[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]鎮(zhèn)海嵐山商業(yè)儲(chǔ)備油庫嵐山輸油站的監(jiān)控組態(tài)——商儲(chǔ)2區(qū)

1、鎮(zhèn)海嵐山商業(yè)儲(chǔ)備油庫嵐山輸油站的監(jiān)控組態(tài)商儲(chǔ)2區(qū)摘要:如今隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。由于儲(chǔ)油庫是維系原油及其產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷售之間的紐帶，既是調(diào)節(jié)油品供求平衡的杠桿，又是國家石油及其產(chǎn)品供應(yīng)和儲(chǔ)備的基地，對(duì)于保障國家能源安全、保障人民生活、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著非常重要的作用。因此對(duì)于儲(chǔ)油庫、輸油站等進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控就顯得尤為重要。而本論文便是以鎮(zhèn)海嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)為實(shí)例，利用組態(tài)王6.53以及相關(guān)設(shè)備去設(shè)計(jì)一個(gè)可實(shí)際運(yùn)行的計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，最終達(dá)到自動(dòng)監(jiān)控采集輸油站相關(guān)變量，并對(duì)超限變量進(jìn)行報(bào)警的目的。關(guān)鍵詞：輸油站；計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控；組

2、態(tài)王；plczhenhai lanshan commercial reserves of oil dept lanshan oil station monitor configuration-the second commercial storage areaabstract: with the development of science and technology, the computer automatic control system has been widely used in various industrial automation field. as the oil st

3、orage is a link to maintain the crude oil and its related products, processing and sales, oil storage between the balance of oil supply and demand is not only adjust a lever, but also a national petroleum and its products supply and reserve base. the oil storage plays a very important role in protec

4、tion of national energy security, protection of peoples lives, promote economic development. so for the oil storage, oil stations, automatic control by computer is particularly important. and my paper is use the second district of commercial reserve in the zhenhai oil arashiyama station as an exampl

5、e, use kingview 6.53 and related equipment to design a computer automatic monitoring system which can actually run, and ultimately achieve the purpose of automatic monitoring oil collection station-related variables, and alarm the gauge variables. keywords: oil station; computer automatic control; k

6、ingview; plc 目錄1 緒論11.1 課題研究的目的、意義以及課題的來源11.1.1 課題研究的目的11.1.2 課題研究的意義11.1.3 課題的來源21.2 輸油站監(jiān)控技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢31.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及趨勢31.2.2 國外研究現(xiàn)狀及趨勢31.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控在輸油站中的應(yīng)用特點(diǎn)41.4 本課題研究的主要內(nèi)容和論文的結(jié)構(gòu)42 商儲(chǔ)2區(qū)工藝流程分析及其監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)62.1 鎮(zhèn)海嵐山輸油站簡介62.1.1 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)工藝流程分析62.2 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)控制系統(tǒng)的控制要求72.3. 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介72.3.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成與工作原理72.3.2

7、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能82.3.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則82.4 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)方案初步設(shè)計(jì)93 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)113.1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件概述113.2 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置與i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)113.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)113.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)中選用的硬件設(shè)備清單123.3 商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)123.3.1 本次設(shè)計(jì)對(duì)硬件的要求123.3.2 系統(tǒng)主要硬件介紹123.3.3 系統(tǒng)硬件圖144 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)154.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的選擇154.2 組態(tài)王6.53軟件簡介154.2.1 組態(tài)王6.53軟件

8、的構(gòu)成164.2.2 組態(tài)王6.53軟件的主要功能164.2.3 用組態(tài)王建立應(yīng)用工程的一般過程184.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成原理圖184.4 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)工程的建立與動(dòng)畫連接194.4.1 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)工程的建立194.4.2 主監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)214.4.3 定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)變量234.4.4 動(dòng)畫連接254.5 監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警和事件284.6 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)參數(shù)和參數(shù)設(shè)置304.6.1 實(shí)時(shí)參數(shù)304.6.2 參數(shù)設(shè)置314.7 監(jiān)控系統(tǒng)的趨勢曲線324.8 監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)表系統(tǒng)354.9 用戶登錄、畫面切換以及退出功能364.9.1 用戶登陸364.9.2

9、 畫面切換和退出功能365 系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行375.1 概述375.2 系統(tǒng)調(diào)試前應(yīng)注意的問題375.3 系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試375.3.1 硬件運(yùn)行和調(diào)試375.3.2 軟件運(yùn)行和調(diào)試376 結(jié) 論42參考文獻(xiàn)43致 謝44451 緒論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是工業(yè)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，如今我們已經(jīng)步入一個(gè)嶄新的自動(dòng)化控制新時(shí)代。計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于離散過程、連續(xù)過程等各種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域以及電力、化工、食品、水處理等各個(gè)行業(yè)?，F(xiàn)在國內(nèi)外大都采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)輸油站的各個(gè)生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集等，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展為輸油站自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于輸油站是

10、石油集輸過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到外輸原油的質(zhì)量，其工藝特點(diǎn)是：系統(tǒng)關(guān)聯(lián)緊密、操作規(guī)程嚴(yán)格、系統(tǒng)運(yùn)行狀況復(fù)雜多變且系統(tǒng)過程中流程多變。因此采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其工藝過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控可以有效地提高生產(chǎn)率、減少事故發(fā)生率、降低現(xiàn)場工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文的主要內(nèi)容是介紹輸油站原油集輸?shù)裙に嚵鞒毯驮O(shè)計(jì)相關(guān)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件及軟件，以達(dá)到監(jiān)控商儲(chǔ)2區(qū)相關(guān)參數(shù)的目的。1.1 課題研究的目的、意義以及課題的來源1.1.1 課題研究的目的本課題研究目的是針對(duì)嵐山商業(yè)儲(chǔ)備油庫嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)工藝流程的分析，進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到以下目的：（1） 能及時(shí)地，正確地對(duì)

