【正文】 各種助凝劑、凝聚劑液位測量 液位計應(yīng)用場合極不相同，因而種類也繁多。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，維護成本低，對于相關(guān)的工程應(yīng)用具有一定的價值 。 系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù) 輸入 、動態(tài)數(shù)據(jù)顯示和現(xiàn)場設(shè)備的實時監(jiān)控 、 調(diào)試和運行。利用建立工程、設(shè)備變量定義、畫面繪制、動畫鏈接、及命令語言的編寫，完成組態(tài)王的軟件設(shè)計。 本設(shè)計利用組態(tài)王與磁翻板結(jié)合，對酸堿罐液位控制進行仿真 。 主要參考文獻： 1. 穆亞輝 .組態(tài)王軟件實用技術(shù) .鄭州：黃河水利出版社， . 2. 汪志峰 .工控組態(tài)軟件 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. 3. 金以慧 .過程控制 [M]. 清華大學(xué)出版， 1993. 4. 嚴盈富 .監(jiān)控組態(tài)軟件與 PLC 入門 [M].北京：人民郵電出版社， 2020. 5. 覃貴禮 .組態(tài)軟件控制技術(shù) [M].北京：北京理工大學(xué)出版社， 2020. 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 班 學(xué)生 要求設(shè)計（論文）工作起止日期 2020 年 3 月 —2020 年 6 月 指導(dǎo)教師簽 字 日期 教研室主任審查簽字 日期 系 主 任 批 準 簽 字 日期 I 組態(tài)軟件的酸堿罐液位檢測軟件設(shè)計 摘 要 目前，發(fā)電系統(tǒng)中，對于工業(yè)用濃酸、濃堿液罐內(nèi)的液位大都采用超聲波液位計和磁翻板結(jié)合進行液位測量。 報警畫面，實時、歷史曲線及報表數(shù)據(jù)結(jié)果的表格繪制。 完成硬件電路的設(shè)計。 第 2 頁 英文資料翻譯，自行安排。 4 月上旬 ——5 月下旬：完成組態(tài)王軟件控制的主畫面及各種曲線的設(shè)計。 3 月中旬 ——3 月下旬：學(xué)習(xí)《組態(tài)王軟件實用技術(shù)》。各畫面間能實現(xiàn)靈活切換，所以畫面都能實現(xiàn)動畫效果或數(shù)據(jù)或曲線顯示。該系列的液位計可以做到高密封，防泄漏和適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場合。該種液位儀具有精度高、環(huán)境適應(yīng)性強、安裝方便等特點。 最初的酸堿液位測量采用 雷達測量液位 的原理，但在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，由于強酸強堿的高揮發(fā)性，罐內(nèi)長期被濃霧籠罩， 雷達探頭也被酸霧籠罩， 很難精確測量液面的 高度。 太 原 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù) 書 第 1 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 組態(tài)軟件的酸堿罐液位檢測軟件設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）選題目的意義及要求： 本論文選題 的目的、意義 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，液位測量幾乎遍及生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)。在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，不但對液位測量精度要求高，還需要測量儀表很好的適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的特殊環(huán)境，例如高溫、高壓、強腐蝕性的場所等。經(jīng)過不斷地改進技術(shù)，發(fā)現(xiàn)基于組態(tài)王控制的磁翻板液位計可以很好地完成測量任務(wù)。