【正文】 最后感謝內蒙古科技大學對我的大力栽培。 然后還要感謝大學期間所有的老師，為我們打下測控專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。我的設計較為復雜煩瑣，但是左鴻飛老師仍然細心地糾正每一點的錯誤。 在這里首先要感謝我的導師左鴻飛老師。因此采用了先進的計算機分散控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)可以對整個生產過程進行自動控制和調節(jié)，根據(jù)不同情況協(xié)調各設備的工作狀況，使各個設備在工藝要求的范圍內正常運行。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)視這些設備的運行狀況，同時對主輔設備進行調節(jié)?？?結本次設計的主要任務是熱電廠鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)設計。按“測試”按鈕，進入“報警信息　瀏覽”。按”確認”按鈕設置完畢。再從“策略工具箱”中選取“報警信息瀏覽”，加到策略行上，單擊鼠標左鍵。如上圖。在“運行策略”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”。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，變“十”后用鼠標拖動到適當位置與大小。1 報警顯示 實時數(shù)據(jù)庫只負責關于報警的判斷、通知和存儲三項工作，而報警產生后所要進行的其它處理操作（即對報警動作的響應），則需要在組態(tài)時實現(xiàn)。在存盤屬性中，選中“自動保存產生的報警信息”。具體當數(shù)據(jù)對象的值或狀態(tài)發(fā)生改變時，實時數(shù)據(jù)庫判斷對應的數(shù)據(jù)對象是否發(fā)生了報警或已產生的報警是否已經結束，并把所產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)設定，把報警信息存入指定的存盤數(shù)據(jù)庫文件中。選中剛創(chuàng)建的“水位控制”用戶窗口，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫制作窗口。 變量名稱變量名稱類型注釋水泵開關型控制調節(jié)閥“啟動”、“停止”的變量調節(jié)閥開關型控制調節(jié)閥“打開”、“關閉”的變量液位數(shù)值型汽包內水位的高度，用來控制汽包內水位的變化液位上限數(shù)值型用來在運行環(huán)境下設定汽包內水位的上限報警值液位下限數(shù)值型用來在運行環(huán)境下設定汽包內水位的下限報警值蒸汽流量數(shù)值型用來在運行環(huán)境下設定出口的蒸汽流量值給水流量數(shù)值型用來在運行環(huán)境下設定水泵出口的給水流量值蒸汽壓力數(shù)值型用來在運行環(huán)境下設定出口的蒸汽壓力值定義數(shù)據(jù)變量的內容主要包括：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)變量存盤相關的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。通過對MCGS組態(tài)軟件的學習，： 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。㈧ 完善的安全機制，允許用戶自由設定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權限。㈥ 龐大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠對工業(yè)現(xiàn)場產生的數(shù)據(jù)以各種方式進行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關現(xiàn)場情況的第一手數(shù)據(jù)。㈣ 支持目前絕大多數(shù)硬件設備，同時可以方便地定制各種設備驅動；此外，獨特的組態(tài)環(huán)境調試功能與靈活的設備操作命令相結合，使硬件設備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。㈡ 巨大的標準圖形庫、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。㈤ 運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。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的整體。在本窗口內配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。㈠ 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、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)結果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。 MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）的兩部分互相獨立，又緊密相關。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農業(yè)自動化、航空航天等領域，經過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。