11、運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀況做出全面監(jiān)測，預(yù)防和消除事故隱患。（2） 對(duì)設(shè)備和運(yùn)行狀況進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性和有效性，把運(yùn)行設(shè)備發(fā)生事故的概率降低到最低水平，將事故造成的損失減低到最低程度。（3） 通過對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、隱患分析和性能評(píng)估等，為設(shè)備的結(jié)構(gòu)修改、設(shè)計(jì)優(yōu)化和安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)和信息?？偟膩碚f，進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)測的目的就是確保輸油站設(shè)備的安全運(yùn)行，預(yù)防和消除事故隱患，避免事故發(fā)生。因此，自動(dòng)化控制與管理信息系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)輸油站全面自動(dòng)化監(jiān)控提供了可能。本文應(yīng)用基于“組態(tài)王6.53”的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，去實(shí)現(xiàn)嵐山商業(yè)儲(chǔ)備油庫嵐山輸油站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控，達(dá)到如下目的

12、：實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀況、各儲(chǔ)油罐液位變量的監(jiān)測；實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)內(nèi)工藝流程實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障、參數(shù)越限時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。1.1.2 課題研究的意義中國石化(snp)位于寧波鎮(zhèn)海嵐山的原油商業(yè)儲(chǔ)備庫是中國石化的第一個(gè)原油儲(chǔ)備庫，也是集團(tuán)公司目前在國內(nèi)最大的原油商業(yè)儲(chǔ)備基地。共建有38座10萬立方米儲(chǔ)油罐，總儲(chǔ)油量為380萬立方米。鎮(zhèn)海附近不僅有國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫，還有直接供應(yīng)鎮(zhèn)海煉廠的原油庫。為實(shí)現(xiàn)油品管道運(yùn)輸而建立的各種作業(yè)站場，是油品管道的基本組成部分之一。按輸油站所處的位置，分為起點(diǎn)站（首站）、中間站和終點(diǎn)站（末站）；按其作用又可分為增壓站（又稱泵站）、加熱站、熱泵站、分輸站和減壓站

13、等。起點(diǎn)站通常位于油田、煉油廠或港口附近，是長距離輸油管道的起點(diǎn)。主要功能是接受來自油田、油船的原油或來自煉油廠的成品油，并經(jīng)計(jì)量、加壓（或加熱）后輸往下一站。輸油泵是輸油站的核心設(shè)備，它以壓力能的形式給油品提供輸送動(dòng)力。輸油泵的選擇須滿足輸油壓力、排量和油品特性的要求。此外,還需考慮機(jī)組的可靠性、耐久性,并考慮易于操作、便于實(shí)現(xiàn)自控和遙控、有利于提高機(jī)組的效率和能夠節(jié)能等多方面的因素。中間輸油站位于輸油管道沿線的輸油站,其站距按管道的水力計(jì)算和熱力計(jì)算確定，并根據(jù)輸油工藝、地質(zhì)、建設(shè)規(guī)劃等多方面要求選擇和布置中間站地點(diǎn)。中間輸油站的功能有的是只給油品加壓的泵站，有的是只給油品加熱的加熱站，有

14、的是既加壓又加熱的熱泵站。成品油管道的中間輸油站多為泵站，易凝高粘原油管道的中間站多為熱泵站。終點(diǎn)站位于管道末端，接受管道來油，將合格的油品輸送給收油單位,或改換運(yùn)輸方式,如鐵路、公路或水路運(yùn)輸。終點(diǎn)站的主要任務(wù)之一是解決管道運(yùn)輸和其他運(yùn)輸方式之間輸量的不均衡問題。為保證管道連續(xù)地按經(jīng)濟(jì)輸量運(yùn)行，終點(diǎn)站需要設(shè)置足夠容量的油罐。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用，因此這就使得從事自動(dòng)化方面的人需要去熟練掌握更加先進(jìn)的自控類軟件以適應(yīng)當(dāng)今的工業(yè)自動(dòng)化要求。 組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專

15、用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，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，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。而我這次做這個(gè)課題的目的和意義便在于更加深入的去了解并學(xué)習(xí)組態(tài)軟件，藉由對(duì)組態(tài)軟件的應(yīng)用去完成鎮(zhèn)海嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)的工藝流程及自動(dòng)控制方面的問題，通過這次的學(xué)習(xí)可以使我在組態(tài)方面有更加堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，這些都可以幫助我在今后的工作學(xué)習(xí)中取得更好的成績。1.1.3 課題的來源本課題來源于嵐山商業(yè)儲(chǔ)備油庫嵐山輸油站監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)科研項(xiàng)目，目的是通過開發(fā)研制一套綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸油站的自動(dòng)化控制與實(shí)時(shí)監(jiān)測，保證原油集輸?shù)戎匾に嚨陌?/p>

16、全與效益，有效的控制各種工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)率和安全水平。1.2 輸油站監(jiān)控技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及趨勢近年來隨著石油企業(yè)信息化建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展和拓寬，信息技術(shù)要效益、要速度、要精度成為石油開發(fā)的主要發(fā)展方向和戰(zhàn)略手段。雖然國內(nèi)油氣集輸、油氣采集等技術(shù)較國外仍處于落后階段，但是國內(nèi)油田近年來不斷加大信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)建設(shè)，油田主干網(wǎng)絡(luò)整體性能由百兆升級(jí)到千兆，三級(jí)單位已全部連入油田局域網(wǎng)，使得信息的傳遞更加通暢，具備了實(shí)施全油田自動(dòng)化建設(shè)的基本信息傳遞通道。目前，油田遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于石油行業(yè)，實(shí)時(shí)采集設(shè)備工作狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集分析以及設(shè)備監(jiān)控，從而以達(dá)到采油

