【正文】 這四年以來(lái)，我們共同度過(guò)了最難忘的歲月，在這即將分離的時(shí)刻，我祝愿同學(xué)們前程似錦，一帆風(fēng)順!在我的論文完成之際，我還要對(duì)關(guān)心和幫助過(guò)我的人致以衷心的感謝：感謝我的家人和朋友對(duì)一直以來(lái)對(duì)我默默的支持。感謝06電氣班所有的兄弟姐妹，他們是我的同學(xué)，更是我的益友。本次設(shè)計(jì)我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)、良好的教學(xué)素養(yǎng)以及對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活上無(wú)微不至的關(guān)懷，都使我深受感動(dòng)，也是我一生學(xué)習(xí)的榜樣。(5) 環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器等部件的國(guó)產(chǎn)化。(3) 基于互聯(lián)網(wǎng)的全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)。本文在此方面僅僅進(jìn)行了一些探索性工作由于時(shí)間等方面的限制系統(tǒng)的許多功能還有待進(jìn)一步完善和提高從我國(guó)的國(guó)情出發(fā)本文認(rèn)為在環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展等方面今后的主要研究工作包括：(1) 廣泛適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)要求的數(shù)據(jù)采集處理及系統(tǒng)控制的開發(fā)，包括基于PLC的采集與控制。軟件設(shè)計(jì)中采用組態(tài)軟件MCGS，使系統(tǒng)具有清新友好操作方便的圖形用戶界面，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換、保存以及圖形顯示、打印、報(bào)警等功能。(4)系統(tǒng)的硬件部分主要是PLC?？蓽y(cè)試煙氣中污染物濃度、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流量、煙氣氧量等參數(shù)。本文的主要研究工作和研究結(jié)果歸納如下：(1)分析了國(guó)內(nèi)外煙氣監(jiān)測(cè)技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，在分析比較各種煙氣監(jiān)測(cè)方法的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍等基礎(chǔ)上，確定了本文設(shè)計(jì)的火電廠煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用直接采樣法。在此基礎(chǔ)上研究開發(fā)了一套火電廠煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表系統(tǒng)能定時(shí)自動(dòng)生成各時(shí)間段的數(shù)據(jù)報(bào)表和圖表，用戶可在“報(bào)表”子菜單中隨時(shí)調(diào)用和打印小時(shí)報(bào)表/圖表、日?qǐng)?bào)表/圖表、月報(bào)表/圖表、年報(bào)表/圖表校正報(bào)表，也可通過(guò)設(shè)置讓系統(tǒng)自動(dòng)打印小時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表。棒狀圖()中同時(shí)給出了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的單條記錄。 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線顯示界面實(shí)時(shí)曲線放大圖系統(tǒng)報(bào)警顯示界面設(shè)計(jì)（）本界面主要顯示各參數(shù)實(shí)時(shí)報(bào)警信息，分為上限報(bào)警和下限報(bào)警。該界面中顯示壓力、溫度參數(shù)的實(shí)時(shí)變化。用戶控制界面用于系統(tǒng)控制和管理，通過(guò)表格、曲線、棒圖等多種形式顯示監(jiān)測(cè)變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、變化趨勢(shì)、設(shè)備狀態(tài)及歷史報(bào)表和圖表，提供系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、通道參數(shù)設(shè)置、控制時(shí)序設(shè)置、報(bào)表圖表打印、系統(tǒng)報(bào)警等多種功能。(4) 當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限時(shí)，煙氣流速變化率超限時(shí)，或工作狀正常時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。文件大小取決于用戶設(shè)置的保存天數(shù)。為滿足火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)的要求CEMS系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要功能有：(1) 實(shí)時(shí)采集和處理來(lái)自各監(jiān)測(cè)儀器和傳感器的數(shù)據(jù)，通過(guò)表格、曲線、棒圖等多種形式顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、變化趨勢(shì)和設(shè)備狀態(tài)。