【正文】 備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。但是，早期的InTouch軟件采用ＤＤＥ方式與驅(qū)動程序通信，性能較差，并且提供了OPC支持。④ WinCC：Simens的WinCC也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，Simens提供類Ｃ語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。⑥ ForceControl（力控）：大慶三維公司的ForceControl（力控）從時間概念上來說，力控也是國內(nèi)較早就已經(jīng)出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。其他常見的組態(tài)軟件還有GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut，PCSoft的Wizcon以及國內(nèi)一些組態(tài)軟件通態(tài)軟件公司的MCGS，也都各有特色。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。㈠ 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。㈤ 運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。㈣ 支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動；此外，獨(dú)特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。㈧ 完善的安全機(jī)制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。通過對MCGS組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)，： 汽包水位控制系統(tǒng)的MCGS組態(tài)圖 實時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。 變量名稱變量名稱類型注釋水泵開關(guān)型控制調(diào)節(jié)閥“啟動”、“停止”的變量調(diào)節(jié)閥開關(guān)型控制調(diào)節(jié)閥“打開”、“關(guān)閉”的變量液位數(shù)值型汽包內(nèi)水位的高度，用來控制汽包內(nèi)水位的變化液位上限數(shù)值型用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定汽包內(nèi)水位的上限報警值液位下限數(shù)值型用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定汽包內(nèi)水位的下限報警值蒸汽流量數(shù)值型用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定出口的蒸汽流量值給水流量數(shù)值型用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定水泵出口的給水流量值蒸汽壓力數(shù)值型用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定出口的蒸汽壓力值當(dāng)數(shù)據(jù)對象的值或狀態(tài)發(fā)生改變時，實時數(shù)據(jù)庫判斷對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象是否發(fā)生了報警或已產(chǎn)生的報警是否已經(jīng)結(jié)束，并把所產(chǎn)生的報警信息通知給系統(tǒng)的其它部分，同時，實時數(shù)據(jù)庫根據(jù)用戶的組態(tài)設(shè)定，把報警信息存入指定的存盤數(shù)據(jù)庫文件中。在存盤屬性中，選中“自動保存產(chǎn)生的報警信息”。在工具條中單擊“工具箱”，彈出“工具箱”，從“工具箱”中單擊“報警顯示”圖標(biāo)，變“十”后用鼠標(biāo)拖動到適當(dāng)位置與大小。如上圖。按”確認(rèn)”按鈕設(shè)置完畢。總 結(jié)本次設(shè)計的主要任務(wù)是熱電廠鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計。因此采用了先進(jìn)的計算機(jī)分散控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)可以對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行自動控制和調(diào)節(jié)，根據(jù)不同情況協(xié)調(diào)各設(shè)備的工作狀況，使各個設(shè)備在工藝要求的范圍內(nèi)正常運(yùn)行。