17、的自動(dòng)化和可視化并及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況來提高安全水平與經(jīng)濟(jì)效益的目的。輸油站監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)信息系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，是一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。它可以通過攝像機(jī)及其輔助設(shè)備直接觀看被監(jiān)視場所的情況；可以把被監(jiān)視場所的各個(gè)變量的變化實(shí)時(shí)地傳送到監(jiān)控中心，使被監(jiān)控場所的情況一目了然。同時(shí)，輸油站監(jiān)控系統(tǒng)還可以作為生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備檢查、事故處理、現(xiàn)場指揮等功能的輔助手段。隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控管理已成為一種趨勢，傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控技術(shù)正逐步向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能管理化發(fā)展。使工作人員能以最簡便、最逼真、最安全的方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)零距離溝通。雖然

18、現(xiàn)在全國各地各采油廠已不同程度地進(jìn)行了油氣生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的試點(diǎn)工作，但水平參差不齊，也暴露出很多的問題，主要表現(xiàn)在現(xiàn)場設(shè)備可靠性差，可維護(hù)性差，不能承受現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境（包括高溫、低溫、潮濕和沙塵）。就現(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)來看，由于參與的廠商較多，產(chǎn)品的水平存在差異，各個(gè)廠家都是在做試點(diǎn)工作，雖然也有個(gè)別廠家開始規(guī)模推廣，但是數(shù)據(jù)開放性不夠，往往是各個(gè)廠家互不兼容，軟件數(shù)據(jù)不能共享，造成一個(gè)個(gè)的自動(dòng)化孤島。因此在很多情況下，不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行局部細(xì)微的分析，難以讓工程技術(shù)人員掌握第一手的資料。從國內(nèi)油田監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程和今后的發(fā)展趨勢來看，自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)將越來越多的應(yīng)用到輸油站的監(jiān)控系統(tǒng)中，而且

19、必將數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。1.2.2 國外研究現(xiàn)狀及趨勢國外油田自動(dòng)化監(jiān)控工作已有幾十年的歷史了。一些先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)如監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（scada）以及gprs網(wǎng)絡(luò)傳輸方式在國外各個(gè)油田早就開始應(yīng)用了。50年代，美國海灣公司就建成了第一套自動(dòng)化監(jiān)控輸送系統(tǒng)（lact）裝置，解決了原油的自動(dòng)收集、處理、計(jì)量和輸送問題。60年代，arco油氣公司的iatan east howard油田plc用于注水控制，并很快發(fā)展到報(bào)警、泵控等其他領(lǐng)域。80年代分布式監(jiān)控系統(tǒng)就已經(jīng)應(yīng)用于石油行業(yè)。隨著dcs系統(tǒng)采用一些先進(jìn)的控制策略，使部分生產(chǎn)過程的控制得到了進(jìn)一步優(yōu)化。英國石油公司建立的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測的

20、地質(zhì)情況自動(dòng)控制油井的產(chǎn)量，保證地層原油達(dá)到最大采收率。美國lufkin公司推出prc油井自動(dòng)控制系統(tǒng)功能齊全，完全能夠滿足對(duì)油田抽油機(jī)進(jìn)行全方位測控的需要。目前國外已將自動(dòng)化技術(shù)提升到對(duì)原油的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面監(jiān)控的現(xiàn)代化管理水平的高度。比如英國石油公司建立的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)地質(zhì)情況自動(dòng)的控制油井的產(chǎn)量，確保底層原油達(dá)到最大采收率。美國油田甚至將銷售過程中溫度影響體積的銷售差額，也考慮設(shè)置到自動(dòng)化管理系統(tǒng)中。這些都是現(xiàn)階段國內(nèi)技術(shù)無法企及的。1.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控在輸油站中的應(yīng)用特點(diǎn)輸油站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般具有以下特點(diǎn)：（1） 監(jiān)測、控制、管理一體化。監(jiān)測功能，即生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)

21、采集和設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)視及報(bào)警。控制功能，即plc或計(jì)算機(jī)根據(jù)工藝要求及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化自動(dòng)或提示操作人員控制設(shè)備的運(yùn)行。管理功能，即生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理、故障診斷與事故處理、各種報(bào)表統(tǒng)計(jì)打印等。將監(jiān)測、控制、管理功能融合起來，形成監(jiān)、控、管一體化系統(tǒng)，是輸油站自動(dòng)化的必然要求和發(fā)展趨勢。這樣將有助于資源共享，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的功能，降低系統(tǒng)成本。（2） 分布式系統(tǒng)。原油集輸和儲(chǔ)運(yùn)是一個(gè)典型而復(fù)雜的多點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。各功能單元地理位置分散，相互影響，相互之間的通信要保證數(shù)據(jù)和控制信號(hào)及時(shí)正確地傳輸?，F(xiàn)階段應(yīng)用于生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要有3種形式，pc總線工控機(jī)系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)（dcs）、可編程邏輯控制器

22、（plc）系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)采用第三種控制系統(tǒng)即可編程邏輯控制器（plc）系統(tǒng)，該系統(tǒng)最早是應(yīng)用在數(shù)字邏輯處理的領(lǐng)域中，但隨著應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大以及生產(chǎn)工藝的不斷完善和日益復(fù)雜，現(xiàn)在plc系統(tǒng)在模擬量處理上取得了很大的進(jìn)展。plc控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為“plc+上位機(jī)”。整個(gè)生產(chǎn)工藝流程的數(shù)據(jù)采集和過程控制都由plc來完成，而上位機(jī)只是完成數(shù)據(jù)顯示、人機(jī)界面操作和對(duì)整個(gè)工藝、控制系統(tǒng)的管理，以及報(bào)表打印等。由于過程的數(shù)據(jù)采集和過程控制都是plc來完成，而plc受到人為因素和環(huán)境因素的影響很小，穩(wěn)定性很好，因此這種系統(tǒng)的可靠性比較高。1.4 本課題研究的主要內(nèi)容和論文的結(jié)構(gòu)本文主要針對(duì)嵐山輸油站