本系統(tǒng)中三菱PLC通信參數(shù)如下：波特率9600，2位停止位，偶校驗(yàn)，7位數(shù)據(jù)位。三菱PLC必須掛接在串口父設(shè)備下，串口父設(shè)備用來(lái)設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)的屬性，系統(tǒng)就可對(duì)這一設(shè)備進(jìn)行操作。每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都是一個(gè)COM對(duì)象，這種方式使通訊程序和MCGS構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠達(dá)到很大的規(guī)模。主畫面的設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線界面設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)棒狀圖界面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在線顯示界面設(shè)計(jì)報(bào)警顯示界面設(shè)計(jì) MCGS與PLC通信的實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件MCGS把PLC（下位機(jī)）看作是外部設(shè)備，在開發(fā)過(guò)程中根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾就瓿蛇B接過(guò)程。通過(guò)動(dòng)畫連接，用戶可以將某個(gè)對(duì)象連接到某一個(gè)變量上，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的閃爍、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，MCGS組態(tài)軟件提供了多種動(dòng)畫連接方式，一個(gè)對(duì)象可以同時(shí)定義多個(gè)連接，組合成復(fù)雜的效果，以便滿足實(shí)際工程中任意動(dòng)畫顯示的需要同時(shí)也可以通過(guò)編程進(jìn)行動(dòng)畫組合。MCGS組態(tài)軟件的長(zhǎng)處在于模擬工作現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫界面，它提供了豐富的圖庫(kù)和功能強(qiáng)大的工具箱，在其開發(fā)系統(tǒng)中，界面上的每一個(gè)元素都被視為一個(gè)對(duì)象，可以由用戶操縱。建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)變量的過(guò)程。設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；由用戶窗口組成的圖形對(duì)象，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立連接關(guān)系，以動(dòng)畫形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運(yùn)行策略通過(guò)策略構(gòu)件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是MCGS系統(tǒng)的核心，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心。由MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)，完成不同的工作。運(yùn)行環(huán)境必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)一起作為一個(gè)整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。MCGS的主要特點(diǎn)和基本功能如下：◆簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面；豐富、生動(dòng)的多媒體畫面；◆實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能；◆開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能；◆完善的安全機(jī)制；強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能；多樣化的報(bào)警功能；◆實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶分步組態(tài)提供極大方便；◆支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無(wú)關(guān)”；◆方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程；◆良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性；◆用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高；◆設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便；◆實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理；MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。