【導(dǎo)讀】降解技術(shù)中目前較為成熟的是催化燃燒技術(shù)，借助于催化劑的作用使。低、效率高，NOx生成量極少，無二次污染物等優(yōu)點(diǎn)。本論文以低濃度有機(jī)廢。選型，給出具體的型號。并根據(jù)系統(tǒng)的特性與要求選擇，確定自動。閥門的流量特性與氣動特性。再運(yùn)用OPC通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了MATLAB與WinCC間數(shù)據(jù)的實(shí)

　　

【正文】 ； 2. 報警信息系統(tǒng)記錄和存儲事件并予以顯示，可自由選擇信息分類、信息顯示和報表，操作非常簡便 ； 3. 變量存檔接收、記錄和壓縮測量值，用于曲線和圖表顯示及進(jìn)一步的編輯功能 ； 4. 報表系統(tǒng)用戶自由選擇一定的報表格式，按時間順序或事件觸發(fā)來對信息操作、文檔當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶報表輸出 ； 5. 數(shù)據(jù)處理對圖形對象的動作使用 C 語言及 C 編譯器進(jìn)行編輯 ； 6. 標(biāo)準(zhǔn)接口 通過 ODBC 和 SQL 訪問用于組態(tài)和過程數(shù)據(jù)的 SYBASE 數(shù)據(jù)庫 ； 7. 應(yīng)用程序接口允許用戶編寫可用于擴(kuò)展 WinCC 基本功能的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序。 另外， WinCC 還提供多種可選軟件包。如通訊開發(fā)工具 CDK，允許用戶開第五章 催化燃燒過程集成監(jiān)控平臺的建立 25 發(fā)用于連接數(shù)據(jù)管理器與任何目標(biāo)系統(tǒng)的通訊軟件。 WINCC 的組態(tài)及歸檔數(shù)據(jù)存放在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)可用標(biāo)準(zhǔn)工具如ODBC 和 SQL 等讀出 [15]。很多標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用如 Microsoft Excel 等可以和 WinCC 并行運(yùn)行，同時可通過 DDE 裝載過程數(shù)據(jù)。操作員站軟件允許通用的 OCX、 ActiveX鏈接。更進(jìn)一步，集成的 OPC(OLE for process control)服務(wù)器使得過程數(shù)據(jù)可由其它應(yīng)用程序 (OPC 客戶機(jī) )訪問。 WinCC 是 PCS7 系統(tǒng)操作站采用的監(jiān)控軟件(HMI)。它是一個 32 位的基于 Windows 的監(jiān)控軟件 [15]。在 PCS7 中，它被集成在 SIMATIC 程序管理器中。 催化燃燒過程的監(jiān)控平臺的建立 在本平臺中，圖形界面本身并不復(fù)雜，不需要任何花哨的設(shè)計，但堅持圖形用戶界面 (GUI)設(shè)計原則的基本原則 [15]，界面直觀、對用戶透明，信息量充足，使得用戶接觸軟 件后對界面上對應(yīng)的功能一目了然、不需要多少培訓(xùn)就可以方便使用本應(yīng)用系統(tǒng)。要保持界面的一致性。一致性既包括使用標(biāo)準(zhǔn)的控件，也指使用相同的信息表現(xiàn)方法，如在字體、標(biāo)簽風(fēng)格、顏色、術(shù)語、顯示錯誤信息等方面確保一致。在本項目中所有的頁面采用同一種底色，相似的頁面要保持相同的風(fēng)格。 平臺的總體功能設(shè)計 該集成監(jiān)控平臺主要對以 Matlab 為基礎(chǔ)的化工流程模擬平臺進(jìn)行監(jiān)控，該模擬平臺需要一個登陸界面，以保證平臺運(yùn)行的安全和可靠性。其次，該流程模擬平臺的主界面需要實(shí)現(xiàn)以下功能： 1. 畫面顯示功能，以顯示本化工工 藝的總體流程和物流的各項參數(shù)； 2 報表生成功能，實(shí)現(xiàn)了一段時間內(nèi)所需數(shù)據(jù)的參數(shù)顯示和打印； 3. 參數(shù)顯示與記錄功能，可以將某個變量與時間的關(guān)系曲線顯示出來等； 由于本次畢設(shè)的模型為穩(wěn)態(tài)，因此報警燈和報警數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)曲線的顯示等功能不能予以實(shí)現(xiàn)。 本科畢業(yè)設(shè)計 26 平臺底層數(shù)據(jù)設(shè)計 WinCC 軟件的底層數(shù)據(jù)的設(shè)計主要包括以下幾個方面：啟動選項的修改；變量創(chuàng)建；畫面組態(tài)；報警記錄創(chuàng)建；報表創(chuàng)建；變量歸檔創(chuàng)建和用戶管理器的設(shè)置。在變量中，創(chuàng)建了內(nèi)部變量，這些變量是集成監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)和流程顯示、數(shù)據(jù)記憶、 動作展示和相關(guān)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在本次的設(shè)計中，我定義了共8 個變量，以供此化工集成監(jiān)控系統(tǒng)的使用。 