23、商儲(chǔ)2區(qū)的工藝流程進(jìn)行系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與研究。并根據(jù)商儲(chǔ)2區(qū)的實(shí)際要求，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成進(jìn)行設(shè)備的選型。在軟件設(shè)計(jì)中，為了更好地描述系統(tǒng)硬件組成，就建立了人機(jī)畫面（如實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線，報(bào)警窗口與報(bào)警記錄，實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表畫面），實(shí)現(xiàn)了人機(jī)監(jiān)控。最后通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試，達(dá)到對(duì)區(qū)內(nèi)各個(gè)區(qū)域參數(shù)的監(jiān)控。論文的主要結(jié)構(gòu)與內(nèi)容：第一章：緒論簡單介紹了課題的目的、意義和來源，油田輸油站監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。第二章：介紹嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)的工藝流程，及嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求。并根據(jù)商儲(chǔ)2區(qū)的實(shí)際情況和系統(tǒng)的控制要求，初步設(shè)計(jì)出計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制方案。第三章：

24、介紹商儲(chǔ)2區(qū)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)控制要求及具體情況設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分，包括控制主機(jī)、現(xiàn)場采集模塊等，并介紹它們的功能。第四章：介紹商儲(chǔ)2區(qū)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。首先介紹計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求，然后再介紹此次設(shè)計(jì)所采用的組態(tài)王6.53軟件。隨后再詳細(xì)地介紹如何使用組態(tài)王6.53軟件完成商儲(chǔ)2區(qū)的軟件設(shè)計(jì)。包括plc設(shè)置、各個(gè)畫面的開發(fā)制作、i/o變量的定義、畫面的動(dòng)畫連接及報(bào)警設(shè)置。最后對(duì)整個(gè)上位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試并試運(yùn)行，觀察能否達(dá)到用戶的控制要求。第五章：系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。分別從組態(tài)王的軟件仿真調(diào)試、硬件調(diào)試、軟硬件聯(lián)動(dòng)調(diào)試三個(gè)步驟介紹系統(tǒng)的調(diào)試，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀

25、況和儲(chǔ)油罐液位的控制效果進(jìn)行分析。第六章：對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行總結(jié)。2 商儲(chǔ)2區(qū)工藝流程分析及其監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 鎮(zhèn)海嵐山輸油站簡介 儲(chǔ)油庫是維系原油及其產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷售之間的紐帶，既是調(diào)節(jié)油品供求平衡的杠桿，又是國家石油及其產(chǎn)品供應(yīng)和儲(chǔ)備的基地，對(duì)于保障國家能源安全、保障人民生活、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著非常重要的作用。鎮(zhèn)海嵐山的原油商業(yè)儲(chǔ)備庫是中國石化的第一個(gè)原油儲(chǔ)備庫，也是該集團(tuán)公司目前在國內(nèi)最大的原油商業(yè)儲(chǔ)備基地。嵐山原油商業(yè)儲(chǔ)備基地分兩個(gè)區(qū)，占地面積1046畝，共建有38座10萬立方米儲(chǔ)油罐，總儲(chǔ)油量為380萬立方米。該輸油站的原油進(jìn)出庫管道依托甬滬寧管道工程鎮(zhèn)海中轉(zhuǎn)油庫的輸

26、油管道系統(tǒng)，公用工程、輔助設(shè)施及消防系統(tǒng)等依托鎮(zhèn)海國家石油儲(chǔ)備基地、鎮(zhèn)海煉化分公司及鎮(zhèn)海中轉(zhuǎn)油庫現(xiàn)有設(shè)施。2.1.1 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)工藝流程分析嵐山輸油站接受的原油主要來自于大榭島、冊子島、鎮(zhèn)海國家儲(chǔ)備油庫。從這三個(gè)地方來的原油經(jīng)過商儲(chǔ)1區(qū)的計(jì)量站后輸入到商儲(chǔ)2區(qū)的進(jìn)油閥組，然后經(jīng)由泵組輸送至儲(chǔ)油罐內(nèi)如罐119，也可將罐119中的油品調(diào)度出庫運(yùn)輸?shù)狡渌麉^(qū)或下站。圖2-1是輸油站商儲(chǔ)2區(qū)的工藝流程圖。圖2-1 商儲(chǔ)2區(qū)工藝流程圖 現(xiàn)在簡要分析一下圖2-1中的工藝流程：（1）倒罐流程。例如需要將罐119中的油品倒至122罐中，從圖中分析，首先假設(shè)區(qū)內(nèi)閥門全部關(guān)斷，在此流程中，需要先打開閥門11

27、92、4052，隨后再開啟泵p405，接著再將閥門4054、1223打開，最后罐119中的油品將倒至罐122中。（2）正輸流程。例如將1區(qū)的油品輸至罐119中，條件如上，首先打開閥門4072、4076、4011，隨后開啟泵p401，接著在開啟閥門4015、4055、4053、1193，最后來自1區(qū)的油品將儲(chǔ)存至罐119中。2.2 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)控制系統(tǒng)的控制要求根據(jù)嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)的工藝流程，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是完成商儲(chǔ)2區(qū)內(nèi)所有26座儲(chǔ)油罐的液位顯示及高低液位報(bào)警和區(qū)內(nèi)5個(gè)泵的啟停，以及114個(gè)閥門的開關(guān)。2.3. 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介2.3.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成與工作原理計(jì)

28、算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一門綜合性的技術(shù)。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)（包括軟件技術(shù)、接口技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、顯示技術(shù)）、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測和傳感技術(shù)的綜合應(yīng)用。所謂計(jì)算機(jī)監(jiān)控，就是利用傳感裝置將監(jiān)控對(duì)象中的物理參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位等）轉(zhuǎn)換為電量，再將這些代表實(shí)際物理參數(shù)的電量送入輸入裝置中轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并且在計(jì)算機(jī)的顯示裝置中以數(shù)字、圖形、曲線的方式顯示出來，從而使得操作人員能夠直觀而迅速地了解被監(jiān)控對(duì)象的變化過程。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成可以有多種劃分方法。最簡單的可以分為硬件和軟件兩個(gè)部分。一般地，一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以由以下及部分組成：計(jì)算機(jī)（含可視化的人機(jī)界面）、輸入輸出裝

