【正文】 CS系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng) )或 SCADA系統(tǒng) (監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) )；另一部分是用來(lái)保護(hù)工藝設(shè)備、保護(hù)人生安全、保護(hù)環(huán)境、減少和避免事故發(fā)生的 ESD系統(tǒng) (緊急關(guān)斷系統(tǒng) )。現(xiàn)場(chǎng) 檢測(cè)儀表是生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最重要的組成部分之一，其可靠性和精度直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和技術(shù)性能。因此與儀表、流量計(jì)連接的I/O設(shè)備必須有良好的接口，穩(wěn)定的工作狀態(tài)，較強(qiáng)的抗干擾能力。 由現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)裝在 ADAM5000E上的 I/O模塊，經(jīng)通信協(xié)議的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換后，傳入計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)組成如圖 41所示。 考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的條件，工控計(jì)算機(jī)選擇臺(tái)灣 ADVANTECH公司 IPC610， 配置奔騰 PIV2G的 CPU， 內(nèi)存 256M 以適應(yīng)操作系統(tǒng) Windows NT或 WindowsXP， 80G硬盤(pán) ，以滿(mǎn)足建立工控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的需要； 22寸 IBM 顯示器 ， 可提供更為清晰的圖形界面。 (1) ADAM5017 模塊實(shí)現(xiàn)模擬量的采集 ADAM5017是一個(gè) 16位 8頻的類(lèi)似差別的輸入設(shè) 備，是可以提供可設(shè)計(jì)的輸入在所有的頻道上的范圍組件 （如圖 42所示） 。1 V， 177。這一個(gè)組件為工業(yè)的測(cè)量和監(jiān)聽(tīng)申請(qǐng)的極端提供了有成本效益的解決方案。150 mV， 177。10 V， 177。ADAM5000系統(tǒng)可以使用模塊的數(shù)字量輸入來(lái)判斷安全限位或者安全開(kāi)關(guān)，也可以接受遠(yuǎn)端數(shù)字量信號(hào)。你也可以使用這些開(kāi)關(guān)來(lái)控制固態(tài)繼電器。 ADAM4520/4522隔離轉(zhuǎn)換器能夠讓您在早期的 RS232系統(tǒng)上充分利用 RS422和RS485的優(yōu)點(diǎn)。它能夠?qū)⑼ㄓ嵕嚯x再延長(zhǎng) 1200米（ 4000英尺），或再增加 32個(gè)連接節(jié)點(diǎn)。1 ℃ 。在選用壓力變送器時(shí)，盡量 滿(mǎn)足以下條件：精度高、全天候結(jié)構(gòu)、安裝過(guò)程簡(jiǎn)單、抗浪涌電壓、穩(wěn)定性高、溫度補(bǔ)償、過(guò)程腐蝕保護(hù)、過(guò)范圍保護(hù)、反極性保護(hù)、抗射頻十?dāng)_、現(xiàn)場(chǎng)指示、零點(diǎn)正負(fù)遷移。 (4) 流量的檢測(cè) 聯(lián) 合站外輸流量是油田外輸?shù)闹饕?jì)量部分 ， 因此它需要精度較高的測(cè)量?jī)x表，再者外輸管線(xiàn)較粗 ， 達(dá)到 200 mm， 因此一般流量計(jì)很難在此長(zhǎng)期可靠的測(cè)量。 (5) 含水率檢測(cè) 在油氣集輸儲(chǔ)運(yùn)工程中，原油要經(jīng)過(guò)分離、沉降、電脫水、穩(wěn)定等初步加工處理后，才能進(jìn)行外輸或存儲(chǔ)，原油的密度及含水率是原油處理、輸送過(guò)程中進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)的主要指標(biāo)，也是作為油品貿(mào)易、外輸過(guò)程中凈油量結(jié)算的依據(jù)。它可以固定安裝在有被測(cè) 氣體泄漏的室內(nèi)、外危險(xiǎn)場(chǎng)所。 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表包括壓力、溫度、液位等控制參數(shù)檢測(cè)儀表，還有原油流量計(jì)、可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)儀裝置等計(jì)量?jī)x表。由于本系統(tǒng)涉及變量較多，功能要求齊全，所以選用工業(yè)組態(tài)軟件來(lái) 開(kāi) 發(fā)。 組態(tài) 王軟件簡(jiǎn)介 組態(tài)王軟件由北京亞控公司開(kāi)發(fā) ， 是目前國(guó)內(nèi)做得較好的工業(yè)組態(tài)軟件之一，可運(yùn)行在 WIN2021/NT/XP平臺(tái)上 ， 適用于中小規(guī)模工業(yè)監(jiān)控機(jī)。TOUCHVIEW從工業(yè)控制對(duì)象中采集數(shù)據(jù) ， 并記錄在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 (3) 組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。 (4) 畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng) TOUCHVIEW TOUCHVIEW 是組態(tài)王軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，用于顯示畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中建立的動(dòng)畫(huà)圖形畫(huà)面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)與 I/O 服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換。