工大學(xué)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送 交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連理 工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也 可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。 作者簽名：監(jiān)塑疊 導(dǎo)師簽名 越年上月上日 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1緒論 1 1 集中供熱發(fā)展概況 集中供熱是在十九世紀(jì)末期，伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在集中供熱技術(shù) 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它利用熱水或蒸汽為熱媒，由集中的熱源向一個(gè)城市或較大區(qū)域 供應(yīng)熱能。集中供熱不僅為城市提供穩(wěn)定、可靠的熱源，改善人民生活，而且與傳統(tǒng)的 分散供熱相比，能節(jié)約能源和減少污染，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益【1 翔。 1 1 1國(guó)外集中供熱發(fā)展概況 集中供熱方式始于1 8 7 7 年，當(dāng)時(shí)在美國(guó)紐約，建立了第一個(gè)區(qū)域鍋爐房向附近1 4 家用戶供熱。 2 0 世紀(jì)初期，一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，開始利用發(fā)電廠內(nèi)汽輪機(jī)的排氣，供給生產(chǎn)和 生活用熱，其后逐漸成為現(xiàn)代化的熱電廠。在上世紀(jì)中，特別是二次世界大戰(zhàn)以后，西 方一些發(fā)達(dá)國(guó)家的城鎮(zhèn)集中供熱事業(yè)得到迅速發(fā)展。 原蘇聯(lián)和東歐國(guó)家的集中供熱事業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)是實(shí)行以積極發(fā)展熱電廠為主的發(fā)展 政策。莫斯科的集中供熱系統(tǒng)是世界上規(guī)模最大的供熱系統(tǒng)。據(jù)1 9 8 0 年資料，市區(qū)內(nèi) 熱網(wǎng)干線長(zhǎng)達(dá)3 0 0 0 多k m ，向5 0 0 多個(gè)工業(yè)企業(yè)和四萬(wàn)多座建筑供熱，其城市集中供熱 普及率接近1 0 0 。 地處寒冷氣候的北歐國(guó)家，如瑞典、丹麥、芬蘭等國(guó)家，在第二次世界大戰(zhàn)以后， 集中供熱事業(yè)發(fā)展迅速，城市集中供熱普及率都較高。據(jù)1 9 8 2 年資料瑞典首都斯德哥 爾摩市，集中供熱普及率為3 5 ；丹麥的集中供熱系統(tǒng)遍及全國(guó)城鎮(zhèn)，向全國(guó)1 3 以上 的居民提供供熱和熱水供應(yīng)服務(wù)。 二戰(zhàn)后的德國(guó)因其在廢墟中進(jìn)行重建工作，為發(fā)展集中供熱提供了有力的條件。目 前除柏林、漢堡、慕尼黑等城市已有規(guī)模較大的集中供熱系統(tǒng)以外。在魯爾地區(qū)和萊茵 河下游，還建立了連接幾個(gè)城市的城際供熱系統(tǒng)。 另外一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如美、英、法等國(guó)家，早期以鍋爐房供熱來(lái)發(fā)展集中供熱 事業(yè)，鍋爐房供熱占較大比例。不過(guò)這些國(guó)家已非常重視發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱方式。 1 1 2 國(guó)內(nèi)集中供熱發(fā)展概況 我國(guó)的城市集中供熱真正起步是從5 0 年代開始的。黨的十一屆三中全會(huì)以后，特 別是國(guó)務(wù)院1 9 8 6 年下發(fā)關(guān)于加強(qiáng)城市集中供熱管理工作的報(bào)告，對(duì)我過(guò)的集中供 熱事業(yè)的發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。1 9 9 2 年，全國(guó)有1 1 7 個(gè)城市建設(shè)了集中供熱措施， 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 供熱面積達(dá)到2 1 2 6 2 萬(wàn)平方米，“三北”地區(qū)集中供熱普及率達(dá)到1 2 t 3 j 1 9 9 3 年，全 國(guó)有1 5 8 個(gè)城市建設(shè)了集中供熱措施，供熱面積達(dá)到了3 2 8 3 2 萬(wàn)平方米，“三北”地區(qū) 集中供熱普及率達(dá)到1 8 t 4 1 。到1 9 9 6 年底我國(guó)已有2 8 6 個(gè)城市建設(shè)了城市集中供熱系 統(tǒng)，供熱面積達(dá)到7 3 4 0 0 萬(wàn)平方米，“三北”地區(qū)集中供熱普及率達(dá)到2 6 1 - 3 。尤其近 幾年，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和生活水平的提高，越來(lái)越多的城市建設(shè)了集中供熱系統(tǒng)。 雖然我國(guó)這些年來(lái)集中供熱事業(yè)得到了迅速發(fā)展，但與國(guó)外相比，我國(guó)目前采暖系 統(tǒng)相當(dāng)落后，即室溫冷熱不均，系統(tǒng)熱效率低，不僅多耗成倍的能量，而且用戶不能自 行調(diào)節(jié)室溫。當(dāng)前采暖收費(fèi)大多按面積計(jì)費(fèi)，無(wú)助于用戶的節(jié)能意識(shí)，以至于出現(xiàn)一些 不正常的現(xiàn)象。如室溫過(guò)高開窗，室溫過(guò)低投訴。使得設(shè)計(jì)人員及業(yè)主盡量加大供熱量， 造成效率低、高能耗的重復(fù)浪費(fèi)。我國(guó)能源緊缺，而采暖用能又十分浪費(fèi)。據(jù)資料介紹， 我國(guó)住宅建筑采暖能耗為相近氣候條件的發(fā)達(dá)國(guó)家的3 倍左右。目前采暖用能占全國(guó)商 品能源總消耗的9 6 ，采暖能耗不僅造成資源的浪費(fèi)，而且是大氣污染的一個(gè)重要因 素 6 - 8 。 在功能上，發(fā)達(dá)國(guó)家通常室內(nèi)保證溫度是2 2 c ，我國(guó)僅為1 6 ( 2 ，而且我國(guó)的供熱質(zhì) 量很差，室溫冷熱不均，系統(tǒng)熱效率低，大多數(shù)地方?jīng)]有采取按戶計(jì)量收費(fèi)，用戶不能 自行設(shè)定和調(diào)節(jié)室溫等等。