29、置（模塊）、檢測、變送機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖2-2所示。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序組態(tài)軟件/數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)硬件i/o接口輸入輸入輸出檢測/變送檢測變送檢測變送功放執(zhí)行被監(jiān)控對(duì)象圖2-2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，需有專門的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備。由于過程控制一般都是實(shí)時(shí)控制，有時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)速度的要求不高，但要求可靠性高、響應(yīng)及時(shí)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理可歸納為以下三個(gè)過程：（1） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測，并輸入給計(jì)算機(jī)；（2） 實(shí)時(shí)決策：對(duì)采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程;（3） 實(shí)時(shí)控制：根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行

30、機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。 這三個(gè)過程不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行工作，并對(duì)被控量和設(shè)備本身的異?，F(xiàn)象及時(shí)做出處理。2.3.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能（1） 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)能檢測模擬和數(shù)字兩種信號(hào)并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，能將溫度、壓力、以及液位等參數(shù)的實(shí)時(shí)狀況記錄下來，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，數(shù)字輸入信號(hào)每秒掃描一次，對(duì)過程變量的歷史數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫。（2） 控制和報(bào)警系統(tǒng)有連續(xù)控制和順序控制的功能，執(zhí)行信號(hào)的邏輯運(yùn)算和判斷。可自動(dòng)完成過程或設(shè)備的安全，停止保護(hù)。系統(tǒng)有以下報(bào)警功能：模擬輸入信號(hào)超出信號(hào)范圍；模擬輸入信號(hào)超出高、低限；數(shù)字輸入信號(hào)為報(bào)警狀態(tài)及系統(tǒng)本身故障等。（3） 記錄

31、功能計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有事件記錄功能和報(bào)警記錄功能。事件記錄功能：操作人員的任何操作均為事件記錄，事件記錄的內(nèi)容包括：事件名稱、事件內(nèi)容、發(fā)生的日期和時(shí)間；報(bào)警記錄功能：發(fā)生任何一種報(bào)警時(shí)，應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)打印機(jī)打印報(bào)警數(shù)據(jù)，也可以手動(dòng)打印報(bào)警記錄。（4） 顯示畫面菜單顯示畫面：實(shí)現(xiàn)畫面切換的菜單畫面，列出可顯示的全部畫面的一個(gè)目錄，可以在此畫面上直接調(diào)用所需畫面；動(dòng)態(tài)流程顯示畫面：用圖形、顏色、數(shù)據(jù)等組合顯示裝置的運(yùn)行狀態(tài)和變量實(shí)時(shí)數(shù)值的畫面；報(bào)警畫面顯示；歷時(shí)實(shí)時(shí)趨勢曲線顯示畫面。2.3.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則（1） 安全可靠：對(duì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最基本的要求是安全性和可靠性高。在計(jì)算機(jī)控制

32、系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，務(wù)必將安全可靠性放在首位。首先要選用高性能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或其他的主機(jī)模式，保證其在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下，仍能正常運(yùn)行。其次設(shè)計(jì)可靠的控制方案，并且具有各種安全保護(hù)措施，比如異常報(bào)警、事故預(yù)測、故障診斷與處理、安全聯(lián)鎖、不間斷電源等功能。最后控制系統(tǒng)要設(shè)計(jì)完善的抗干擾措施，硬件抗干擾措施有屏蔽、隔離、濾波和接地等，軟件抗干擾方法有數(shù)字濾波、軟件陷阱和看門狗技術(shù)等，另外還要考慮電源的抗干擾問題。（2） 操作、維護(hù)與維修方便：操作方便表現(xiàn)在系統(tǒng)便于學(xué)習(xí)掌握、操作簡單，而且畫面顯示直觀。維護(hù)與維修方便體現(xiàn)在易于查找故障、排除故障。（3） 實(shí)時(shí)性強(qiáng)：實(shí)時(shí)性是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的重要指

33、標(biāo)之一，要求系統(tǒng) 對(duì)內(nèi)部和外部事件能及時(shí)的響應(yīng)，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)的處理。（4） 通用性好：在設(shè)計(jì)開發(fā)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量采用積木式的模塊化結(jié)構(gòu)，便于以后系統(tǒng)稍作改動(dòng)就能適應(yīng)新的要求。（5） 經(jīng)濟(jì)性高：經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是系統(tǒng)的性能價(jià)格比要盡可能高，另一方面還要從提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量、節(jié)能降耗、減少污染、改善勞動(dòng)條件等經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益各方面進(jìn)行綜合評(píng)估。2.4 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)方案初步設(shè)計(jì)商儲(chǔ)2區(qū)最重要的監(jiān)控是對(duì)工藝流程中的液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此針對(duì)商儲(chǔ)2區(qū)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，我們設(shè)計(jì)了以一臺(tái)西門子工控機(jī)通過通信轉(zhuǎn)換器組成的分布式監(jiān)控系統(tǒng)。由plc控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)采

34、集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并且傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)作為管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)文件管理、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、報(bào)表自動(dòng)生成并定時(shí)打印。下位機(jī)plc要對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行測量、采集信息，并通過線路送到主機(jī)，由上位機(jī)完成數(shù)據(jù)處理的任務(wù)，根據(jù)下位機(jī)傳送來的信息，上位機(jī)自動(dòng)生成各種報(bào)表，并在指定的時(shí)間打印輸出，從而將繁重的數(shù)據(jù)處理任務(wù)交給上位機(jī)完成，大大減輕了下位機(jī)的負(fù)擔(dān)，以便更好地進(jìn)行各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制功能，保證系統(tǒng)的可靠性和精度。plc控制系統(tǒng)主要完成對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。來自生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程參數(shù)經(jīng)過傳感器測量變送后變?yōu)?20ma的標(biāo)準(zhǔn)儀表信號(hào)，經(jīng)信號(hào)電纜傳送至plc。模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，同時(shí)對(duì)需