當(dāng)工程瀏覽器、 TouchView、 I/O設(shè)備等啟動(dòng)時(shí)，一般會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)信息窗口。 動(dòng) 畫(huà) 顯 示 線(xiàn) 程P L C其 它 工 控 設(shè) 備智 能 儀 表其 它 線(xiàn) 程歷 史 記 錄 線(xiàn) 程數(shù) 據(jù) 采 集 線(xiàn) 程模 塊設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng) 1設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng) 2設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng) 3設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng) 4外 部 設(shè) 備組 態(tài) 王C O M 組 件計(jì) 算 機(jī) 圖 51 組態(tài)王和下位機(jī)的通訊 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 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。優(yōu)化措施包括 ： ① 需求驅(qū)動(dòng)的通訊方式 ； ② 需求合并；③ 打包處理。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)化通訊鏈，使與其下位機(jī)之間的通訊幾乎不受影響，保證了通訊的高效率。 報(bào)警是過(guò)程狀態(tài)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)發(fā)生的警告，同時(shí)要求 操作人員做出響應(yīng)。在組態(tài)王的開(kāi)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 I/O 驅(qū)動(dòng)程序， ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)， 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(shì)、報(bào)表等形式顯示出來(lái)。在一個(gè)分布的系統(tǒng)上，可以將整個(gè)應(yīng)用程序分配給多個(gè)服務(wù)器，可以提高端口的整體容量來(lái)改善系統(tǒng)的性能。一旦發(fā)現(xiàn)故障報(bào)警信息，系統(tǒng)即顯示明顯報(bào)警畫(huà)面，向 PLC 發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作指令，保存并記憶故障發(fā)生的時(shí)間、方位和原因等原始數(shù)據(jù)，還可根據(jù)客戶(hù)需求保存歷史數(shù)據(jù)、定時(shí)、實(shí)時(shí)打印數(shù)據(jù)。運(yùn)行時(shí) ，它具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。用戶(hù)構(gòu)圖時(shí)可以象搭積木那樣利用系統(tǒng)提供的圖形對(duì)象完成畫(huà)面的生成。變量可以 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 分為基本類(lèi)型和特殊類(lèi)型兩大類(lèi)。所以，那些從下位機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令，比如 “ 液位 ” 、 “ 泵開(kāi)關(guān) ” 、 “ 溫度 ” 、 “ 壓力 ” 、 “ 流量 ” 等變量，都需要設(shè)置成 “ I/O 變量 ” 。 內(nèi)存實(shí)型變量、 I/O 實(shí)型變量 ： 類(lèi)似一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的浮點(diǎn)型變量，用于表示浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，取值范圍 10E38— 10E+38，有效值 7 位。這幾種特殊類(lèi)型的 變量正是體現(xiàn)了 “ 組態(tài)王 ” 系統(tǒng)面向工控軟件、自動(dòng)生成人機(jī)接口的特色。 (4) 運(yùn)行和調(diào)試 在組態(tài)王軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行 環(huán)境 TOUCHVIEW 中，運(yùn)行和調(diào)試在畫(huà)面制作系統(tǒng)中建立的動(dòng)畫(huà)圖形畫(huà)面。 然 后建立連接，使得現(xiàn)場(chǎng) I/O 設(shè)備所取得的信號(hào)數(shù)據(jù)在人機(jī)界面上顯示 [18]。本文組態(tài)的監(jiān)控畫(huà)面主要有：主監(jiān)控畫(huà)面、工藝參數(shù)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面 (包括實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警 )、趨勢(shì)曲線(xiàn)畫(huà)面 (包括實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)和歷史趨勢(shì)曲線(xiàn) )、報(bào)表畫(huà)面（包括實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表）、報(bào)表查詢(xún)畫(huà)面等 [19]。