我國(guó)城市集中供熱目前存在的能源浪費(fèi)主要來(lái)源于建筑的保 溫隔熱和氣密性能差以及采暖系統(tǒng)落后兩個(gè)方面。造成的結(jié)果是： ( 1 ) 低效率。我國(guó)供熱采暖系統(tǒng)普遍在低負(fù)荷、低效率下運(yùn)行，實(shí)際供熱面積平均只 有設(shè)備能力的4 0 左右。管網(wǎng)輸送效率低，管道泄露和偷水現(xiàn)象嚴(yán)重。 ( 2 ) 缺乏控制手段。我國(guó)供熱系統(tǒng)只有簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)手段，水力水平失調(diào)、垂直失調(diào)嚴(yán) 重；沒有恒溫裝置，供熱不足和過(guò)度時(shí)，沒有有效調(diào)節(jié)手段。 ( 3 ) 缺乏計(jì)量手段。采暖系統(tǒng)一般不設(shè)熱表，沒有計(jì)量收費(fèi)造成用戶不會(huì)主動(dòng)去節(jié)能， 沒有計(jì)量也造成了管理運(yùn)行人員沒有具體數(shù)量上的依據(jù)來(lái)運(yùn)行管理 1 2 課題來(lái)源及意義 隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，北方地區(qū)冬季集中供熱成為城市現(xiàn)代化建設(shè)所采取的重 要步驟。人類環(huán)保意識(shí)正在不斷增強(qiáng)，由集中供熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分散供熱有助于節(jié)約能源、 減少污染，提高經(jīng)濟(jì)效益，是城市建設(shè)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志，熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱方 式將逐步取代中小型鍋爐房。大型集中供熱網(wǎng)一般為間聯(lián)式供熱網(wǎng)，熱電廠提供的高溫 過(guò)熱蒸汽經(jīng)電廠換熱站汽水換熱器形成高溫?zé)崴椭粮鲹Q熱站，高溫?zé)崴俳?jīng)換熱站 水水換熱器形成供暖熱水由二次管網(wǎng)送至熱用戶。通常一個(gè)城市有幾個(gè)區(qū)域供熱網(wǎng)， 一個(gè)區(qū)域供熱網(wǎng)有幾十到上百個(gè)換熱站，換熱站作為熱源廠與熱用戶之間的一個(gè)中間環(huán) 2 一 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 節(jié)【9 】，其供熱品質(zhì)的好壞對(duì)改善熱網(wǎng)熱力工況，提高供熱質(zhì)量起著重要作用。我國(guó)集中 供熱事業(yè)正在不斷發(fā)展，供熱面積在逐年增長(zhǎng)，運(yùn)行管理人員也將不斷的增加，這無(wú)疑 將增大供熱成本。同時(shí)，廣大熱用戶對(duì)供熱的穩(wěn)定性及供熱質(zhì)量也提出了更高的要求。 如何隨時(shí)了解各換熱站的工作狀況和有關(guān)信息，并根據(jù)這些信息和室外溫度對(duì)各換熱站 及時(shí)調(diào)節(jié)，使整個(gè)集中供熱系統(tǒng)始終在一個(gè)最佳工況下運(yùn)行，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益 和社會(huì)效益是一個(gè)供熱企業(yè)所追求的目標(biāo)換熱站今后發(fā)展的趨勢(shì)是： ( 1 ) 供熱系統(tǒng)為全自動(dòng)系統(tǒng)。 ( 2 ) 換熱站設(shè)備安全可靠，不考慮備用設(shè)備，并且要實(shí)現(xiàn)機(jī)組化。 ( 3 ) 具有可靠的系統(tǒng)運(yùn)行信號(hào)傳輸系統(tǒng)，無(wú)需運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)值班。 ( 4 ) 節(jié)能效果明顯，設(shè)備運(yùn)行噪音低。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及自控技術(shù)的發(fā)展使得供熱領(lǐng)域里的計(jì)算機(jī)過(guò)程控制成為我國(guó) 供熱行業(yè)里的熱點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題。它們?cè)诠犷I(lǐng)域中的應(yīng)用正迎合著換熱站未來(lái)發(fā)展的要 求。供熱計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)【l 叫3 】是一個(gè)大的分布式系統(tǒng)，它包括了下位機(jī)的本地控制，上 位機(jī)的監(jiān)控管理和上、下位機(jī)數(shù)據(jù)的通信。但對(duì)于實(shí)施本地控制的某個(gè)換熱站又是一個(gè) 小系統(tǒng)，所以應(yīng)將重點(diǎn)放在熱力站的本地控制上。熱力系統(tǒng)本身是熱慣性很大的系統(tǒng)， 并且影響因素千變?nèi)f化，因此精確的控制幾乎不可能，因?yàn)橐环矫鏆庀髼l件的變化十分 復(fù)雜且不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)以及時(shí)間的不同、地域的不同、陰晴程度的不同等對(duì)溫度都有影響， 另一方面供熱系統(tǒng)本身存在著嚴(yán)重的滯后，即室外氣象條件的變化是絕對(duì)的，而且?guī)缀?同步地對(duì)室內(nèi)溫度產(chǎn)生影響。但供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)卻是有條件的，不可能過(guò)于頻繁調(diào)節(jié)， 并且介質(zhì)的傳輸必然產(chǎn)生一定的滯后，再加上散熱器系統(tǒng)的滯后，造成供熱調(diào)節(jié)根本無(wú) 法跟蹤環(huán)境氣象條件的變化，因此熱力站系統(tǒng)屬于難控對(duì)象。但是另一方面熱力系統(tǒng)本 身又是一個(gè)大的熱容系統(tǒng)，這就使得環(huán)境氣象條件的急劇變化會(huì)被熱力系統(tǒng)吸收，再加 上人身體的適應(yīng)能力對(duì)環(huán)境溫度的要求留有余地，從這個(gè)意義上講熱力系統(tǒng)又具有極強(qiáng) 的自適應(yīng)性和寬松的控制要求，因此它又是一個(gè)易控對(duì)象。