【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理?，F(xiàn)本人同意將本作品收錄于“北京石油化。內(nèi)容一致，如因不同而引起學(xué)術(shù)聲譽(yù)上的損失由本人自負(fù)。公開級學(xué)位論文全文電子版允許讀者在校園網(wǎng)上瀏覽并下載全文。究能適應(yīng)油田現(xiàn)場需要的油水界面檢測技術(shù)。通過油水界面測控軟件的設(shè)計(jì)，了解油水界面測量的方法和工作原理，密，工作量適中。

　　

【正文】 。 （ 4） 能夠連接 32 個(gè) RS485 或 RS422 接口設(shè)備。 （ 5） 通訊距離 : 1， 200 米（ 9， 600BPS）。 （ 6） 電源及數(shù)據(jù)流量指示燈 ,可檢測故障點(diǎn)。 （ 7） 工作方式 ： 步半雙工（ RS485）或異步全雙工 (RS422)通用無跳線設(shè)置。 （ 8） RS485/422 提供 每線 600W 的防雷保護(hù)和防止共地干擾。 （ 9） 電氣接口： DB9 孔型到 DB9 針型及 RJ45 連接器。 （ 10） 傳輸介質(zhì) ： 絞線或屏蔽線。 本章 小結(jié) 本章主要介紹了本研究課題中用到的 分段式 電容式油水界面測量儀的性能，參數(shù)和工作原理，以及轉(zhuǎn)換串口的技術(shù)指標(biāo) 。 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 19 第四章 油水界面系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) MCGS 軟件簡介 組態(tài)軟件是指用軟件工具對計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，使計(jì)算機(jī)或軟件按照配置自動的執(zhí)行特定的任務(wù)，以滿足使用者的要求。國際上比較著名的組態(tài)軟件有 InTouch 和 iFIX 等，國內(nèi)也涌現(xiàn)出 了組態(tài)王， MCGS 和力控等一批組態(tài)軟件，組態(tài)軟件一般由圖形界面系統(tǒng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，第三方程序接口組件和控制功能組件組成。圖形界面系統(tǒng)用于生成現(xiàn)場過程圖形畫面；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)存儲現(xiàn)場控制點(diǎn)的參數(shù)；第三方程序接口組件用于組態(tài)軟件與氣態(tài)應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；控制功能組件用于生成監(jiān)控所需的控制策略。 組態(tài)軟件通過 I/O 驅(qū)動程序從縣城 I/O 設(shè)備獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀的顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上；另一方面按照組態(tài)軟件要求和操作人員的指令將控制數(shù)據(jù)送給 I/O 設(shè)備，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制或調(diào)整 控制參數(shù)。 組態(tài)軟件 MCGS 是 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 研發(fā)的一套基于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)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2020/xp 等 操作系統(tǒng) 。 MCGS 組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版 。 具有功能完善、操作簡便 、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊， 無紙記錄儀 、無人值守的現(xiàn)場采集站、人機(jī)界面等專用設(shè)備。 MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或MCGS）是一套 32 位工控組態(tài)軟件， 可穩(wěn)定運(yùn)行于 Windows95/98/Me/NT/2020 等多種操作系統(tǒng)，集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機(jī)熱備、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機(jī)械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 20 保、智能樓宇、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域。 在 MCGS 中的數(shù)據(jù)不同于傳統(tǒng)意義的數(shù)據(jù)或變量，它不只包含了變量的數(shù)值特征，還如下圖 41 所示，系統(tǒng)各個(gè)部分均以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為 公用區(qū)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分協(xié)調(diào)動作。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動外部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關(guān)系，以動畫 將與數(shù)據(jù)相關(guān)的其它屬性（如數(shù)據(jù)的狀態(tài)、報(bào)警限值等）以及對數(shù)據(jù)的操作方法（如存盤處理、報(bào)警處理等）封裝在一起，作為一個(gè)整體，以對象的形式提供服務(wù)。這種把數(shù)值、屬性和方法定義成一體的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)對象。 MCGS 用數(shù)據(jù)對象來表述系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。