35、要控制的過程參數(shù)在plc中進(jìn)行pid運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出420ma的控制信號(hào)，經(jīng)放大整形后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過程參數(shù)的pid控制。本次設(shè)計(jì)采用plc控制器來采集與控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)。通過plc控制器，將現(xiàn)場的模擬或數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)焦た貦C(jī)中，通過顯示器顯示出現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)。在控制系統(tǒng)中應(yīng)配有冗余工控機(jī)、打印機(jī)以及ups電源裝置，以提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。軟件平臺(tái)是基于windows nt，采用北京亞控公司的組態(tài)王6.53。軟件是開放式結(jié)構(gòu)、模塊化結(jié)構(gòu)、填表方式、組態(tài)方式。其中實(shí)時(shí)過程控制軟件包括組態(tài)模塊、顯示模塊、控制模塊、圖形模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、報(bào)警模塊、報(bào)表生成模塊。操作員軟件在操作站上

36、提供操作窗口、顯示、趨勢和手工操作。本監(jiān)控系統(tǒng)充分利用組態(tài)王提供的功能齊全、使用靈活的人機(jī)界面編輯功能，設(shè)計(jì)組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，它是崗位工人和技術(shù)工人實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝流程實(shí)時(shí)監(jiān)控的操作平臺(tái)。3 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)3.1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件概述在第二章中確定了監(jiān)控系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)方案，并且選擇了相應(yīng)的控制策略，本章要進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)先要充分綜合地考慮控制要求的指標(biāo)，系統(tǒng)的可靠性、安全性、擴(kuò)展性，以及系統(tǒng)的性能價(jià)格比，還有系統(tǒng)應(yīng)具有一定的先進(jìn)性，隨后再進(jìn)行系統(tǒng)硬件的選擇與配置。根據(jù)商儲(chǔ)2區(qū)的工藝特點(diǎn)和工藝設(shè)備的技術(shù)要求，系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分為顯示器、工控機(jī)、plc、模擬量輸入模塊與數(shù)字量輸入

37、輸出模塊。系統(tǒng)的通訊連接采用ppi通訊協(xié)議將系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，使系統(tǒng)具有充分的開放性、準(zhǔn)確性，同時(shí)保障了系統(tǒng)具有較先進(jìn)的監(jiān)測、控制水平。3.2 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置與i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)3.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)本次監(jiān)控系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)如表3-1所示：信號(hào)類別監(jiān)測控制順控安全機(jī)泵運(yùn)行總計(jì)自動(dòng)手動(dòng)輸入信號(hào)ai420ma兩線制2626di無源觸點(diǎn)輸出信號(hào)ao420mado繼電器觸點(diǎn)220v ac/10a1095114表3-1 商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)i/o變量表 從表中看，整個(gè)商儲(chǔ)2區(qū)需監(jiān)測從罐113138的液位變化，一共26個(gè)模擬量輸入；需要控制閥門與輸油泵的開關(guān)、啟停，商儲(chǔ)2

38、區(qū)共有閥門109個(gè)，輸油泵5個(gè)，都為數(shù)字量輸出，共計(jì)114個(gè)。3.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)中選用的硬件設(shè)備清單 根據(jù)表3-1的統(tǒng)計(jì)，所選用的硬件設(shè)備共有8種，具體的名稱、型號(hào)、數(shù)量如表3-2所示：序號(hào)名稱型號(hào)技術(shù)要求數(shù)量1工控機(jī)主機(jī)研 華ipc610ipc-610h/pca-60006lv/p4、2.4g512m/80g/1.44m/52x1臺(tái)2三星顯示器22寸crt22寸三星顯示器1臺(tái)3彩色打印機(jī)hp-5100se彩色噴墨打印機(jī)1臺(tái)4cpucpu 22624個(gè)數(shù)字量輸入和16個(gè)數(shù)字量輸出2塊5模擬量輸入模塊西門子em2314路模擬量輸入7塊6數(shù)字量輸入/輸出模塊西門子em22316點(diǎn)數(shù)字量輸入/輸出

39、，24v dc6塊7可編程邏輯控制器plc s7-200模塊化中小型plc系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用，易于實(shí)現(xiàn)分布,易于用戶掌握2塊8ups電源ups電源-山特具有較高的靈活性和可用性1臺(tái)表3-2 商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備清單3.3 商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)3.3.1 本次設(shè)計(jì)對(duì)硬件的要求在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中對(duì)系統(tǒng)硬件的要求如下：（1）系統(tǒng)硬件要有很高的安全可靠性?，F(xiàn)場儀器儀表要有隔離與防爆功能，控制器要有穩(wěn)定的性能等；（2）系統(tǒng)硬件要有較高的實(shí)時(shí)性。轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換速率要快，執(zhí)行器執(zhí)行速度快；（3）系統(tǒng)硬件要有較高的擴(kuò)展性?？刂破髋c模塊能夠使用相應(yīng)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行功能擴(kuò)展。3.3.2 系統(tǒng)主要硬件介

40、紹1 研華工控機(jī)ipc-610hipc-610-h是4u高14槽機(jī)架安裝工業(yè)整機(jī)，帶pfc（功率因數(shù)補(bǔ)償）電源的高效300watx和易于維護(hù)的雙冷卻風(fēng)扇。機(jī)箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài)led指示燈可顯示電源、硬盤和系統(tǒng)電壓的運(yùn)行情況。所有這些特點(diǎn)使 ipc-610-h 成為性價(jià)比最優(yōu)的選擇。研華工控機(jī)ipc-610h的cpu是intel p41.8-p43.06；它的驅(qū)動(dòng)器可以支持3個(gè)5.25英寸驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)3.5英寸軟驅(qū)、硬盤容量可選；接口分別有2個(gè)串口、1個(gè)并口、2個(gè)前置usb接口、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤鼠標(biāo)接口；并且?guī)в袃蓚€(gè)高 cfm 風(fēng)扇的先進(jìn)冷卻系統(tǒng)能夠提供充足的氣流來冷卻系統(tǒng)的主要部件。2 cpu 22