其工程管理器的窗口如圖 53 所示，然后雙擊工程就進(jìn)入了組態(tài)王軟件的工程瀏覽器，進(jìn)入工程開(kāi)發(fā)階段。繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內(nèi)。其它監(jiān)控畫(huà)面的繪制步驟與上類(lèi)似。主監(jiān)控畫(huà)面可以通過(guò)相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)鏈接和按鈕鏈接方便地切換到其他的各個(gè)監(jiān)控畫(huà)面。 本系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)采集模塊 ADAM501 ADAM505 ADAM505ADAM5080 完成數(shù)據(jù)采集檢測(cè)功能。 圖 56 設(shè)備配置向?qū)М?huà)面一 點(diǎn)擊“下一步”。 ADAM5017B 地址： 0011 ADAM5080 0012 ADAM5056 。 圖 57 設(shè)備配置向?qū)М?huà)面二 確認(rèn)無(wú)誤后，單擊“完成”，即完成了 ADAM5017A 的設(shè)備連接。在設(shè)備地址向?qū)е行鑼⒃O(shè)備地址設(shè)置格式為四位的整數(shù)，前三位為 ADAM5000 的網(wǎng)絡(luò)地址，第四位為 I/ O 模塊所在的槽號(hào) (范圍為 0～ 7)。外部設(shè)備包括：下位機(jī)（ PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），他們一般通過(guò)串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他 Windows 應(yīng)用程序，他們一般通過(guò) DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。 圖 55 主監(jiān)控畫(huà)面 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 主監(jiān)控畫(huà)面顯示了原油外輸計(jì)量系統(tǒng)的主要工藝流程以及主要的監(jiān)控參數(shù)，聯(lián)合站原油外輸計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)做工藝流程如下：來(lái)油先進(jìn)入儲(chǔ)油罐，從儲(chǔ)油罐出來(lái)，進(jìn)入加熱爐進(jìn)行加熱，用外輸泵加壓外輸，原油的流 量，壓力溫度等參數(shù)檢測(cè)。繼續(xù)點(diǎn)擊右鍵選擇 “ 按鈕類(lèi)型 ” ，選中 “ 位圖 ” 然后選擇 “ 加載位圖類(lèi)型 ” 選擇顯示格式（可復(fù)選）如加載正常狀態(tài)位圖，選擇你要加載的圖片，按鈕中就會(huì)顯示出圖片 。 圖 54 “新畫(huà)面”屬性對(duì)話(huà)框 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 在對(duì)話(huà)框中單擊“確定”，則按照指定的風(fēng)格產(chǎn)生一名為“主監(jiān)控畫(huà)面”的畫(huà)面。新工程的建立是通過(guò)亞控組 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 態(tài)王 軟件的工程管理器實(shí)現(xiàn)的，在工程管理器的窗口中點(diǎn)擊“新建”按鈕，出現(xiàn)了一個(gè)“新建工程向?qū)А钡膶?duì)話(huà)框，在該對(duì)話(huà)框內(nèi)輸入新建工程的名稱(chēng)“原油計(jì)量監(jiān)控”、保存的“路徑”和工程的“描述”。 W i n d o w s X P組 態(tài) 王 6 . 5 2 應(yīng) 用 軟 件實(shí) 時(shí) 采集 與 控制 接 口軟 件現(xiàn) 場(chǎng) 數(shù)據(jù) 采 集及 實(shí) 時(shí)控 制實(shí)時(shí)報(bào)表實(shí)時(shí)曲線(xiàn)歷史報(bào)表工藝參數(shù)歷史報(bào)警歷史曲線(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警開(kāi)機(jī)畫(huà)面主監(jiān)控畫(huà)面人 機(jī) 控 制 界 面 圖 52 原油計(jì)量 監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成原理圖 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 油田聯(lián)合站原油外輸計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)中各種監(jiān)控畫(huà)面都是在亞控的組態(tài)王軟件工程瀏覽器下的畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中生成的，此畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為用戶(hù)提供了豐富的畫(huà)圖工具、復(fù)雜圖形對(duì)象和子圖精靈等，用于縮短監(jiān)控畫(huà)面開(kāi)發(fā)周期和提高監(jiān)控畫(huà)面的顯示效果。具有集中管理，分散控制的特點(diǎn)，控制以及數(shù)據(jù)采集由二次 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 儀表系列各種型號(hào)儀表完成，上位機(jī)則對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史曲線(xiàn)記錄、報(bào)警控制、動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)表打印等功能。 組態(tài)王提 供了 21 種動(dòng)畫(huà)連接方式。 