北京昆侖通態(tài)公司開發(fā)的MCGS組態(tài)軟件吸收了國(guó)外組態(tài)軟件的很多優(yōu)秀成分，并采用了當(dāng)今較為先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，在很多方面可以與國(guó)外的組態(tài)軟件媲美。國(guó)外組態(tài)產(chǎn)品如美國(guó)Intellution公司的FIX系列產(chǎn)品，INTOUCH，澳大利亞CIT(悉亞特)公司的Citect產(chǎn)品，PPCSOFT公司的WINZCON等等，功能普遍較為強(qiáng)大，也十分成熟，但價(jià)格較高。組態(tài)軟件是集散控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，可以與不同廠家生產(chǎn)的PLC組成DCS控制系統(tǒng)，解決了以往工業(yè)監(jiān)控軟件編寫工作量大、可靠性低、通用性差等問(wèn)題，為整個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用注入了新的活力。它是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法。因此，實(shí)現(xiàn)PLC計(jì)算機(jī)通信的接口電路，必須將RS422標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成RS232標(biāo)準(zhǔn)。它通過(guò)平衡發(fā)送器和差動(dòng)接受器將邏輯電平和電位差之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換（+2V表示“0”，2V表示“1”）。兩者比較如下：RS232采用單端接收器和單端發(fā)送器，只用一根信號(hào)線來(lái)傳送信息，并且根據(jù)該信號(hào)線上電平相對(duì)于公共的信號(hào)地電平的大小來(lái)決定邏輯的“1”（3~15V）和“0”（+3~+15V）。 PLC與計(jì)算機(jī)的硬件連接下面是利用標(biāo)準(zhǔn)通信口實(shí)現(xiàn)PC與PLC的通信。，實(shí)現(xiàn)PC與PLC的通信。目前PC與PLC互聯(lián)通信方式主要有以下幾種：，構(gòu)成特定公司產(chǎn)品的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)其通信協(xié)議不公開。M0得電，F(xiàn)M1（閥門關(guān)閉）得電置1，接通閥門關(guān)閉通路；當(dāng)閥門關(guān)閉至觸合關(guān)位行程開關(guān)X15，停止關(guān)閉，短時(shí)延時(shí)T6（2秒），計(jì)時(shí)時(shí)間到，Y10（吹掃系統(tǒng)）得電置1，開始吹掃；延時(shí)T7（30秒），計(jì)時(shí)時(shí)間到，X23動(dòng)作，于是Y10失電置0，停止充氣。本系統(tǒng)的PLC控制程序就是在經(jīng)驗(yàn)法的基礎(chǔ)上，利用順序控制法進(jìn)行設(shè)計(jì)。從這個(gè)角度看，一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的控制過(guò)程是由這樣若干個(gè)步組成的。順序控制法（狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖法）是在順控指令的配合下設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制程序。確定了PLC的程序結(jié)構(gòu)之后，就要編制具體的程序。整個(gè)除灰系統(tǒng)生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，適宜采用模塊程序設(shè)計(jì)。子程序中編制具體任務(wù)的控制程序，最后由主程序調(diào)用的方式把整個(gè)控制程序統(tǒng)管起來(lái)。模塊程序設(shè)計(jì)是根據(jù)工程的特點(diǎn)，把一個(gè)復(fù)雜的控制工程分成多個(gè)比較簡(jiǎn)單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)。線性程序的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分析起來(lái)一目了然。 PLC控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) PLC程序設(shè)計(jì)方法在編寫PLC程序時(shí)，一般有兩種程序結(jié)構(gòu)，即線性結(jié)構(gòu)和模塊結(jié)構(gòu)[20]。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)控制要求，需要測(cè)控的信號(hào)點(diǎn)數(shù)如下為：數(shù)字量輸入8，數(shù)字量輸出15，具體各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的分配，見(jiàn)附錄1。一般以下列公式粗略估算[6]：8=模擬量路數(shù)12整個(gè)除灰系統(tǒng)的被控對(duì)象較多，而控制系統(tǒng)不需要很復(fù)雜的指令系統(tǒng)，但需要接入傳感器的模擬量信號(hào)，另外還需要PLC和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，根據(jù)這些具體的控制要求，可選用適合的PLC以及相關(guān)擴(kuò)展模塊。在設(shè)計(jì)選型時(shí)，不僅要滿足當(dāng)前控制系統(tǒng)的要求，還要考慮到以后生產(chǎn)工藝的可能變化及可靠性的要求，I/O點(diǎn)數(shù)一般預(yù)留10%到15%的余量。 