41、6 cn cpu 226 cn集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量i/o 點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量i/o 點(diǎn)或35路模擬量i/o 點(diǎn)。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。2個(gè)rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 3 模擬量輸入模塊 em 231 em231為模擬量輸入模板，

42、用來實(shí)現(xiàn)plc與模擬量過程信號(hào)的連接，連接于電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻，模擬量輸入模塊將從過程發(fā)送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成供plc內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)。4 數(shù)字量輸入/輸出模塊 em 223 數(shù)字量輸出模塊，用于從控制器向過程變量輸出數(shù)字量信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊把 s7-200 的內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號(hào)電平。用于連接電磁閥、接觸器、小功率電機(jī)、燈和電機(jī)啟動(dòng)器等。 該模塊具有以下特點(diǎn)： 集成輸出點(diǎn)數(shù)：16輸出輸出類型：繼電器允許輸出電壓：530v dc 或5250v ac5 plc s7-200可編程邏輯控制器s7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合

43、中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。s7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。s7-200系列有以下幾個(gè)優(yōu)勢：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊。因此s7-200系列具有極高的性價(jià)比。s7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能，使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。3.3.3 系統(tǒng)硬件圖根據(jù)硬件選型結(jié)果設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的硬件圖如下圖3

44、-2所示。crt 三星 22寸hp-5100se 工控機(jī)ppimouses7-200s7-200upsem 231em 231em 231em 231em 231em 231em 231em223em223em223em223em223em223現(xiàn)場模擬量檢測液位信號(hào)現(xiàn)場開關(guān)量閥門與泵的狀態(tài)信號(hào)kb圖3-2 系統(tǒng)硬件圖4 嵐山輸油站商儲(chǔ)2區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的選擇組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文scada，即supervisory control and data acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。組態(tài)軟件

45、的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。按照使用對(duì)象可以分為兩類：一類是專用的組態(tài)軟件，另一類是通用的組態(tài)軟件。專用的組態(tài)軟件主要是由一些集散控制系統(tǒng)廠商和plc廠商專門為自己的系統(tǒng)開發(fā)的，例如honeywell的組態(tài)軟件、foxboro的組態(tài)軟件等。通用的組態(tài)軟件并不針對(duì)某一類特定的系統(tǒng)，開發(fā)者可以根據(jù)需要選擇合適的軟件和硬件來構(gòu)成自己的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。通用組態(tài)軟件目前發(fā)展很快，也是市場潛力很大的產(chǎn)業(yè)。國外開發(fā)的組態(tài)軟件有：intellution公司開發(fā)的fix/ifix、wonderware的intouch等。國產(chǎn)的組態(tài)軟件

46、有：北京亞控自動(dòng)化軟件科技有限公司的組態(tài)王、華富計(jì)算機(jī)有限公司的開物（controx）2000等。本次設(shè)計(jì)我選用北京亞控公司的組態(tài)王6.53，它是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，融過程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。組態(tài)王6.53基于microsoft windows xp/nt/2000操作系統(tǒng)，用戶在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。另外采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生

47、產(chǎn)運(yùn)營管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。4.2 組態(tài)王6.53軟件簡介組態(tài)王由touchview和touchmake模塊構(gòu)成。前者為用戶提供開發(fā)環(huán)境，后者為系統(tǒng)提供運(yùn)行環(huán)境，用戶可在開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)，如制作動(dòng)畫畫面，進(jìn)行相關(guān)變量的定義等工作。在畫面制作時(shí)可充分利用windows的圖形功能，或利用專門的畫圖軟件，甚至可直接采用現(xiàn)場拍攝的數(shù)碼相片來完成逼真的畫面制作，這比用高級(jí)語言，如vc來編寫界面要快而簡便。畫面制作完成后，需進(jìn)行必要的動(dòng)畫連接，使畫面中的圖形對(duì)象與工業(yè)生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)變量之間建立關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的關(guān)鍵是構(gòu)造數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫是組態(tài)王的核心。通

48、過各自的驅(qū)動(dòng)程序與監(jiān)控軟件中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的對(duì)應(yīng)變量建立聯(lián)系，由于組態(tài)王遵循windows下標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（dde）協(xié)議，因而可借助于dde和外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序，組態(tài)王可自動(dòng)將外設(shè)的狀態(tài)及時(shí)傳遞給數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量，用戶無須考慮以往程序設(shè)計(jì)中繁雜的通信問題。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用變量的詳細(xì)信息，變量定義就是在數(shù)據(jù)詞典中完成的。組態(tài)王還為用戶配備了豐富的命令語言，如應(yīng)用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言和變量改變命令語言等，用戶可以使用這些語言，非常方便地對(duì)畫面進(jìn)行控制。組態(tài)王提供內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，用戶可以任意設(shè)置報(bào)表格式，對(duì)報(bào)表進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)王為工

49、程人員提供了豐富的報(bào)表函數(shù)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等，既可以制作實(shí)時(shí)報(bào)表又可以制作歷史報(bào)表。另外工程人員還可以制作各種報(bào)表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，避免重復(fù)工作。4.2.1 組態(tài)王6.53軟件的構(gòu)成組態(tài)王6.53的軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、添加、備份、恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。工程瀏覽器是一個(gè)工程開發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動(dòng)畫鏈接、命令語言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。運(yùn)行系統(tǒng)用于工程運(yùn)行，從采集設(shè)備中獲得通信數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動(dòng)畫設(shè)

50、計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。4.2.2 組態(tài)王6.53軟件的主要功能（1） 基本人機(jī)界面功能組態(tài)王作為一種應(yīng)用軟件，有很好的人機(jī)界面，為用戶提供了豐富的快速應(yīng)用工具和便利的集成開發(fā)環(huán)境。（2） 強(qiáng)大通訊功能“組態(tài)王”把每一臺(tái)與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，目前能連接plc、智能儀表、板卡、模塊、變頻器等上千種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。組態(tài)王的大部分驅(qū)動(dòng)程序采用組件（com）技術(shù)，這種方式使驅(qū)動(dòng)和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，即保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。組態(tài)王與i/o設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用以下五種方式：串行通訊方式、dde方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、人機(jī)接口卡方式。（3）