所以對(duì)熱力站的本地控制成 為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。本課題的來(lái)源和意義就在于此。 1 3 作者的主要工作 針對(duì)遼漁集團(tuán)動(dòng)力公司換熱站監(jiān)控系統(tǒng)這一工程實(shí)例，根據(jù)該工程的設(shè)計(jì)要求和現(xiàn) 場(chǎng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了基于工業(yè)以太網(wǎng)的兩級(jí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。在綜合考慮現(xiàn)階段國(guó)內(nèi) 流行的組態(tài)軟件之后，采用西門子公司的最新組態(tài)軟件w i n c c 6 0 為換熱站的計(jì)算機(jī)監(jiān) 控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示、歷史數(shù)據(jù)保存和查詢、故障報(bào)警及處 理、數(shù)據(jù)報(bào)表、遠(yuǎn)程自動(dòng)手動(dòng)控制、參數(shù)修改及控制等功能。 一3 一 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 此外，本文針對(duì)換熱站中的一些工藝參數(shù)。特別是換熱器的出口溫度參數(shù)采用常規(guī) p i d 控制效果不好，并且參數(shù)整定麻煩這一問(wèn)題。采用當(dāng)前先進(jìn)的智能控制技術(shù)結(jié)合現(xiàn) 場(chǎng)的實(shí)際情況提出了一種新的解決辦法，通過(guò)仿真試驗(yàn)證明該方法是可行和有效的 一4 一 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 遼漁集團(tuán)動(dòng)力公司換熱站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和硬件組成 2 1 換熱站的工藝流程 遼漁集團(tuán)動(dòng)力公司為熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，其供熱工藝流程如下：用戶回水回到電廠，經(jīng) 電廠沸水器，進(jìn)行一次加熱后，即可對(duì)用戶進(jìn)行供熱。當(dāng)室外溫度過(guò)低時(shí)，一次加熱量 不能使供水溫度達(dá)到要求，要進(jìn)行二次加熱。即一次加熱后的熱水進(jìn)入換熱站的換熱器， 利用電廠來(lái)蒸汽對(duì)其進(jìn)行二次加熱。達(dá)到供水要求溫度后，向外供熱。工藝流程圖覓圖 2 1 。 圖2 1換熱站工藝流程圖 f i g 2 1 t h et e c h n i c a lp r o e e mc h a r to f h e a t i n ge x c h a n g es t a t i o n 2 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制要求 該換熱站共控制三個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)主要由三臺(tái)汽水換熱器組成換熱系統(tǒng)( 兩用一備) 、 兩臺(tái)循環(huán)水泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)及兩臺(tái)補(bǔ)水泵組成的補(bǔ)水系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成。根據(jù)生產(chǎn)工藝設(shè) 計(jì)要求，換熱站的自控系統(tǒng)采用典型的兩級(jí)監(jiān)控方式【h l 。上位機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)( i p c ) 作為主要的人機(jī)界面( h m i ) ，為生產(chǎn)管理級(jí)，完成對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控、生產(chǎn)操作 管理等，主要面向操作人員；下位機(jī)由可編程控制器( p l c ) 構(gòu)成，為基礎(chǔ)測(cè)控級(jí)，完成 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集及過(guò)程控制等，面向生產(chǎn)過(guò)程。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)如圖2 2 所示。 系統(tǒng)主要功能如下1 1 5 1 ： ( 1 ) 在生產(chǎn)過(guò)程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、流量等模擬量參數(shù)。需要 通過(guò)p l c 對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。 ( 2 ) 換熱站的自動(dòng)控制，即實(shí)現(xiàn)整個(gè)供水過(guò)程的全自動(dòng)控制，進(jìn)行故障診斷，并在 監(jiān)控畫面上顯示各工況參數(shù)并控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài) 一5 一 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 i p c ( 上 圖2 2 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 f i g 2 2 t h e 甜z u c t t l r ef i g u r eo f h e a t i n ge x c h a n g es t a t i o nm o n i t o r sa n dc o n t r o l 町刪脅 ( 3 ) 根據(jù)本地的氣候條件以及供熱對(duì)象的特性，給出一條室外溫度與供水溫度之間 的對(duì)應(yīng)曲線?？刂破骺梢酝ㄟ^(guò)這條曲線根據(jù)室外溫度傳感器測(cè)量的室外溫度對(duì)二次加熱 供汽流量進(jìn)行控制，達(dá)到對(duì)供水溫度的控制。此設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于能夠通過(guò)室外溫度對(duì)供 水的溫度進(jìn)行控制，以達(dá)到節(jié)省能源，提高供熱質(zhì)量的目的。 ( 4 ) 通過(guò)采用壓力傳感器、控制器以及變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)供水壓力的自動(dòng)控制，由于 控制器可編程的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)變頻器的低頻限制，以避免變頻器、水泵長(zhǎng)時(shí)間在低 頻運(yùn)行，從而保護(hù)電機(jī)及變頻器。 ( 5 ) 采用手操器自動(dòng)控制。當(dāng)上位機(jī)或下位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)切換手操器控制，確保 回水壓力準(zhǔn)確穩(wěn)定 2 3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成【1 6 ，”】 從圖2 _ 2 可以看到，控制室中的下位機(jī)用p l c 代替了傳統(tǒng)d c s 下位機(jī)的計(jì)算機(jī)板 卡結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種物理量的采集和控制，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和下位機(jī)p l c 之間仍通過(guò) 4 - - 2 0 m a 的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)進(jìn)行傳輸。而p i _ c 和控制室上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換( 通信) ，則 可以根據(jù)p l c 的具體配置采用以太網(wǎng)r s 2 3 2 r s 4 8 5 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)前可編程控制器( p l c ) 是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，已經(jīng)成 為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心設(shè)備，它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成 各種順序或定時(shí)的閉環(huán)控制，并且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在 一6 一 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間、不問(wèn)斷運(yùn)行，且編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，并配有各類通訊接口與處理 模塊，可方便各級(jí)連接。 為了滿足上面提到的換熱站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，我們選用西門子公司s i m a l r i c 8 7 3 0 0 可編程控制器( 下位機(jī)) 和研華公司口c 6 1 0 工控機(jī)( 上位機(jī)) 構(gòu)成的兩級(jí)分布式系 統(tǒng)，兩級(jí)之間連接采用工業(yè)以太網(wǎng)，再配以先進(jìn)的w 讎c 6 0 監(jiān)控組態(tài)軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)換 熱站監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。 s 7 3 0 0 采用模塊化結(jié)構(gòu)、適合密集安裝，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得各種單獨(dú)的模塊之間 可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。在一塊機(jī)架底板上可安裝電源、c p u 、v o 模板、通信處 理器c p 等模塊，并且可以通過(guò)接口模塊實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)架的擴(kuò)展工作方式。根據(jù)要求本系 統(tǒng)所選用的硬件產(chǎn)品，如下所示： ( 1 ) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)( c ) a d v a n t e c hm c - 6 1 0 ，p 謝f i u m 2 8 g h z 處理器，5 1 2 m b 內(nèi)存，8 0 g b 硬盤； ( 2 ) 可編程控制器( s 7 3 0 0 ) 中央處理單元( c p u ) c p u3 1 5 2 d p 信號(hào)模塊( s m ) s m3 2 1 ，數(shù)字量輸入模塊1 塊； s m3 2 2 ，數(shù)字量輸出模塊2 塊： s m 3 3 1 ，模擬量輸入模塊1 l 塊； s m3 3 2 ，模擬量輸出模塊l 塊； 通訊處理器( c p ) c p3 4 3 - 1 ； 負(fù)載電源模塊( p s ) p s3 0 7 ，1 0 a ，電源模塊1 塊。 接口模塊( 蹦) i m3 6 5 ，接口模塊2 塊。 下面詳細(xì)介紹各模塊的功能。 2 3 1 中央處理單元( c p u ) c p u 3 1 5 2 d p 為標(biāo)準(zhǔn)型c p u 模塊，并且在該c p u 模塊上集成有現(xiàn)場(chǎng)總線 p r o f m u s d p 通訊接口，主要技術(shù)特性為：裝在存儲(chǔ)器9 6 k b ( r a m ) ，最大 5 1 2 k b ( e e p r o m ) ，工作存儲(chǔ)器“k b ( r a m ) ，指令執(zhí)行時(shí)間浮點(diǎn)加為5 0 胂，最大數(shù)字 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 i o 點(diǎn)為1 0 2 4 ，最大模擬i o 通道數(shù)為1 2 8 ，定時(shí)器1 2 8 個(gè)，計(jì)數(shù)器“個(gè)，位存儲(chǔ)器2 0 4 8 ， 最大配置4 個(gè)機(jī)架、3 2 塊模塊。 2 3 2 信號(hào)模塊 ( 1 ) 數(shù)字輸入( d i ) 模塊s m 3 2 1 數(shù)字輸入模塊將來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成p l c 內(nèi)部信號(hào)電平，經(jīng)過(guò)光電隔 離和濾波后，送到輸入緩沖區(qū)等待c p u 采樣，采樣后的信號(hào)狀態(tài)經(jīng)過(guò)背板總線進(jìn)入輸 入映像區(qū)。