PLC的選擇PLC作為系統(tǒng)“直接控制級(jí)”的主要設(shè)備，它的性能配置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）以及測(cè)量、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，完成對(duì)設(shè)備的直接控制。個(gè)人計(jì)算機(jī)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，可配備多種高級(jí)語(yǔ)言，另外Microsoft中文Windows XP操作系統(tǒng)提供了優(yōu)良的軟件平臺(tái)，能夠開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)，特別是動(dòng)態(tài)畫面顯示等。同樣，取樣探頭和流量計(jì)探頭工作一段時(shí)間后，探頭可能會(huì)被積灰堵住，PLC可以定時(shí)控制或手動(dòng)請(qǐng)求探頭的反吹操作。分析儀器工作一段時(shí)間后，儀器會(huì)發(fā)生漂移，如果不對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)量的結(jié)果的偏差可能比較大，也就不能真實(shí)反應(yīng)煙氣排放的實(shí)際情況。煙道上流量計(jì)探頭測(cè)出的煙氣的動(dòng)壓和靜壓，以及通過(guò)熱電偶測(cè)量的溫度和濁度儀測(cè)得的濁度，有上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，一般都是通過(guò)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，然后將數(shù)據(jù)傳送給工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。為保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的連貫性、一致性和完整性。CEMS系統(tǒng)必須能夠24小時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)煙氣中煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳濃度和排放總量等。泵抽取煙氣通安裝在煙道外加熱機(jī)箱中的內(nèi)過(guò)濾器，通常用另一臺(tái)隔膜泵把經(jīng)過(guò)的樣氣抽入分析儀中。噴射速度增加，真空度也會(huì)增加，常將過(guò)濾的工廠壓縮空氣或壓縮鋼瓶氣作為高速氣體。射流泵(也稱噴射泵或空氣吸入器)，是利用采樣系統(tǒng)抽真空，產(chǎn)生貝努里(Bernoulli)效應(yīng)。因?yàn)橹挥斜们?、隔膜和閥與氣體接觸，故被氣體污染的能性將減至最小。隔膜圓形，由軟金屬片、特氟隆、聚氨酯和其它合成橡膠制成。它們?cè)谂欧旁礈y(cè)中應(yīng)用最為普遍。泵的能力應(yīng)滿足分析儀對(duì)抽氣量的要求，不漏氣，不會(huì)因潤(rùn)滑油而污染。在采樣式系統(tǒng)中，最常見(jiàn)的是冷凝系統(tǒng)和干燥器，與預(yù)計(jì)的采樣流速和煙氣的含濕量相匹配，能快速的從氣流中分離凝水，減少濕氣與干氣的接觸。煙氣受冷超過(guò)露點(diǎn)(空氣被飽和時(shí)的溫度)時(shí)就會(huì)引起濕氣冷凝。氣體流過(guò)采樣管的時(shí)間取決于采樣管的直徑、長(zhǎng)度和流速。采樣管的長(zhǎng)度離安裝在煙道上的系統(tǒng)不少于23英尺(6191cm)，但最常見(jiàn)的長(zhǎng)度為100 250英尺( )。而較低的稀釋比，如50:1到150:1將有效的保證較高的精確度和較少的維護(hù)量。為了使連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)順利的運(yùn)行，需要確保采樣管線中的煙氣不會(huì)結(jié)露。使用反吹系統(tǒng)時(shí)，必須注意防止反吹氣體冷卻探頭，造成酸和其它氣體冷凝。為了減少堵塞，采用高壓氣體，即工廠的壓縮空氣的空氣，與正常氣流流向相反的方向反吹過(guò)濾器。m粒徑的顆粒物常作為探頭過(guò)濾器[11]。燒結(jié)金屬由微米粒徑的金屬顆粒物在高溫、高壓下壓縮而成，金屬形成的孔隙度與壓力有關(guān)。為減少堵塞，應(yīng)在探頭的一端安裝過(guò)濾器。然而用連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量排放源煙氣，煙氣中不含顆粒物的情況幾乎是沒(méi)有的。CEMS各子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)方法、。CEMS的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中氮氧化物是很重要的一項(xiàng)，若使用磁氣式測(cè)氧法，氮氧化物體積磁化大的特點(diǎn)會(huì)影響含氧量的測(cè)量，故在本論文中采用氧化鋯法進(jìn)行含氧量的監(jiān)測(cè)。對(duì)煙氣含氧量的監(jiān)測(cè)方法有磁氣式測(cè)氧法和氧化鋯法兩種：磁氣式測(cè)氧法基于氧的順磁性原理，即氧分子在磁界被磁化時(shí)產(chǎn)生吸引力的原理，在不考慮體積磁化大的氣體（如NO、NO2）影響或可排除此影響的情況下可使用此法。皮托管面向煙氣方向的一側(cè)產(chǎn)生全壓 P（全），背向煙氣方向的一側(cè)產(chǎn)生靜壓P（靜），二者的壓力差為動(dòng)壓，即P（動(dòng)）=P(全) P(靜) ，而流速V的平方與P(動(dòng))成正比，從壓力計(jì)可讀出P(動(dòng))(即煙氣壓力)，從而