51、 高效的數(shù)據(jù)采集組態(tài)王對(duì)通訊程序做了多種優(yōu)化處理，盡量使通訊瓶頸對(duì)系統(tǒng)的影響最小化，同時(shí)保證數(shù)據(jù)傳遞的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。優(yōu)化措施包括： 需求驅(qū)動(dòng)的通訊方式組態(tài)王對(duì)全部通訊過程采取動(dòng)態(tài)管理的方法，只有在數(shù)據(jù)被上位機(jī)需要時(shí)進(jìn)行采集。對(duì)于那些暫時(shí)不需要更新的數(shù)據(jù)則盡可能減少通訊。大大緩解速率慢的矛盾。 需求合并組態(tài)王把對(duì)一個(gè)設(shè)備的多種請(qǐng)求（動(dòng)畫顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄、報(bào)表生成等）盡可能的合并，一次采集將滿足多個(gè)功能模塊的需求。 打包處理大多數(shù)的下位機(jī)都支持多個(gè)數(shù)據(jù)一次采集完成。組態(tài)王充分利用了這個(gè)特性，對(duì)于提供這種通訊功能的下位機(jī)，組態(tài)王將盡可能地把需要采集的變量進(jìn)行優(yōu)化組合，在一次采集過程中得到大量有效

52、數(shù)據(jù)，有效減少了通訊的次數(shù)。 故障診斷與恢復(fù)在工業(yè)現(xiàn)場中，因?yàn)橥ㄓ嵐收隙鸬膿p失可能是非常巨大的，為了將這種損失降為最小，組態(tài)王精心優(yōu)化了通訊故障的診斷機(jī)制，可以在極短的時(shí)間（12個(gè)采集周期）內(nèi)報(bào)告故障的發(fā)生，并診斷出發(fā)生故障的下位機(jī)，非常有助于現(xiàn)場工程師及時(shí)排除險(xiǎn)情。組態(tài)王的自動(dòng)恢復(fù)功能是指：當(dāng)上位機(jī)被更換或恢復(fù)運(yùn)行后，不需要現(xiàn)場工程師對(duì)軟件系統(tǒng)作任何干預(yù)，組態(tài)王通過短時(shí)間的嘗試后，可以自動(dòng)恢復(fù)與下位機(jī)的通信。自動(dòng)恢復(fù)功能對(duì)于保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行是非常必要的。當(dāng)一臺(tái)下位機(jī)發(fā)生故障時(shí)，組態(tài)王會(huì)自動(dòng)優(yōu)化通信鏈，使與其下位機(jī)之間的通訊幾乎不受影響，以保證通訊的高效率。 先進(jìn)的報(bào)警和事件管理完善的“監(jiān)

53、控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”應(yīng)當(dāng)能檢測到非正常狀態(tài)的發(fā)生，并將報(bào)警信息、按照正確的順序記錄在數(shù)據(jù)庫，并且不能丟失任何數(shù)據(jù)，以便事后對(duì)它進(jìn)行分析。組態(tài)王是通過“報(bào)警”和“事件”這兩種情形通知操作人員整個(gè)工藝流程的情況。組態(tài)王的事件驅(qū)動(dòng)報(bào)警方式和緊湊高效的結(jié)構(gòu)使得報(bào)警信息可以被完整地記錄，即使突然發(fā)生大量的報(bào)警也不會(huì)遺漏。報(bào)警是過程狀態(tài)出現(xiàn)問題時(shí)發(fā)生的警告，同時(shí)要求操作人員快速做出響應(yīng)。組態(tài)王報(bào)警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)，提供多種報(bào)警管理功能，包括：基于事件的報(bào)警、報(bào)警分組管理、報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警過濾、新增死區(qū)和延時(shí)概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的過程報(bào)警管理。 廣泛的數(shù)據(jù)獲取和處理一般工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備

54、構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)完成自動(dòng)控制的功能，以保證整個(gè)工藝流程的運(yùn)行，但它難以讓工藝操作和管理人員看到生產(chǎn)過程的實(shí)際運(yùn)行狀況。而組態(tài)王能夠?qū)?shù)據(jù)從不同的數(shù)據(jù)源提取過來，并直觀、形象地顯示出來，供操作和管理人員進(jìn)行操作、分析。在組態(tài)王的開放結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，如odbc數(shù)據(jù)庫，opc服務(wù)器，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（dde），activex控件等，同時(shí)可以將數(shù)據(jù)以趨勢、報(bào)表等形式顯示出來。 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和冗余功能組態(tài)王基于網(wǎng)絡(luò)的概念，可運(yùn)行在基于tcp / ip網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠級(jí)連網(wǎng)。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)的無限蔓延，組態(tài)王每一臺(tái)數(shù)據(jù)采集機(jī)從工業(yè)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，都可以被網(wǎng)絡(luò)上的所有其他站點(diǎn)直接訪問，使數(shù)據(jù)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)暢通無阻。同時(shí)組態(tài)王支持分布式網(wǎng)絡(luò)報(bào)警、分布式歷史數(shù)據(jù)庫等，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠。在單主機(jī)、單網(wǎng)絡(luò)或單設(shè)備系統(tǒng)中，機(jī)器或設(shè)備出現(xiàn)檢修或故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都將停止運(yùn)行，給生產(chǎn)造成損失。組態(tài)王充分考慮到現(xiàn)場的各種需要，提供多重冗余手段，用戶可自由選擇多重冗余方式來構(gòu)造自己的可靠系統(tǒng)。組態(tài)王提供五種冗余方式：通訊冗余、i/o設(shè)備冗余、計(jì)算機(jī)冗余、系統(tǒng)冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。4.2.3 用組態(tài)王建立應(yīng)用工程的一般過程通常情況下，建立一個(gè)應(yīng)用工程大致可以分為以下幾個(gè)步驟：（1） 創(chuàng)建新工程。為工