磁翻板液位計儀表可用于各種塔、罐、槽、球型容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測。 本論文選題 的要求 完成一個液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，（對象自己定）要求有流程圖畫面，報警畫面，歷史曲線，實時曲線，報表畫面。 畢業(yè)設(shè)計進度安排： 3 月上旬 ——3 月中 旬：網(wǎng)上查找有關(guān)論文和期刊并學(xué)習(xí)，制定開題報告，統(tǒng)籌安排一學(xué)期的計劃。 3 月下旬 ——4 月上旬：整理學(xué)習(xí)收集的資料，形成初步設(shè)計方案。 6 月初 ——6 月 10 日：畢業(yè)論文寫作。 畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容： 熟悉組態(tài)王軟件，熟練使用組態(tài)軟件的常用工具。 完成組態(tài)工程測酸堿罐液位的主畫面、各曲線及報警 畫面設(shè)計。 學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件（論文）： 畢業(yè)設(shè)計一份，必要的插圖、附圖、表若干 外文 10000 字符的翻譯，根據(jù)太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論撰寫規(guī)范要求完成。但安裝在罐頂部的超聲波探頭很容易被酸霧或堿霧堵塞，影響了測量精度 ,需要工作人員定期對超聲波探頭進行清洗。 利用 組態(tài)王監(jiān)控界面設(shè)計 ，酸堿罐液位的控制作為過程控制的一種，制作一個液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。其中有反應(yīng)圖畫面，歷史曲線，實時曲線，報警畫面，報表畫面，各畫面間能實現(xiàn)靈活切換，所以畫面都能實現(xiàn)動畫效果或數(shù)據(jù)或曲線顯示。該系統(tǒng)工藝流程顯示直觀 ， 人機界面友好，易于操作。 關(guān)鍵詞 ： 組態(tài)王；測量精度；酸堿罐液位控制。目前主要包括壓力式、差壓式、浮子鋼帶式、電容式、阻抗式、電位差式、機械式等多種方法。隨著技術(shù)發(fā)展，磁致伸縮式、超聲波式和射頻導(dǎo)納式液位計的用量將會迅速增加，壓力（差壓）式液位計比例會有所下降。上個世紀九十年代以來，雷達液位計進入市場，由于其精度較高，可靠性也高，使用方便，因此在罐區(qū)中用量迅速增加，成為近十年罐區(qū)液 位首選儀表。對于非接觸式液位測量可選用 超聲波 或雷達液位計。而在熱電廠酸堿罐中，探頭可能會被濃酸或者濃堿的酸霧堿霧堵塞，造成測量精度下降。該種液位儀具有精度高、環(huán)境適應(yīng)性強、安裝方便等特點。整個變換器封閉在不銹鋼管內(nèi)，和測量介質(zhì)非接觸，傳感器工作可靠，壽命長。 安全性好：防爆性能高，本安防爆，使用安全，特別適合對化工原料和易燃液體的測量。 便于系統(tǒng)自動化工作：標準輸出信號，便于微機對信號進行處理，容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作， 提高整個測量系統(tǒng)的自動化程度。目前主要包括壓力式、差壓式、浮子鋼帶式、電容式、阻抗式、電位差式、機械式等多種方法。這除了其自身性價比還有一定的優(yōu)勢外，還有設(shè)計和應(yīng)用的習(xí)慣問題。隨著技術(shù)發(fā)展，磁致伸縮式、超聲波式和射頻導(dǎo)納式液位計的用量將會迅速增加，壓力（差壓）式液位計比例會有所下降。罐區(qū)儲罐由于其容積很大，要求液位計精度很高，過去大多用浮子鋼帶式液位計，伺服式和靜壓式也有一定應(yīng)用量。浮子鋼帶式液位計安裝復(fù)雜，可靠性也低；靜壓式液位計受介質(zhì)密度和溫度影響很大，為消除這些影響，一套完善的靜壓測量系統(tǒng)其價格也很高；伺服式液位計精度較高，但由于其有機械傳動機構(gòu)，不可避免帶來磨損問題，同時價格也偏高。近幾年磁致伸縮式液位計異軍突起，由于其高精度、高穩(wěn)定、高可靠及長壽命而更適于罐區(qū)儲罐液位測量，應(yīng)用量也必將迅速增加，逐漸會和雷達式液位計平分秋色。超聲波物位計精度略低些，但其安裝簡單價格適中，因此，也會在罐區(qū)中有一席之地。這是最簡單實用而且經(jīng)濟的方法，但此種方 法需要計算液位遷移量，比較麻煩。