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是左鴻飛老師仍然細(xì)心地糾正每一點(diǎn)的錯誤。 最后感謝內(nèi)蒙古科技大學(xué)對我的大力栽培。 然后還要感謝大學(xué)期間所有的老師，為我們打下測控專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師左鴻飛老師。為建立全新的過程測控系統(tǒng)我采用了MCGS組態(tài)軟件，用來監(jiān)視這些設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時對主輔設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。按“測試”按鈕，進(jìn)入“報警信息　瀏覽”。再從“策略工具箱”中選取“報警信息瀏覽”，加到策略行上，單擊鼠標(biāo)左鍵。在“運(yùn)行策略”中，單擊“新建策略”，彈出“選擇策略的類型”，選中“用戶策略”，按“確定”。1 報警顯示 實時數(shù)據(jù)庫只負(fù)責(zé)關(guān)于報警的判斷、通知和存儲三項工作，而報警產(chǎn)生后所要進(jìn)行的其它處理操作（即對報警動作的響應(yīng)），則需要在組態(tài)時實現(xiàn)。具體選中剛創(chuàng)建的“水位控制”用戶窗口，單擊“動畫組態(tài)”，進(jìn)入動畫制作窗口。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。㈥ 龐大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關(guān)現(xiàn)場情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。㈡ 巨大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫、完備的繪圖工具以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面。㈣ 實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。 MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）的兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。[17]MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。大約在93年左右，力控就已形成了第一個版本，只是那時還是一個基于DOS和VMS的版本。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持。③ Citech：CiT公司的Citech也是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。下面就對幾種組態(tài)軟件分別進(jìn)行介紹:① InTouch：Wonderware的InTouch軟件是最早進(jìn)入我國的組態(tài)軟件。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。Control（使用框圖敘述）第四章 汽包水位控制系統(tǒng)的MCGS組態(tài)過去工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)的軟件功能都靠軟件人員編程實現(xiàn)。⑵ I/O智能處理板。它具有16路獨(dú)立的輸出通道，向現(xiàn)場輸出DO信號，是MACS系統(tǒng)DO模件之一?？刂谱g碼和讀數(shù)據(jù)電路的工作，通過譯碼器把相應(yīng)的代碼譯成控制信號，以實現(xiàn)代碼所要求的操作。其中通道指示燈共計16個，分別用來表示16個獨(dú)立DI通道的狀態(tài)。在MACS系統(tǒng)中，DI模件型號為FM161D。㈣ 開關(guān)量輸入模件（DI）將生產(chǎn)過程中有關(guān)閥門聯(lián)動觸點(diǎn)的開/關(guān)、繼電器觸點(diǎn)的斷/閉、各種限位開關(guān)的開/關(guān)、電動機(jī)的啟動/停止等狀態(tài)信號進(jìn)行采集和預(yù)處理。FM151具有8路獨(dú)立的輸出通道，向現(xiàn)場輸出4～20MA DC信號，是MACS系統(tǒng)的AO 模件之一。8路模擬量輸入板、I/O智能處理板與FM131A連接構(gòu)成完整的FM148A模件。主要完成對現(xiàn)場AI信號的濾波和電壓交換，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并由8通道多路分配器對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字進(jìn)行分配，送I/O智能處理板。FM18A是大信號AI模件，它具有8路獨(dú)立的輸入通道，處理來自現(xiàn)場的0～10V DC和0～20mA DC模擬量信號。