平臺啟動選項的設(shè)置 在啟動選項中，可以將文本庫運(yùn)行系統(tǒng)，腳本運(yùn)行系統(tǒng)，報警記錄運(yùn)行系統(tǒng)，變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)，報表運(yùn)行系統(tǒng)，圖形運(yùn)行系統(tǒng)選中，使得 WinCC 啟動時就運(yùn)行上述系統(tǒng)，達(dá)到數(shù)據(jù)歸檔，生成報警信息，運(yùn)行函數(shù)和圖形的功能。在本次畢設(shè)中只需將圖形運(yùn)行系統(tǒng)選中即可，如圖 41 所示。 圖 51 啟動選項設(shè)置圖 平臺變量的創(chuàng)建 變量的創(chuàng)建包括內(nèi)部變量的創(chuàng)建和外部變量的創(chuàng)建。在本次畢設(shè)中只創(chuàng) 建了第五章 催化燃燒過程集成監(jiān)控平臺的建立 27 外部變量，外部變量可以設(shè)置其上下限和初始值，它主要用于記錄 MATLAB 仿真平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的判斷。記錄仿真平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)從而在畫面內(nèi)享受實(shí)時數(shù)據(jù)。狀態(tài)的判斷如圖形界面是否顯示的狀態(tài)位，通過這些狀態(tài)位，可以實(shí)現(xiàn)畫面的動態(tài)效果。本設(shè)計中，我共創(chuàng)建內(nèi)部變量組 4 個，以及文本變量 6 個。變量組的建立便于變量的管理。 以下為內(nèi)部變量組的創(chuàng)建、內(nèi)部變量的創(chuàng)建及初始值的設(shè)置： 雙擊“變量管理器” 展 開菜單 選擇 “ 新建變量 組” 打開變量 組 屬性對話框，在名稱對話框中輸入變量 組 的名稱 ，如圖 42 所示。 圖 32 變量組 屬性設(shè)置 右擊所建的變量組 展 開菜單 選擇 “ 新建變量 ” 打開變量屬性對話框，在名稱對話框中輸入變量的名稱 、選擇所建變量類型，設(shè)置上下限和起始值，如圖3 34 所示。 本科畢業(yè)設(shè)計 28 圖 53 變量屬性設(shè)置 圖 54 變量屬性設(shè)置及變量縱覽 第五章 催化燃燒過程集成監(jiān)控平臺的建立 29 平臺用戶管理員的創(chuàng)建 創(chuàng)建用戶管理員可以保證監(jiān)控軟件使用的安全性，可以是系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠。單擊用戶管理器選項，打開用戶管理器，在管理員組處單擊右鍵新建用戶，輸入口令和密碼，選擇相應(yīng)的授權(quán)，單擊保存則成功創(chuàng)建了管理員。在 WinCC組態(tài)界面中，可以對相應(yīng)的畫面和按 鈕進(jìn)行授權(quán)，管理員可以根據(jù)自己的授權(quán)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)，沒有授權(quán)的管理員就沒有辦法對相應(yīng)的畫面進(jìn)行操作，這樣可以從一定程度上保證了運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠。如圖 55 所示。 平臺圖形創(chuàng)建 WinCC 圖形設(shè)計編輯器允許開發(fā)圖形界面（ GUI）用于當(dāng)前的應(yīng)用，監(jiān)視過程數(shù)據(jù)，瀏覽其他 WinCC 編輯器中的應(yīng)用。 單擊主菜單上的圖形編輯器選項，打開圖形編輯器創(chuàng)建畫面，對于創(chuàng)建的畫面，單擊右鍵可以打開畫面，刪除畫面，重命名畫面或定義此畫面為啟動畫面。本設(shè)計中一共設(shè)置了 11 個畫面，下面重點(diǎn)介紹主畫面的制作。 本科畢業(yè)設(shè)計 30 圖 56 畫面屬性設(shè)置圖 本次畢設(shè)的主畫面的主要作用是指導(dǎo)用戶登錄畫面，顯示仿真流程和數(shù)據(jù)，主要參數(shù)數(shù)值顯示，實(shí)時曲線和歷史曲線等功能。 A 用戶登錄 在用戶登錄的界面中，首先插入一副畫好的歡迎登陸位圖，將其以合適的大小加入 WinCC 畫面中，在上方，分別加入用戶登錄，注銷，顯示主畫面，退出這樣四個按鈕，設(shè)置此畫面為起始畫面，在 WinCC 開始運(yùn)行時顯示，點(diǎn)擊登陸按鈕登陸后才可以打開主畫面。 圖 57 登陸界面 在登陸界面中加入登陸按鈕，修改其顏色，在其事件 鼠標(biāo) 按下左鍵事件中，加入如下 C 腳本代碼，從而實(shí)現(xiàn)登陸 功能，注銷和退出按鈕也如上所述依次設(shè)置。 