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，這里采用的d i 模塊為直流1 6 點(diǎn)輸入模塊，其技術(shù)特性如下： 負(fù)載電壓范圍2 0 4 v - 2 8 8 v ，額定負(fù)載電壓2 4 v ，額定輸入電壓直流2 4 v ，輸入電壓“l(fā) ” 范圍1 3 v - 3 0 v ，輸入電壓。0 ”范圍3 v - + 5 v ，隔離( 與背板總線) 方式為光耦合器。 ( 2 ) 數(shù)字輸出( d ( ) ) 模塊s m 3 2 2 數(shù)字量輸出模塊將s 7 3 0 0 內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的外部信號(hào)電平。可直接 驅(qū)動(dòng)電磁閥線圈、接觸器線圈、微型電動(dòng)機(jī)、指示燈等負(fù)載。另外根據(jù)負(fù)載回路使用電 源的要求，有直流輸出模塊( 晶體管輸出方式) 、交流輸出模塊( 晶閘管輸出方式) 和交直 流兩用輸出模塊( 繼電器輸出方式) 之分 這里選用s m 3 2 2d 0 3 2xd c 2 4 v 0 5 a 。 ( 3 ) 模擬量輸入( a i ) 模塊s m 3 31 及模擬量輸出( a o ) 模塊s m 3 3 2 模擬量輸入( a i ) 模塊s m 3 3 1 s m 3 3 1 模塊主要有，d 轉(zhuǎn)換器、切換開關(guān)、恒流源、補(bǔ)償電路、光電隔離器及邏 輯電路組成。它將控制過(guò)程中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成p l c 內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)。 這里選用s m 3 3 1a 1 8 1 2 b i t 作為模擬量輸入模塊，另外，由于現(xiàn)場(chǎng)有很多溫度參 數(shù)，采用專門的溫度測(cè)量模塊s 1 3 3 1a 1 8 r t d 。s m 3 3 1 模塊具有分辨率可調(diào)，a d 轉(zhuǎn) 換器4 檔積分法，測(cè)量范圍廣、極限值診斷和中斷診斷等功能。 模擬量輸出( a o ) 模塊s m 3 3 2 s m 3 3 2 用于將s 7 3 0 0 的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需要的模擬量信號(hào)，控制模擬量調(diào) 節(jié)器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 這里選用s m 3 3 2a 0 8 x1 2 b i t 模塊。此模塊具有輸出的電流和電壓范圍可調(diào)，自診 斷能力和中斷能力等功能。 ( 4 ) 通訊處理器 c p 3 4 3 1 用于實(shí)現(xiàn)s 7 3 0 0 到工業(yè)以太網(wǎng)總線的連接。它自身具有處理器，在工業(yè)以 太網(wǎng)上獨(dú)立處理數(shù)據(jù)通信并允許進(jìn)一步連接，完成與編程器、p c 、人機(jī)界面的數(shù)據(jù)通訊。 一8 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 5 ) 負(fù)載電源模塊 電源模塊p s 3 0 7 用于將1 2 0 2 3 0 v 交流電壓轉(zhuǎn)換為2 4 v 直流電壓。 這里選用i o a 的電源模塊 ( 6 ) 接口模塊 i m 3 6 5 用于連接中央機(jī)架與一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，由兩個(gè)模塊組成，一塊插入中央機(jī)架， 將另一塊插入擴(kuò)展機(jī)架，通過(guò)l m 長(zhǎng)的連接電纜連接。在一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架上最多可安裝8 塊模塊。 綜上可構(gòu)成p l c 的結(jié)構(gòu)如圖2 3 所示。 圖2 3p l c 組成 f i g 2 3 t h ec o n f i g u r a t i o no f p l c 一9 一 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 3 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 上面主要介紹了換熱站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及硬件組成，本章將進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)和 程序編制介紹。該監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括兩部分：下位機(jī)p l c 控制軟件和上位機(jī)i p c 監(jiān)控 軟件。下位機(jī)p l c 控制軟件主要完成換熱站現(xiàn)場(chǎng)物理量和報(bào)警點(diǎn)的檢測(cè)，并將測(cè)量數(shù) 據(jù)的結(jié)果寫入指定的p l c 數(shù)據(jù)寄存器中，供上位機(jī)i p c 讀取，同時(shí)接收上位機(jī)i p c 的 各種控制指令和控制數(shù)據(jù)，并按照來(lái)自上位機(jī)i p c 的各種指令實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站的控制與操 作。p l c 的軟件設(shè)計(jì)采用專用的s e ，r p 7 編程軟件，并采用結(jié)構(gòu)化編程方式來(lái)完成。 上位機(jī)i p c 軟件主要完成對(duì)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的各種物理量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示( 包括實(shí)時(shí)趨勢(shì) 曲線顯示) 、遠(yuǎn)程自動(dòng)手動(dòng)控制、上下位機(jī)控制切換、常規(guī)p i d 控制智能控制、報(bào)警指 示、歷史數(shù)據(jù)查詢( 歷史趨勢(shì)曲線顯示) 和報(bào)表打印等功能。該上位機(jī)軟件采用w i n c c 6 0 組態(tài)軟件開發(fā) 3 1p l c 軟件設(shè)計(jì) p l c 控制軟件部分主要針對(duì)換熱站現(xiàn)場(chǎng)物理量的檢測(cè)以及控制功能的輸出，另外也 包括一些系統(tǒng)自診斷功能，報(bào)警點(diǎn)的輸入和聲光報(bào)警輸出等。p l c 軟件由s i m e n s s t e p 7 開發(fā)。