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)絡等功能。[17]MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。其他常見的組態(tài)軟件還有GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut，PCSoft的Wizcon以及國內一些組態(tài)軟件通態(tài)軟件公司的MCGS，也都各有特色。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。⑥ ForceControl（力控）：大慶三維公司的ForceControl（力控）從時間概念上來說，力控也是國內較早就已經出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。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鍵字的腳本語言支持。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，包括一個調試環(huán)境。③ Citech：CiT公司的Citech也是較早進入中國市場的產品。但是，早期的InTouch軟件采用ＤＤＥ方式與驅動程序通信，性能較差，并且提供了OPC支持。下面就對幾種組態(tài)軟件分別進行介紹:① InTouch：Wonderware的InTouch軟件是最早進入我國的組態(tài)軟件。組態(tài)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。在PC技術向工業(yè)控制領域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。在工業(yè)控制技術的不斷發(fā)展和應用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。Control 隨著工業(yè)控制要求的不斷提高,專門用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件應運而生,它是一套功能齊全的組態(tài)生成工具軟件, 可以建立全新的過程測控系統(tǒng)，通用性強,而且系統(tǒng)的執(zhí)行程序代碼部分一般固定不變,為適應不同的應用對象只需改變數(shù)據(jù)實體即可，用于任何監(jiān)控系統(tǒng)。（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)控制計算機系統(tǒng)的軟件功能都靠軟件人員編程實現(xiàn)。AI、AO、DI、DO四類I/O模件是為現(xiàn)場控制站的輸入/輸出信號提供信息通道的專用模件，是DCS中種類最多、在現(xiàn)場控制站中使用數(shù)量最多的模件。⑵ I/O智能處理板。FM171的功能由16路繼電器開關輸出模板、I/O智能處理板和端子模件FM131A共同完成，各部分作用是：⑴ 16路繼電器開關量輸出板，在I/O智能處理板的控制下，“譯碼和讀寫電路”通過I/O擴展總線定時與主控單元傳來的代碼，通過譯碼器把代碼譯成控制信號。它具有16路獨立的輸出通道，向現(xiàn)場輸出DO信號，是MACS系統(tǒng)DO模件之一。在MACS系統(tǒng)中，DO模件型號為FM171?？刂谱g碼和讀數(shù)據(jù)電路的工作，通過譯碼器把相應的代碼譯成控制信號，以實現(xiàn)代碼所要求的操作。對DI信號進行光電隔離和整形，經譯碼和讀數(shù)據(jù)電路，送I/O智能處理板；同時具有過電壓保護功能，防止DI信號過大損壞FM161D。其中通道指示燈共計16個，分別用來表示16個獨立DI通道的狀態(tài)。它具有16 路獨立的輸入通道，處理來自現(xiàn)場的觸點型DI信號，所謂觸點型是指閥門聯(lián)動觸點的開/關、繼電器觸點的斷/閉等開關量。在MACS系統(tǒng)中，DI模件型號為FM161D。最終將DI轉換成主控模件能識別的數(shù)字信號形式。㈣ 開關量輸入模件（DI）將生產過程中有關閥門聯(lián)動觸點的開/關、繼電器觸點的斷/閉、各種限位開關的開/關、電動機的啟動/停止等狀態(tài)信號進行采集和預處理。⑵ I/O智能處理板。FM151具有8路獨立的輸出通道，向現(xiàn)場輸出4～20MA DC信號，是MACS系統(tǒng)的AO 模件之一。后處理包括電壓/電流轉換、D/A轉換、對信號的放大、對負載的補償?shù)?，最終把數(shù)字信號轉換成現(xiàn)場裝置可接受的模擬量信號，用來驅動各種執(zhí)行機構控制生產過程，或為顯示和記錄儀表提供模擬量信號。8路模擬量輸入板、I/O智能處理板與FM131A連接構成完整的FM148A模件。主要完成控制8通道分配器的工作，確定某一時間8通道分配器接通哪一路A/D轉換器的數(shù)字信號，讀相應的數(shù)字信號，通DP總線與主控單元通信。主要完成對現(xiàn)場AI信號的濾波和電壓交換，進行A/D轉換，并由8通道多路分配器對A/D轉換后的數(shù)字進行分配，送I/O智能處理板。其中RDY燈和COM燈是反映FM148A的工作狀態(tài)和通信狀態(tài)的LED燈，兩燈全亮表示正常工作，當模件故障時RDY燈滅，若兩燈都滅表示模件損壞。FM18A是大信號AI模件，它具有8路獨立的輸入通道，處理來自現(xiàn)場的0～10V DC和0～20mA DC模擬量信號。