include void OnLButtonDown(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* 第五章 催化燃燒過程集成監(jiān)控平臺的建立 31 lpszPropertyName, UINT nFlags, int x, int y) {pragma code () include pragma code() PWRTLogin(39。139。)。 } 圖 58 登陸按鈕組態(tài)圖 B 流程模擬和數(shù)據(jù)顯示的組態(tài) 本科畢業(yè)設(shè)計 32 圖 59 主畫面總體效果圖 在流程模擬的設(shè)計中，第一步需要自己去設(shè)計其畫面的效果，點(diǎn)擊 WinCC庫文件，從下拉菜單的很多組件中選擇反應(yīng)器，精餾塔，換熱器，電加熱器， 3D管道等器件，將它們放到畫面中的相應(yīng)位置，將工藝流程表示出來。然后在輸入和輸出的各個物流下，分別加入靜態(tài)文本和 I/O 輸入輸出域，分別對這些物料的溫度、壓力、和組分百分比及它們各自的單位進(jìn)行顯示。 C 上層監(jiān)控平臺功能展示 上層監(jiān)控平臺包括報表打印、報警界面、歷史曲線。在系統(tǒng)運(yùn)行時，會顯示相 關(guān)數(shù)據(jù)或曲線，便于監(jiān)控和驗(yàn)證。 圖 510 報表打印 第五章 催化燃燒過程集成監(jiān)控平臺的建立 33 圖 511 報警界面 圖 511 歷史曲線 本科畢業(yè)設(shè)計 34 小結(jié) 本章在分析集成監(jiān)控平臺用戶需求的基礎(chǔ)上，采用西門子公 Simatic WinCC工控組態(tài)軟件，開發(fā)了催化燃燒反應(yīng)器監(jiān)控平臺。通過修改啟動選項、創(chuàng)建內(nèi)部、創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)、組態(tài)畫面和設(shè)置各記錄參數(shù)，作者實(shí)現(xiàn)了用戶登錄功能、工藝流程動態(tài)顯示功能、動態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時顯示功能報表顯示功能等多項集成功能。該平臺界面友好，可為后續(xù)的工藝操作優(yōu)化、控制性能評價和故障模擬等研究工作奠定基礎(chǔ)。第五章 催化燃燒過程集成監(jiān)控平臺的建立 35 本科畢業(yè)設(shè)計 36 第六章 有機(jī)廢 氣催化燃燒集成監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)通信技術(shù) 引言 本次仿真監(jiān)控平臺中，數(shù)據(jù)通訊是關(guān)鍵的部分。在本次畢設(shè)中，考慮 DDE數(shù)據(jù)交換技術(shù)存在的缺陷，運(yùn)用了 OPC 技術(shù)實(shí)現(xiàn) MATLAB 與 WinCC 之間的數(shù)據(jù)交換?；?OPC 技術(shù)實(shí)現(xiàn) WinCC 與 MATLAB 之間的實(shí)時通訊，為實(shí)現(xiàn) WinCC與 MATLAB 兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，有效地實(shí)現(xiàn)智能控制算法提供了一條有效途徑。 OPC 技術(shù) OPC (Ole for Process Control)產(chǎn)生的背景 工業(yè)過程控制領(lǐng)域用到大量的現(xiàn)場設(shè)備和智能儀表，應(yīng)用程序需要不斷地 和這些設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。傳統(tǒng)的方式是通過開發(fā)設(shè)備專有驅(qū)動程序來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的訪問。這就帶來如耗費(fèi)大量重復(fù)性的勞動，不同設(shè)備供應(yīng)商的驅(qū)動程序之間的不一致，硬件性能不能得到廣泛支持，驅(qū)動程序不能適應(yīng)升級后的硬件以及發(fā)生存取沖突等諸多問題。解決上述問題的關(guān)鍵在于一個統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。正是基于這種需要產(chǎn)生了 OPC 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為過程控制和工廠自動化提供了真正的即插即用的軟件技術(shù)，使得過程控制和工廠自動化的每一系統(tǒng)、每一設(shè)備、每一驅(qū)動器能夠自由地連接和通信。有了這樣一個標(biāo)準(zhǔn)，使得系統(tǒng)與設(shè)備之間，包括從車間級到 MIS(管理信 息系統(tǒng) )和更遠(yuǎn)距離，完全無縫地真正開放和方便地進(jìn)行企業(yè)級的通信成為可能。越來越多的硬件制造商和軟件開發(fā)商為其產(chǎn)品提供 OPC 支持 ,OPC 事實(shí)上已成為新一代工業(yè)過程控制軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。 