對于一些測量范圍比較大同時精度要求又較高的儲罐測量，磁致伸縮液位計有非常大的優(yōu)勢。對于非接觸式液位測量可選用超聲波或雷達液位計。總之，罐區(qū)液位選項遵循的原則是在罐體上 的儀表開孔應(yīng)盡量少。 鋼帶浮子式是二十世紀 30 年代，國外率先研制和使用的，至今早已淘汰，在國內(nèi)有些場合還在使用。這類傳感器的主要缺點是機械摩擦影響計量精度，精度一般在177。隨著 3 對計量精度要求的不斷提高，出現(xiàn)了伺 服式液位傳感器。浮球 浮筒式也是利用浮力原理設(shè)計而成的，測量精度也較低，約在177。從上個世紀 70 年代起，美、日、德開始廣泛使用靜壓式液位傳感器。利用壓力傳感器測量容器內(nèi)液體的靜壓力，根據(jù)容器的幾何參數(shù)，由計算機或其它相應(yīng)的二次儀表計算出容積或液位。更無法在形狀不規(guī)則容器、油水混合物以及密度分層的液體中使用。電容式液位傳感器是二十世紀末發(fā)展起來的一種新型傳感器，利用空氣和液體作電容兩極板間的電介質(zhì)，用電子學(xué)方法測量電容值，從而探知液位高度。缺點是要求液體具有相同的、穩(wěn)定的介電常數(shù)，需要溫度補償。 雷達式液位傳感器，超聲波液位傳感器，光纖液位傳感器等都是 20 世紀末出現(xiàn)的。傳感器不和被測介質(zhì)接觸，不受被測 介質(zhì)影響，也不影響被測介質(zhì)，故而適應(yīng)范圍廣泛。不過，這些液位傳感器成本昂貴以及適用范圍的局限，都在一定程度上限制了其發(fā)展及應(yīng)用。光纖液位計在塵霧環(huán)境下使用不太穩(wěn)定，易造成傳感鏡片的污染。高精度雷達液位計的精度可達 %，但成本非常高 液位傳感器國內(nèi)發(fā)展概況 在我國， 80 年代主要是使用鋼帶浮子液位傳感器。具有精度較高，維護量小，現(xiàn)場指示清楚，價格便宜等特點得到了廣泛應(yīng)用。 2mm，與其它鋼帶式液位計一樣，由濕度變化導(dǎo)致鋼帶長度和儲罐高度的變化，仍將對液位測量帶來一定的附加誤差，需要進行數(shù)據(jù)處理和誤差補償。磁致伸縮液位傳感器是利用磁致伸縮效應(yīng)以及磁致伸縮逆效應(yīng)原理設(shè)計而成的。而國內(nèi)在 20 世紀 90 年代也開始自行研究和試制，目前市場上己經(jīng)有少量的國內(nèi)產(chǎn)品 液位測量的解決方法 基于組態(tài)王控制的磁翻板液位計可以很好地完成測量任務(wù)。因此，廣泛應(yīng)用于石油、化工等 液位測量領(lǐng)域，并逐漸取代了其它傳統(tǒng)的傳感器，成為液位測量中的精品，其優(yōu)點表現(xiàn)在： 可靠性 強：由于磁致伸縮液位計采用波導(dǎo)原理，無機械可動部分，故無摩擦，無磨損。 4 精度高：由于磁致伸縮液位計用波導(dǎo)脈沖工作，工作中通過測量起始脈沖和終止脈沖的時間來確定被測位移量，因此測量精度高，分辨率優(yōu)于 %FS，這是用其它傳感器難以達到的精度。測量時 無需開啟罐蓋，避免人工測量所存在的不安全性。 便于系統(tǒng)自動化工作：磁致伸縮液位計的二次儀表采用標準輸出信號，便于微機對信號進行處理，容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，提高整個測量系統(tǒng)的自動化程度。在磁致伸縮液位計的傳感器測 桿外配有一浮子，此浮子可以沿測桿隨液位的變化而上下移動。當脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場相遇時，浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)波脈沖，這個脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機構(gòu)檢出。 磁致伸縮液位計的技術(shù)優(yōu)勢：磁致伸縮液位計適合于高精度要求的清潔液位的液位測量，精度達到 1mm，最新 產(chǎn)品 精度已經(jīng)可以達到 。防爆型設(shè)計，適合危險場合，智能電子線路設(shè)計可計算出容積量；唯一可動部件為浮子，維護量極低。組態(tài)王是運行于 Microsoft Windows 98/2020/NT 中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線程、 COM 組件等新技術(shù)，實現(xiàn)了實時多任務(wù)，軟件運行可靠。