s t e p 7 是用于s i m a t i cp l c 組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，有多個(gè)不同版本， 這里選用的是s t e p 7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包。編程語(yǔ)言采用功能塊圖編程語(yǔ)言并采用結(jié)構(gòu)化編程 方式進(jìn)行編程。 在s t e p 7 的程序結(jié)構(gòu)中，將程序的各組成部分稱為邏輯塊。邏輯塊分為組織塊o b 、 功能塊f b 、功能f c 、數(shù)據(jù)塊d b 、系統(tǒng)功能塊s f b 、系統(tǒng)功能s f c 、系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊s d b 各塊之問(wèn)可以相互調(diào)用，典型程序結(jié)構(gòu)如圖3 1 所示 下面分別介紹各邏輯塊的功能。 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖3 1s t e p 7 典型程序結(jié)構(gòu) f i g 3 1t h e 咖 i c a l k a l l c t u r e o f s t e p 7 p r o g r a m 3 1 1 組織塊 組織塊是操作系統(tǒng)與用戶程序的接口，用于控制用戶程序的運(yùn)行。組織塊由操作系 統(tǒng)調(diào)用并控制程序的循環(huán)、中斷程序的執(zhí)行、p l c 的啟動(dòng)方式及對(duì)診斷錯(cuò)誤的響應(yīng)方式。 組織塊分為循環(huán)組織塊、啟動(dòng)組織塊、定期執(zhí)行組織塊、事件驅(qū)動(dòng)組織塊、背景組 織塊。 循環(huán)執(zhí)行的組織塊就是主程序0 1 3 1 。o b i 調(diào)用功能塊( f b ) 、系統(tǒng)功能塊( s f b ) ，或 使用功能調(diào)用( f c ) 和系統(tǒng)功能調(diào)用( s f c ) 的功能，o b l 被循環(huán)地處理。在啟動(dòng)o b 被處 理后( o r e 0 0 用于暖啟動(dòng)，或o b l 0 1 用于熱啟動(dòng)，或o b l 0 2 用于冷啟動(dòng)) 首先執(zhí)行o b l 。 程序中還使用了o b 3 5 循環(huán)中斷組織塊，作用為c p u 進(jìn)入r u n 狀態(tài)后，按一定的 間隔時(shí)間循環(huán)觸發(fā)的中斷。在本設(shè)計(jì)中，o b 3 5 為p l c 自動(dòng)控制運(yùn)行功能部分，完成現(xiàn) 場(chǎng)回水壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。 另外程序中還使用了o b 8 0 ，o b 8 2 ，o b 8 5 ，o b 8 6 ，這些為異步故障中斷塊。異步 故障中斷是由c p u 的操作系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)異步錯(cuò)誤時(shí)觸發(fā)的中斷，o b 8 0 為時(shí)間錯(cuò)誤中 斷，如設(shè)置循環(huán)時(shí)間間隔太??；o b 8 2 為診斷中斷，如診斷出i o 模板中某個(gè)通道短路； o b 8 5 為優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤，如程序未安排o b x 組織塊；o b 8 6 為機(jī)架故障。o b l 2 1 ，o b l 2 2 同步故障中斷塊。o b l 2 1 為編程中斷，o b l 2 2 為i o 訪問(wèn)錯(cuò)誤。 3 1 2 功能塊 功能塊f b 實(shí)質(zhì)上就是用戶編寫的子程序。功能塊主要由兩部分組成：局部變量聲 明表和控制程序。局部變量聲明表對(duì)當(dāng)前邏輯塊所使用的局部變量進(jìn)行聲明。當(dāng)調(diào)用功 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 能塊時(shí)，通過(guò)參數(shù)傳遞的方式將外部數(shù)據(jù)傳遞給功能塊( 功能塊的形式參數(shù)賦以實(shí)際 值) ，使功能塊具有通用性。 本次設(shè)計(jì)的主要功能塊有f b i ，功能為模擬量輸入，并根據(jù)變送器量程計(jì)算出實(shí)際 工程值；f b 2 ，溫度量輸入，并根據(jù)變送器量程計(jì)算出實(shí)際值：f b 3 模擬量輸出：f i m ， 初始化，將變送器量程的上下限寫入p l c 相應(yīng)寄存器；f b 5 浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為雙字整型， f b 6 實(shí)型轉(zhuǎn)化為雙字整型，這兩個(gè)塊為數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，供報(bào)警值比較時(shí)使用；f b 4 1 標(biāo) 準(zhǔn)p i d 模塊。 3 1 3 數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊用于存儲(chǔ)用戶程序所需要的數(shù)據(jù)或變量，是各個(gè)邏輯塊之間進(jìn)行交換、傳遞 和共享數(shù)據(jù)的重要途徑。 數(shù)據(jù)塊必須遵循先定義、后使用的原則。 本次設(shè)計(jì)中d b 塊主要包括現(xiàn)場(chǎng)來(lái)數(shù)據(jù)，p i d 控制狀態(tài)數(shù)據(jù)，p i d 參數(shù)設(shè)定數(shù)據(jù)， 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)報(bào)警輸出，模板狀態(tài)等。 上文已經(jīng)介紹各邏輯塊的詳細(xì)功能，下面介紹p i , c 軟件的設(shè)計(jì)。 3 1 4p i c 軟件程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 首先，系統(tǒng)上電，執(zhí)行o b l 0 0 啟動(dòng)組織塊。o b l 0 0 主要完成系統(tǒng)參數(shù)的初始化， 寫入變送器量程的上下限。這里調(diào)用了功能塊f b 4 。o b l 0 0 的程序段如圖3 2 所示。 圖3 2o b l 0 0 的程序段 f i g 3 2t h e p r o g r a m m es e g m e a t o f o b l 此程序段為f b 4 封裝的一段程序。