把用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是 MCGS 的核心，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心， 形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運(yùn)行策略通過策略構(gòu)件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。 圖 41 MCGS 各部分之間的關(guān)聯(lián) 它的主要特點(diǎn)有： （ 1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。使用 MCGS 工控組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需做很多修改而方便地完成軟件的更新和升級； （ 2）封裝性（易學(xué)易用）， MCGS 工控組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 21 編程技術(shù)），就 能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能； （ 3）通用性和可擴(kuò)充性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用 MCGS 工控組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（ PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的設(shè)備驅(qū)動、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 界面設(shè)計(jì) 建立新工程 在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中生成的文件成為工程文件，后綴為 .mcg，存放于 MCGS 目錄下的 Work 子目錄中，例如， D： \MCGS\Work\油水界面監(jiān)測 .mcg。 建立新工程，并對其窗口屬性進(jìn)行設(shè)置。 在 MCGS工作平臺上，點(diǎn)擊 “用戶窗口”，在“用戶窗口”界面單擊“新建窗口”，再單擊“窗口屬性” ，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”對話框，如圖 42所示，將窗口名稱改為“油水分離界面”，同時(shí)將窗口標(biāo)題也改為“油水分離界面”，將窗口設(shè)置選為最大化顯示，其他不變，點(diǎn)擊“確認(rèn)”。 圖 42用戶窗口屬性設(shè)置 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 22 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫設(shè)置 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變 量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象 ，數(shù)據(jù)對象是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元。在 MCGS 生成應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對實(shí)際工程問題進(jìn)行簡化和抽象化處理，將代表工程特征的所有物理量，作為系統(tǒng)參數(shù)加以定義，定義中不僅包含了數(shù)值類型，還包括參數(shù)的屬性及其操作方法，這種把數(shù)值、屬性和方法定義成一體的數(shù)據(jù)就稱為數(shù)據(jù)對象。構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程，就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。 在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫 ‖界面中，單擊“新增對象” 來增加一個(gè)新的數(shù)據(jù)對象，單擊“對象屬性”來對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行屬性設(shè)置， 如圖 43 所示： 圖 43 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫設(shè)置 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 23 油水分離界面 編 制 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在 MCGS 工作 臺面 上新建 四個(gè)窗口，分別是“油水分離界面”，“數(shù)據(jù)報(bào)表”，“實(shí)時(shí)曲線” ，如圖 44 所示 ： 圖 44 MCGS 工作臺 面 MCGS 組態(tài)軟件提供了強(qiáng)大的繪圖工具，可以使界面更加生動形象的展現(xiàn)出來， 這也是選擇 MCGS 組態(tài)軟件的一個(gè)優(yōu)勢。 在用戶窗口中選中上面建立的“油水分離界面”，單擊“動畫組態(tài)”進(jìn)入 編 制界面，通過 MCGS 自帶的繪圖工具箱完成界面的 編 制，如圖 45 所示 。，然后分別編 制 其余兩 個(gè)窗口，如圖 46，圖 47 所示 ： 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 24 圖 45 油水分離界面繪制 圖 46 數(shù)據(jù)報(bào)表設(shè)計(jì) 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 25 圖 47 液位高度實(shí)時(shí)曲線顯示 在“油水分離界面”中 ，為了可以實(shí)時(shí)顯示油，水，乳化液的高度，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的 Data 油， Data 水， Data 乳化液與界面建立連接， Data 油， Data 水， Data乳化液是將油水界面分離儀中每個(gè)電容傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后的最終值，直接表征液位高度。如圖 48 所示 ： 圖 48 建立數(shù)據(jù)連接 同理設(shè)置其余兩個(gè)輸入框分別連接 Data 水和 Data 乳化液，設(shè)置右側(cè)藍(lán)黃綠三個(gè)圖符的動畫效果，顯示液位的實(shí)時(shí)高度。 