OPC 技術(shù)特點(diǎn) OPC[16]是以微軟公司的 OLE/COM和 DCOM機(jī)制作為應(yīng)用程序的通信標(biāo)準(zhǔn)，采用客戶 服務(wù)器結(jié)構(gòu)。 OPC 作為硬件和軟件之間的一個中間接口，使不同的客戶軟件能夠訪問任意的數(shù)據(jù)源。開發(fā)商可以開發(fā)一個高度優(yōu)化的、可重用的 OPC服務(wù)器訪問底層的硬件，并將數(shù)據(jù)以 OPC 接口方式提供任何的具有 OPC 接口的客戶端 軟件。 OPC 規(guī)范要求硬件銷售商提供他們所發(fā)布的每一種新設(shè)備和協(xié)議的 OPC 服 第六章 有機(jī)廢氣催化燃燒集成監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)通信技術(shù) 37 務(wù)器，為設(shè)備提供基本的協(xié)議接口，并且具有 OLE/COM 連接，一般用來完成數(shù)據(jù)采集、通信規(guī)約等預(yù)處理功能的前置處理部分設(shè)計成 OPC 服務(wù)器。這樣任何符合 OPC 的客戶都能以標(biāo)準(zhǔn)的方式訪問服務(wù)器。 OPC 規(guī)范要求每一個 SCADA軟件供應(yīng)商提供符合 OPC 標(biāo)準(zhǔn)的客戶，客戶負(fù)責(zé)創(chuàng)建服務(wù)器的對象以及訪問OPC 服務(wù)器暴露給客戶的標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。這樣不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，易于實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的 接口。 OPC 提供了 OPC 規(guī)范兩套接口方案，即 COM 接口和自動化。COM 接口效率高，通過該接口，客戶能夠發(fā)揮 OPC 服務(wù)器的最佳性能，自動化接口使解釋性語言和宏語言訪問 OPC 服務(wù)器成為可能。然而自動化客戶運(yùn)行時需進(jìn)行類型檢查，這一點(diǎn)則大大犧牲了程序的運(yùn)行速度，但卻可以簡化客戶應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)。 OPC 技術(shù)對工業(yè)控制系統(tǒng)影響和應(yīng)用是基礎(chǔ)性和革命性的，在企業(yè)的信息集成，包括現(xiàn)場設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)之間、監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部各組件之間、監(jiān)控系統(tǒng)與企業(yè)管理系統(tǒng)之間、以及監(jiān)控系統(tǒng)與 Inter 之間的信息集成， OPC 作為連接件，按一套 標(biāo)準(zhǔn)的 COM 對象、方法和屬性，提供了方便的信息流通和交換。無論是管理系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)，無論是 PLC 上還是 DCS，或者是 FCS，都可以通過 OPC快速可靠地彼此交換信息。換句話說， OPC 是整個企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口規(guī)范，所以， OPC 提升了控制系統(tǒng)的功能，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的功能，提高了企業(yè)管理的水平。 OPC 規(guī)范提供了兩種 COM 組件之間連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化接口 [17]:OPC 定制接口 (OPC Custom interfaces)和 OPC 自動化接口 (OPCAutomation interfaces)。通過OPC 接口，各 OPC 客戶 端與 OPC 服務(wù)器之間形成即插即用的鏈接關(guān)系， OPC服務(wù)器組件提供一個標(biāo)準(zhǔn)接口給 OPC 的對象，并且通過這此接口進(jìn)行管理 ,客戶通過 COM 提供的 API 創(chuàng)建和管理服務(wù)器，通過接口方法訪問服務(wù)器中的數(shù)據(jù)對象。 OPC 服務(wù)器由 3 類對象組成，包括服務(wù)器 ( server)、組 (group)和數(shù)據(jù)項 ( item)，3 種層次的對象的關(guān)系如圖 31 所示。 OPC 服務(wù)器對象擁有服務(wù)器的所有信息，同時也是組對象的容器，組對象 OPC 項擁有本組的所有信息，同時包含并在邏輯上組織了 OPC 數(shù)據(jù)項，它提供了客戶組織數(shù)據(jù)的一種方法，客戶可以對之進(jìn)行讀和寫 ,還可以設(shè)置客戶端的數(shù)據(jù)更新速率。 OPC 數(shù)據(jù)項是服務(wù)器定義的對象，本科畢業(yè)設(shè)計 38 OPC 客戶對設(shè)備寄存器