㈡ 模擬量輸入模件（AI）接受現(xiàn)場測量變送器的直流電流信號、直流電壓信號以及熱電阻或熱電偶的毫伏級電壓信號，對各種AI信號采樣，并進(jìn)行預(yù)處理。④ FB121 DP主站卡接口。從左至右依次為系統(tǒng)網(wǎng)A網(wǎng)接口、系統(tǒng)網(wǎng)B網(wǎng)接口、雙機(jī)數(shù)據(jù)備份線接口。3孔插座。⑩ RST。冗余網(wǎng)指示燈，若系統(tǒng)冗余網(wǎng)正常，燈亮；反之燈滅。B網(wǎng)正常燈亮，反之燈滅。系統(tǒng)A網(wǎng)指示燈（黃燈）。表明FM811的運(yùn)行狀態(tài)。冗余燈（黃燈）。2 FM811的前面板① POWER。⑤ 底板。③ 三塊以太網(wǎng)卡。FM811的核心部件，CPU卡為ISA+PCI的Pentium全長卡，其中ISA是美國IBM公司制定的總線標(biāo)準(zhǔn)；PCI是美國Intel公司指定的局部總線標(biāo)準(zhǔn)；Pentium是Intel公司生產(chǎn)的CPU的芯片型號。根據(jù)被控對象的復(fù)制程度，主控模件與各類I/O模件組態(tài)，實現(xiàn)對被控對象的數(shù)據(jù)采集、儲存、運(yùn)算和復(fù)雜程度不同的控制，適用于熱工監(jiān)控的任何控制過程。在硬件上主要應(yīng)考慮如下一些問題：首先DCS系統(tǒng)的處理能力必須滿足現(xiàn)場的要求，其控制器CPU的運(yùn)行周期不應(yīng)大于250ms，同時考慮最小運(yùn)行周期下控制器CPU的處理能力；在選擇I/O板配置時要了解其掃描周期，A0、A1各通道之間要相互隔離；在模擬量控制器和數(shù)據(jù)量控制器為不同類型和順序控制器時，在各自功能分配上要使模擬量控制和順序控制盡可能的分開；DCS系統(tǒng)的核心是控制器，每個控制器所負(fù)擔(dān)的任務(wù)要盡可能獨(dú)立，其輸入、輸出的數(shù)據(jù)也應(yīng)盡量獨(dú)自使用，不同的控制器之間交換的數(shù)據(jù)越少越好；與上層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊要預(yù)先計劃，避免重復(fù)投資；每個控制柜所接入的電纜數(shù)要預(yù)先規(guī)劃，避免擁擠。⑶ 高可靠性 DCS的關(guān)鍵設(shè)備和主要模件都采用了冗余技術(shù)，冗余技術(shù)是容錯技術(shù)的一種。同時現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站等的數(shù)量可按照用戶的實際需要，方便、靈活地配置。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫有兩種典型結(jié)構(gòu)，即分布式數(shù)據(jù)庫和客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。風(fēng)扇組件為現(xiàn)場控制站內(nèi)運(yùn)行的各種模件降溫，保證各種模件的安全運(yùn)行。通信接口模件是由微處理器控制的模件對，分別與工廠環(huán)網(wǎng)和模件機(jī)柜連接，完成操作員站、工程師站和模件柜的數(shù)據(jù)通信?，F(xiàn)場控制站:是面向生產(chǎn)過程，能獨(dú)立運(yùn)行的計算機(jī)監(jiān)控設(shè)備。操作員站是運(yùn)行人員和生產(chǎn)過程之間的一個交互窗口。主控單元是一個微處理器，它按照預(yù)定的控制策略對信號進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向上傳送到服務(wù)器。(a)，I/O模件（此處是輸入模件）對信號預(yù)處理，通過I/O擴(kuò)展總線傳送到多功能處理器。并且通信接口模件、控制通道、多功能處理器、I/O擴(kuò)展總線和I/O模件安裝在機(jī)柜內(nèi)，共同組成對輸入信號的采集和處理，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，完成網(wǎng)絡(luò)通信等功能，這種機(jī)柜被稱為過程控制單元（PCU）或現(xiàn)場控制單元（HCU）。生產(chǎn)管理級，此級的計算機(jī)對來自下一級的信息進(jìn)行處理，顯示各級組的運(yùn)行情況，供生產(chǎn)管理者參考和決策。第二級。其主要特征在于分散控制和集中管理，即對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視，操作和管理。⑹ 后處理：指I/O模件把CPU或計算機(jī)輸出的指令進(jìn)行最后的處理，將反應(yīng)控制策略的信號輸出到現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或顯示儀表。