如圖 49 所示： 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 26 圖 49 液位高度動態(tài)顯示 設(shè)備窗口設(shè)置 設(shè)備窗口是 MCGS系統(tǒng)與作為測控對象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺作業(yè)環(huán)境，負(fù)責(zé)驅(qū)動外部設(shè)備，控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。系統(tǒng)通過設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的通道，把外部設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)其它部分調(diào)用，并且把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的 操作與控制。 MCGS 為用戶提供了多種類型的“設(shè)備構(gòu)件”，作為系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系的媒介。進(jìn)入設(shè)備窗口，從設(shè)備構(gòu)件工具箱里選擇相應(yīng)的構(gòu)件，配置到窗口內(nèi)，建立接口與通道的連接關(guān)系，設(shè)置相關(guān)的屬性，即完成了設(shè)備窗口的組態(tài)工作。 在 MCGS 工作臺上單擊“設(shè)備窗口”選項(xiàng)，在這里使用“設(shè)備工具箱”進(jìn)行設(shè)備組態(tài)， 設(shè)備窗口設(shè)置 如圖 410 所示 ，通用串口父設(shè)備 0 設(shè)置如圖 411 所示，設(shè)備 0 設(shè)置如圖 412 所示 ，設(shè)備 0 內(nèi)部屬性設(shè)置如圖 413 所示 ，設(shè)備調(diào)試結(jié)果如圖 414 所示。 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 27 圖 410 設(shè) 備窗口設(shè)置 圖 411 通用串口父設(shè)備 0 設(shè)置 圖 412 設(shè)備 0 設(shè)置 油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 28 圖 413 設(shè)備 0 內(nèi)部屬性設(shè)置 圖 414 設(shè)備 0 調(diào)試結(jié)果 運(yùn)行策略設(shè)置 所謂“運(yùn)行策略”，是用戶為實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行流程自由控制所組態(tài)生成的一系列功能塊的總稱。運(yùn)行策略的建立 （ if? then 語句） ，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，控制用戶窗口的打開、關(guān)閉以及設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 29 從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)工作過 程精確控制及有序調(diào)度管理的目的。 一個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)固定的策略構(gòu)件：啟動策略、循環(huán)策略和退出策略， 本系統(tǒng) 循環(huán)策略 用于區(qū)分油，水及其乳化液界面位置，下面這段程序?yàn)榇_定水液位高度的腳本程序，由于純水的測量值都在 3000 以上，所以腳本程序里以 3000 為基準(zhǔn)，將傳感器的測量值與 3000 進(jìn)行比較，以確定水液位的高度。 IF 傳感器 203000 THEN0 變量水 =變量水 +1 ENDIF IF 傳感器 213000 THEN 變量水 =變量水 +1 ENDIF IF 傳感器 223000 THEN 變量水 =變量水 +1 ENDIF 循環(huán)策略中還包括確定油液位高度，乳化液液位高度的腳本程序，見附錄所示 通訊協(xié)議介紹 標(biāo)準(zhǔn) Modbus 端口是使用一個(gè) RS232 兼容的串行接口，定義了連接器，接線電纜，信號等級，傳輸波特率，和奇偶校驗(yàn)，控制器可直接或通過調(diào)制解調(diào)器 (以后簡稱 Modems)接入總線 (網(wǎng)絡(luò) )?？刂破魍ㄓ嵤褂弥鲝募夹g(shù)，即主機(jī)能起動數(shù)據(jù)傳輸，稱查詢。而其它設(shè)備 (從機(jī) )應(yīng)返回對查詢作出的響應(yīng)， 或處理查詢所要求的動作。相應(yīng) 的主機(jī)設(shè)備應(yīng)包括主處理器和編程器。 相 應(yīng)的從機(jī)包括可編程控制器。主機(jī)可對各從機(jī)尋址，發(fā)出廣播信 息，從機(jī)返回信息作為對查詢的響應(yīng)。從機(jī)對于主機(jī)的廣播查詢，無響應(yīng)返回 Modbus 協(xié)議報(bào)據(jù)設(shè)備地址，請求功能代碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼，建立了主機(jī)查詢格式，從機(jī)的響應(yīng)信息也用 Modbus 協(xié)議組織，它包括確認(rèn)動作的代碼，返回?cái)?shù)據(jù)和錯(cuò)誤校驗(yàn)碼?？刂破鏖g采用對等的技術(shù)進(jìn)行通訊，即任意一個(gè)控制器可向其它控制器啟動數(shù)據(jù)傳送。因此，一臺控制器既可作為從機(jī)，也可作為主機(jī)，常提供多重的內(nèi)部通道，允許并列處理主機(jī)和從機(jī)傳輸數(shù)據(jù) 通信協(xié)議詳細(xì)地描述了 ZGL 數(shù)據(jù)的輸入和輸出命令、信息和數(shù)據(jù)，以便第三方使用和開發(fā)。使信息和數(shù)據(jù)在上 位機(jī)（主站）和 ZGL 之間有效地傳遞， 允許訪問 ZGL 的油水界面測量軟件設(shè)計(jì) 30 所有測量數(shù)據(jù)。 ZGL 可以實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的值 ,具備一個(gè) RS485 通訊口，能滿足罐群監(jiān)控系統(tǒng)的要求 。 總結(jié) MODBURTU 通信協(xié)議基本規(guī)則確定在回路控制器和其他串行通信回路中設(shè)備的通信規(guī)則。 （ 1） 所有回路通信應(yīng)遵照主 /從方式。在這種方式下，信息和