相應(yīng)的f i m 的程序如圖3 3 所示。 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 啪 圖3 3f i m 的程序 f i g 3 3t h e p r o g r a mo f f b 4 上文所述即為o b 塊調(diào)用f b 的過(guò)程。下文類似內(nèi)容不在贅述。 其次循環(huán)執(zhí)行o b l 。在本次設(shè)計(jì)中，o b l 主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、報(bào)警處理、控制 輸出；調(diào)用功能塊f b i ，f b 5 ，f b 6 。其流程圖如圖3 4 所示。 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 圖3 4o b i 流程圖 f i g 3 a f l o wc h , 8 to f o b l 當(dāng)p l c 接收來(lái)自手操器的信號(hào)，由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)為p i , c 自動(dòng)控制時(shí)，p l c 啟動(dòng)o b 3 5 。 0 8 3 5 為p l c 自動(dòng)控制運(yùn)行功能部分，完成現(xiàn)場(chǎng)回水壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。o b 3 5 調(diào)用f b 4 1 標(biāo)準(zhǔn)p i d 模塊。p i d 程序中需要設(shè)置的參數(shù)見附錄a ( 1 ) 中。其中參數(shù)is e l 為積分使 能，s pi n t 為設(shè)定值，g a i n 為增益設(shè)定，1 r i 為積分時(shí)間設(shè)定，l m nh l m 為p i d 輸 出上限值設(shè)定，l m nl l m 為p i d 輸出下限設(shè)定，這些參數(shù)需要接收來(lái)自上位機(jī)的數(shù)據(jù)。 其余參數(shù)則為附錄中所示設(shè)定。o b 3 5 還調(diào)用f b 3 ，將p i d 計(jì)算的控制量通過(guò)a o 輸出 到變頻器，對(duì)回水壓力進(jìn)行控制。程序流程圖如圖3 5 所示。 上述程序即為p l c 運(yùn)行時(shí)的基本程序。最后當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的錯(cuò)誤 處理組織塊。組織模塊未載入進(jìn)入處理模塊o b 8 5 ：機(jī)架故障進(jìn)入處理模塊o b 8 6 ：程序 錯(cuò)誤進(jìn)入處理模塊o b l 2 1 ；模塊i o 錯(cuò)誤進(jìn)入處理模塊o b l 2 2 。這些出錯(cuò)處理模塊的程 序?yàn)橐粋€(gè)空操作，以防止程序跑飛。 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖3 5o b 3 5 流程圖 f i g 3 5f l o wc h a i to f o b 3 5 3 2 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 遼漁集團(tuán)動(dòng)力公司需要供熱的區(qū)域分為廠區(qū)、西區(qū)、家屬區(qū)，換熱站需要對(duì)各區(qū)的 供水、回水和換熱器的溫度、壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且能將歷史數(shù)據(jù)以多種方式 顯示出來(lái)，同時(shí)還要具備報(bào)警和按照客戶需求打印出歷史數(shù)據(jù)的功能。本系統(tǒng)采用 w i n c c 6 0 來(lái)設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控軟件以實(shí)現(xiàn)這些功能。 西門子公司的工業(yè)組態(tài)控制軟件s i m a t i cw i n c c 是第一個(gè)使用最新的3 2 位技術(shù) 的過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)集成的人機(jī)界面( h m i ) 軟件系統(tǒng)，具有良好的開放性 和靈活性，用來(lái)處理生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化。w i n c c 代表w i n d o w f lc o n l m lc e n t e r ，即視窗 控制中心，它是西門子公司與微軟公司聯(lián)合開發(fā)的產(chǎn)物，在w i n d o w s9 8 或n t 4 0 以及 基于n t 核心的w i n d o w s2 0 0 0 x p 2 0 0 3 操作系統(tǒng)下運(yùn)行。w i n c c 是在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中 解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)。它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、信息、歸檔 換熱站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與智能控制的研究 以及報(bào)表的功能模板高性能的過(guò)程耦合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)傳送使其 具有高度的實(shí)用性。 除了這些系統(tǒng)功能外，w i n c c 還提供了開放的界面用于用戶解決方案。這使得將 w i n c c 參與復(fù)雜、廣泛的自動(dòng)控制解決方案成為可能。通用的應(yīng)用程序，適合所有工 業(yè)領(lǐng)域的解決方案；多語(yǔ)言支持，全球通用；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案內(nèi)；內(nèi)置 所有操作和管理功能，可簡(jiǎn)單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于w e b 持續(xù)延展，采用開放性 標(biāo)準(zhǔn)，集成簡(jiǎn)便；集成的h i s t o r i a n 系統(tǒng)作為r r 和商務(wù)集成的平臺(tái)；可用選件和附加件 進(jìn)行擴(kuò)展；“全集成自動(dòng)化”的組成部分，適用于所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的解決方案。 