內(nèi)存字符串型變量、 I/O 字符串型變量 ： 類(lèi)似一般程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的字符串變量，可用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱(chēng) 、 密碼等，該類(lèi)型變量可以進(jìn)行比較運(yùn)算和賦值運(yùn)算。 基本類(lèi)型的變量也可以按照數(shù)據(jù)類(lèi)型分為離散型、模擬型、長(zhǎng)整數(shù)型和字符串型。 “ I/O 變量 ” 指的是需要 “ 組態(tài)王 ” 和其它應(yīng)用程序 (包括 I/O 服務(wù)程序 )交換數(shù)據(jù)的變量。 在組態(tài)王軟件中數(shù)據(jù)庫(kù)分為 ： 有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。組態(tài)王提供類(lèi)型豐富的繪圖工具，還提供按鈕、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)、歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)、報(bào)警窗口等復(fù)雜的圖形對(duì)象。它顯示當(dāng)前狀態(tài)并按順序記錄，所記錄的數(shù)據(jù)可以全部或有選擇地簡(jiǎn)要顯示，亦可編輯、輸出。 組態(tài) 王提供五種冗余方式： I/O 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。同時(shí)支持分布式網(wǎng)絡(luò)報(bào)警、分布式歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠。 (6) 廣泛的數(shù)據(jù)獲取和處理 一般地，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)完成自動(dòng)控制的功能，保證生產(chǎn)的運(yùn)行，但它難于讓操作和管理人員看到生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際運(yùn)行狀況。組態(tài)王是通過(guò)報(bào)警和事件這兩種情形通知操作人員過(guò)程的活動(dòng)情況。 組態(tài)王的自動(dòng)恢復(fù)功能是指：當(dāng)下位機(jī)被更換或恢復(fù)運(yùn)行后，不需要現(xiàn)場(chǎng)工程師對(duì)軟件系統(tǒng)作任何干預(yù)，組態(tài)王通過(guò)短時(shí)間的嘗試后，可以自動(dòng)恢復(fù)與下位機(jī)的通訊。此外，組態(tài)王還提供驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)軟件包，用戶(hù)可使用此軟件包編制自己系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)程序。 (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、變頻器等幾百種外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。 (5) 信息窗日 “ 組態(tài)王信息窗口 ” 是一個(gè)獨(dú)立的 Windows 應(yīng)用程序，用來(lái)記錄、顯示組態(tài)王開(kāi)發(fā)和運(yùn)行系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)信息。畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫(kù)中有多種數(shù)據(jù)類(lèi)型，能合理地抽象控制對(duì)象的特性，對(duì)數(shù)據(jù)的報(bào)警、趨勢(shì)曲線(xiàn)、過(guò)程記錄、安全防范等重要功能有簡(jiǎn)單的操作辦法。 組態(tài)王 軟件的構(gòu)成 (1) 工程管理器 工程管理器主要用于組態(tài)王工程的管理，如新建工程、搜索工程、工程的備份、工程的恢復(fù)、變量的導(dǎo)入導(dǎo)出、定義工程的屬性等。 它 采用了多線(xiàn)程、 COM組件等新技術(shù) , 實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)完成 ， 軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 組態(tài)軟件是近年來(lái)在工控自動(dòng)化領(lǐng)域興起的一 種新型軟件開(kāi)發(fā)技術(shù) ， 通常只需要編制少量的指令和代碼 ， 利用組態(tài)軟件包中的工具 ， 通過(guò)硬件組態(tài)、數(shù)據(jù)組態(tài)、圖象組態(tài)等工作即可完成所需應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā) ， 在監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 工 控 機(jī) I P C 6 1 0鍵 盤(pán)A D A M 4 5 2 0報(bào) 警 及 操 作 提 示顯 示 器打 印 機(jī)A D A M 5 0 0 0 EA D A M 5 0 1 7 A D A M 5 0 5 1A D A M 5 0 8 0 A D A M 5 0 5 6Y S 2 0 0 在線(xiàn) 原 油 含水 分 析 儀溫 度 , 液 位 , 壓力 , 可 燃 氣 體濃 度報(bào) 警 設(shè) 備 啟停操 作 運(yùn) 動(dòng) 狀態(tài)原 油 流 量 計(jì)脈 沖R S 4 8 5A D A M 4 5 2 0 圖 49 原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)硬件原理圖 系統(tǒng)檢測(cè)與控制參數(shù)地址分配表 根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)與控制要求，為了下一章的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，編制了如 表 41所 示的地址分配