⑵ A/D轉(zhuǎn)換（模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量）：轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠接受的數(shù)字信號。分散具有廣泛的含義，它包括功能分散、控制分散、數(shù)據(jù)分散、通信分散、設(shè)備分散，從而達(dá)到危險分散，提高機(jī)組的安全運(yùn)行水平。[11]單元機(jī)組的熱工過程是由許多設(shè)備共同完成的。為與單元機(jī)組的汽輪機(jī)下相區(qū)別，汽動泵的汽輪機(jī)稱小汽輪機(jī)，一般驅(qū)動小汽輪機(jī)工作的汽源來自汽輪機(jī)的高壓缸抽汽，通過控制小汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，改變小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到改變給水泵的轉(zhuǎn)速。主給水截止閥一直關(guān)閉，汽包水位的控制與電動定速泵+調(diào)節(jié)閥的方式一樣，采用調(diào)節(jié)閥控制。 電動定速泵+調(diào)節(jié)閥的簡化給水系統(tǒng)圖⑵電動調(diào)速給水泵+調(diào)節(jié)閥對于20世紀(jì)80年代以后投產(chǎn)的200MW單元機(jī)組，普遍采用電動調(diào)速給水泵+調(diào)節(jié)閥對汽包水位進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種系統(tǒng)每臺鍋爐配置兩臺容量各為100%的電動定速泵，運(yùn)行時，一臺工作，另一臺熱備用，跟蹤工作泵。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是校正水位偏差。串級三沖量給水控制系統(tǒng)與單級三沖量給水控制系統(tǒng)相比較,串級控制系統(tǒng)是由兩個調(diào)節(jié)器組成,主調(diào)節(jié)器PI1 采用比例積分控制規(guī)律,以保證水位無靜態(tài)偏差。因此,不要求送到副調(diào)節(jié)器的蒸汽流量信號等于給水流量信號,所以前饋裝置的傳遞函數(shù)的選擇將不受靜態(tài)特性無差條件的限制, 而可以根據(jù)鍋爐“虛假水位”的嚴(yán)重程度來確定, 從而改善負(fù)荷擾動時控制過程的穩(wěn)定性。在單級三沖量控制系統(tǒng)中,主回路的等效調(diào)節(jié)器比例帶,可以通過改變來調(diào)整,但的選擇還必須同時兼顧內(nèi)回路的穩(wěn)定性。如果以給水流量W 作為被控對象的輸入信號, 則可以把PI1 調(diào)節(jié)器與副回路兩者看作為等效主調(diào)節(jié)器,它的傳遞函數(shù)為 （28） 所以等效主調(diào)節(jié)器仍然是比例積分調(diào)節(jié)器, 等效的比例帶為 （29） 式中δ1 ——主調(diào)節(jié)器PI1 的比例帶。,其分析整定原則完全相同。 串級三沖量給水控制系統(tǒng)自控原理框圖整個系統(tǒng)由兩個閉合回路和前饋部分組成的,系統(tǒng)組成如下: ① 由給水流量W, 給水流量變送器, 給水流量反饋裝置副調(diào)節(jié)器PI2 ,執(zhí)行器kz 和調(diào)節(jié)閥kμ 組成副回路。但是由于控制系統(tǒng)中已有了反饋控制, 而且容許汽包水位在一定范圍內(nèi)變化, 因此蒸汽流量前饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以取比較簡單的近似形式。但是對內(nèi)回路來說,增加就增加了內(nèi)回路的開環(huán)放大倍數(shù), 因而增加了內(nèi)回路振蕩的傾向, 因此由于提高主回路的穩(wěn)定性而增加時,必須相應(yīng)地增加調(diào)節(jié)器的比例帶δ, 以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。這主要因為調(diào)節(jié)器為比例積分特性, 和Ti又設(shè)置的非常小,所以它能迅速動作。因此調(diào)節(jié)器的比例帶δ和積分時間Ti 可以取的很小。 單級三沖量給水自動控制原理框圖,各符號意義如下： —給水流量擾動； —調(diào)節(jié)閥對給水量的調(diào)節(jié)作用； —給水流量； —蒸汽流量； —蒸汽流量擾動下的水位變化的傳遞函數(shù)； —水位、給水流量、蒸汽流量測量變送器的斜率； , —蒸汽流量信號和給水流量信號的靈敏度； —執(zhí)行器的比例系數(shù)； —調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)。當(dāng)給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動時(例如給水壓力波動引起給水流量的波動),調(diào)節(jié)器也能立即動作,控制給水流量使給水流量迅速恢復(fù)到原來的數(shù)值,從而使汽包水位基本不變。