趨勢曲線、工程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。連通器一側(cè)安裝磁翻板，利用磁翻板記錄罐內(nèi)液面的高度，當 液面 到達后磁翻板為紅色，反之為藍色，如此便可用肉眼觀測到罐內(nèi)液面高度。為此，在磁翻板一側(cè)利用磁致伸縮傳感器將翻板信號轉(zhuǎn)化為電流脈沖信號，通過信號線傳入控制機房，得到各種數(shù)據(jù)。儲存罐接有一連通器，連通器外側(cè)附有一磁翻板液位計，利用磁翻板液位計進行液位的測量，之后將測量信號傳入計數(shù)器，再通過總線進入單片機及控制室。 安裝 在浮子旁的翻板是薄導(dǎo)磁金屬片 (有的是圓柱的 )制成的。磁性浮子升降時帶動翻板繞軸翻轉(zhuǎn)，浮子以上的翻板是一種顏色 (如藍色 )，浮子以下的翻板為另一種顏色 (如紅色 )，通過觀察外面的顏色可知道液位的高低 圖 1 2磁翻板液位計原理圖 6 軟件設(shè)計 設(shè)備的配置 本實驗使用的是本機電腦模擬故采用系統(tǒng)自帶的 PLC 模擬系統(tǒng)：亞控仿真 PLC 芯片。 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量 在動態(tài)鏈接之前首 先要定義程序中用到的變量，在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中定義 I/O 變量、內(nèi)存變量和中間變量，數(shù)據(jù)是用來描述工控對象的屬性，組態(tài)王定義的各種變量組成數(shù)據(jù)庫。用來相互控制和計算酸堿罐液面及判斷水量溢出等問題。 設(shè)計圖形界面 圖形界面用來模擬現(xiàn)場的具體工作情況，而本系統(tǒng)設(shè)計的界面用來仿真液位運行的畫面。使整個系統(tǒng)操作人性化，內(nèi)容豐富化。 運行和調(diào)試 調(diào)試過程 主要 是檢查系統(tǒng)是否可以實現(xiàn)酸堿罐液位仿真圖形界面與按鈕間的雙向控制。 總體設(shè)計 在酸堿罐罐底開口，接入磁翻板液位計，液位計連接信號測量系統(tǒng)。 7 2 組態(tài)王簡介 組態(tài)王的定義 組態(tài)王開發(fā) 監(jiān)控系統(tǒng) 軟件 ，是新型的工業(yè) 自動控制系統(tǒng) ，它以標準的 工業(yè)計算機 軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫（ KingHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化 的結(jié)果。組態(tài)王 提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡單易用的接口；該款產(chǎn)品的歷史 曲線 、報表及 Web 發(fā)布功能進行了大幅提升與改進， 軟件 的功能性和可用性有了很大的提高。此外，還可以實現(xiàn)值的行列統(tǒng)計功能。 組態(tài)王集成了對 KingHistorian 的支持，且支持數(shù)據(jù)同時存儲到組態(tài)王歷史庫和工業(yè)庫，極大地提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲能力，能夠更好地滿足大點數(shù)用戶對存儲容量和存儲速度的要求。具有單個服務(wù)器支持高達 100 萬點、 256 個并發(fā)客戶同時存儲和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個 變量超過20,000 條記錄的強大功能。 組態(tài)王的特點 組態(tài)王軟件經(jīng)過八年開發(fā)，五年的各種突發(fā)環(huán)境的真實考驗，兩萬五千余例工程（鋼鐵，化工， 電力 ，國屬糧庫，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現(xiàn)場運行（包括 中華世紀壇 國家標志性工程），現(xiàn)已成為國內(nèi)組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國內(nèi)組態(tài)軟件應(yīng)用于國防，航空航天等重大領(lǐng) ， 組態(tài)王具有如下十大特點： 工程管理 ： 對于系統(tǒng)集成商和用戶來說，一個系統(tǒng)開發(fā)人 員可能