本論文所介紹的上位機(jī)系統(tǒng)專門為處理實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)，它要求系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、 穩(wěn)定、安全可靠，既能接受由下位機(jī)傳送來(lái)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)和顯 示，又能對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，顯示，報(bào)警，打印為實(shí)現(xiàn)這些功能，將設(shè)計(jì)方案主要 分為如圖3 6 所示6 個(gè)模塊介紹 圖3 6 模塊示意圖 f i g ；3 6 m o d e ls k e t c hm a p ( 1 ) 數(shù)據(jù)采集：從現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，讀入上位機(jī)，并能對(duì)變送器的量程進(jìn)行設(shè)置。 遼漁集團(tuán)供熱區(qū)域分為西區(qū)，廠區(qū)以及家屬區(qū)3 個(gè)區(qū)域家屬區(qū)、西區(qū)和廠區(qū)的數(shù) 據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)傳入p l c 后進(jìn)行采集。其中現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)包括西區(qū)，廠區(qū)以及家屬區(qū)3 個(gè)區(qū) 域各自的供水溫度、回水溫度、供水壓力、回水壓力、供水流量、冷凝器入口溫度、冷 凝器出口溫度、換熱器入口溫度、換熱器出口溫度，另外還有獨(dú)立的室外溫度，冷凝水 箱水位，補(bǔ)水箱水位三個(gè)參數(shù)。為了從下位機(jī)接收這些數(shù)據(jù)，需要在w i n c c 中建立一 套變量來(lái)存放這些實(shí)時(shí)參數(shù)，使之成為w i n c c 可調(diào)用的參數(shù)，然后可對(duì)其進(jìn)行其它相 關(guān)組態(tài)。w i n c c 里提供了變量組的功能，并且可以自定義變量名，將數(shù)目眾多的變量 按區(qū)域?qū)⑵浞纸M存儲(chǔ)。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，供系統(tǒng)調(diào)用。 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分為兩部分實(shí)現(xiàn)，一部分是使用w i n c c 白帶的歸檔系統(tǒng)，存 儲(chǔ)的數(shù)據(jù)用于以表格和曲線的形式顯示實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)。但是，由于w i n c c 歸檔的數(shù) 據(jù)不包括一些理論數(shù)據(jù)和運(yùn)算的過(guò)程參數(shù)，當(dāng)用戶需要打印運(yùn)行報(bào)表和歷史報(bào)表的時(shí) 候，無(wú)法滿足打印要求。為此，本系統(tǒng)建立了s q ls e r v e r 數(shù)據(jù)庫(kù)，用于提供可根據(jù)用戶 選定日期范周內(nèi)的打印功能。 ( 3 ) 數(shù)據(jù)顯示：既能顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，又能以表格或者曲線的方式顯示歷史數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)的顯示分為兩大類。 第一類是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示。w i n c e 的畫面編輯器中提供輸入，輸出域這個(gè)控件，可 以通過(guò)修改該控件的屬性方便的實(shí)現(xiàn)與w i n c c 里建立的變量進(jìn)行連接，直接在畫面上 顯示出當(dāng)前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 第二類是歷史數(shù)據(jù)的顯示。為了對(duì)供熱過(guò)程做詳細(xì)的了解，需要對(duì)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù) 進(jìn)行查看和調(diào)用。w i n c c 的歸檔組件提供了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且在圖形編輯界面上將歷史數(shù) 據(jù)以表格或者曲線的方式表示出來(lái)的功能只要在這些控件上引入需要顯示的變量，就 可以將實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)以表格或者曲線顯示出來(lái)，通過(guò)時(shí)間軸就可以找到之前的數(shù)據(jù)，方 便于對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分析。 ( 4 ) 報(bào)警：在運(yùn)行狀況超出預(yù)設(shè)值時(shí)進(jìn)行報(bào)警，并允許用戶對(duì)報(bào)警上下限自由設(shè)置。 監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要的方面就是必須在出現(xiàn)異常狀況的時(shí)候提示操作者并且能做 出回應(yīng)。首先在眥c 里對(duì)需要報(bào)警的變量進(jìn)行報(bào)警范圍的設(shè)置，該功能的實(shí)現(xiàn)，與 數(shù)據(jù)采集功能中對(duì)于變量的設(shè)置類似，建立一個(gè)專門用來(lái)設(shè)置報(bào)警上下限的頁(yè)面，通過(guò) 輸入，輸出域和v b s 腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)。w i n c c 提供專門的報(bào)警組件，可以對(duì)報(bào)警信息的上下 限、報(bào)警顯示文本、顏色等進(jìn)行配置，并且在變量恢復(fù)正常值時(shí)也進(jìn)行提示。 ( 5 ) p i d 控制參數(shù)設(shè)定：使用自動(dòng)和軟手動(dòng)兩種控制方式控制回水壓力。 為了控制回水壓力，需要對(duì)補(bǔ)水進(jìn)行p i d 控