同時AI模件還提供了濾波、隔離、電壓和電流保護等抗干擾及保護措施、自診斷功能。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，并進行預處理。⑤ FB193多功能卡接口。④ FB121 DP主站卡接口。③ CPU卡的接口。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、雙機數(shù)據(jù)備份線接口。② 3個RJ45接口。3孔插座。每按動一次此按鈕，F(xiàn)M811將熱啟動一次。⑩ RST。接通和斷開FM811的供電。冗余網(wǎng)指示燈，若系統(tǒng)冗余網(wǎng)正常，燈亮；反之燈滅?？刂凭W(wǎng)指示燈（黃燈）。B網(wǎng)正常燈亮，反之燈滅。⑥ SNET2。系統(tǒng)A網(wǎng)指示燈（黃燈）。故障燈（紅燈）。表明FM811的運行狀態(tài)。③ RUN。冗余燈（黃燈）。上電后點亮。2 FM811的前面板① POWER。⑥ 電源組件。⑤ 底板。④ 一塊FB121 DP主站卡。③ 三塊以太網(wǎng)卡。② 一塊FB193多功能卡。FM811的核心部件，CPU卡為ISA+PCI的Pentium全長卡，其中ISA是美國IBM公司制定的總線標準；PCI是美國Intel公司指定的局部總線標準；Pentium是Intel公司生產的CPU的芯片型號。在MACS中，現(xiàn)場控制站的主控模件稱主控單元，型號為FM811。根據(jù)被控對象的復制程度，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、運算和復雜程度不同的控制，適用于熱工監(jiān)控的任何控制過程。1 主控模件是I/O模件的上位智能模件，是現(xiàn)場控制站的核心模件。在硬件上主要應考慮如下一些問題：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的運行周期不應大于250ms，同時考慮最小運行周期下控制器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，每個控制器所負擔的任務要盡可能獨立，其輸入、輸出的數(shù)據(jù)也應盡量獨自使用，不同的控制器之間交換的數(shù)據(jù)越少越好；與上層網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通訊要預先計劃，避免重復投資；每個控制柜所接入的電纜數(shù)要預先規(guī)劃，避免擁擠。其前面板裝有LED狀態(tài)顯示燈，利用狀態(tài)顯示燈發(fā)光的不同組合，反映模件的工作狀態(tài)和故障類型。⑶ 高可靠性 DCS的關鍵設備和主要模件都采用了冗余技術，冗余技術是容錯技術的一種。功能軟件模塊是指具有明確的一種或幾種基本的控制功能且能獨立運行的程序段。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。熱電廠的熱工監(jiān)控經歷了單元組合式、組件組裝式、模件組裝式、計算機集中控制、分散控制系統(tǒng)等發(fā)展階段，與其他的熱工監(jiān)控系統(tǒng)相比，分散控制系統(tǒng)除了控制功能分散、顯示管理集中的特點外，主要有四方面的特點：⑴ 硬件的積木化結構 DCS是以“模件化”為設計方法專門生產的標準化結構件和不同功能的標準化模件。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫有兩種典型結構，即分布式數(shù)據(jù)庫和客戶機/服務器結構。數(shù)據(jù)采集及處理是DCS的標準系統(tǒng)之一，它的功能包括實時數(shù)據(jù)的刷新和存儲、歷史數(shù)據(jù)的存儲和檢索、顯示、記錄報表以及性能計算。風扇組件為現(xiàn)場控制站內運行的各種模件降溫，保證各種模件的安全運行。運行組態(tài)的控制方案，執(zhí)行對過程的控制策略，完成從簡單到復雜的各種控制。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)和模件機柜連接，完成操作員站、工程師站和模件柜的數(shù)據(jù)通信。機柜用來支持站內其他部件的安裝，并對站內其它部件起保護作用?，F(xiàn)場控制站:是面向生產過程，能獨立運行的計算機監(jiān)控設備。工程師站（EWS）是一個以個人計算機為基礎的工具性設備，是DCS通信環(huán)路上的重要設備之一，它能直接或遠距離地訪問過程控制系統(tǒng)。操作員站是運行人員和生產過程之間的一個交互窗口。通過服務器，信號向兩個方向傳送：向上傳送經監(jiān)控網(wǎng)絡傳到操作員站等，供運行人員監(jiān)視和控制；向下傳送經系統(tǒng)網(wǎng)絡到達主控單元，再經控制網(wǎng)絡傳到I/O模塊，I/O模塊對信號進行后處理，再輸出到現(xiàn)場執(zhí)行機構，完成控制作用。主控單元是一個微處理器，它按照預定的控制策略對信號進行運算，運算結果通過系統(tǒng)網(wǎng)絡向上傳送到服務器。再輸出到現(xiàn)場執(zhí)行機構，完成控制作用。(a)，I/O模件（此處是輸入模件）對信號預處理，通過I/O擴展總線傳送到多功能處理器。并且系統(tǒng)網(wǎng)絡、主控單元、控制網(wǎng)絡、I/O模件安裝在機柜內，這種機柜被稱為現(xiàn)場控制站。并且通信接口模件、控制通道、多功能處理器、I/O擴展總線和I/O模件安裝在機柜內，共同組成對輸入信號的采集和處理，對現(xiàn)場設備進行監(jiān)控，完成網(wǎng)絡通信等功能，這種機柜