力控组态软件设计实例.docx

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力控组态软件设计实例

XXX学院

基于力控组态软件的

尿素生产监控设计

院（系）：

专业班级：

姓名：

学号：

2013年7月17日

摘要

组态软件，又称组态监控软件系统软件。

译自英文SCADA,即SupervisoryControlandDataAcquisition（数据采集与监视控制）。

它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。

它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。

在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。

通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。

其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。

三维力控软件的监控设计在成本、开放性、灵活性、功能和界面等方面给用户提供了最佳的控制系统解决方案。

本文介绍了基于力控软件的加热反应炉自动控制监控设计，使用了力控软件提供的基于力控软件的SIMULATOR仿真驱动。

关键词：

组态软件；力控；数据采集；过程监控

第一章尿素生产的监控组态设计

1.1系统概述

北京三维力控科技有限公司（以下简称力控科技）是专业从事自主知识产权的企业信息化与自动化监控平台研发与服务的高新技术软件企业，是中国知名的工业IT软件厂商，力控科技的系列自动化软件可以为企业生产信息化提供“管控一体化”的整体解决方案，为企业MES系统提供核心实时和历史数据“引擎”平台，力控科技很早就深刻地认识到：

软件是自动化系统的核心与灵魂，并在自动化系统核心软件领域耕耘10余年，不断的研发新技术、推出新产品，力控科技以成为工业自动化领域中中国的西门子、中国的ABB为使命。

该系统使用的是ForceControlV6.0监控组态软件，力控监控组态软件基本的程序和组件包括：

工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件等。

组态软件的设计思想是面向对象（ObjectOriented）的思想，它模拟控制工程师在控制过程中的思路，围绕被控对象及控制系统的要求构造“对象”，从而生成适用于不同应用系统的用户程序。

组态软件的原理是将系统软件的基本部分和工具固定，而将与应用有关的部分变成数据文件，这些数据文件由组态工具在屏幕上编辑而成。

组态软件具有通用性强、灵活性好和良好的通用性等特点，其画面丰富、操作简单，及多种功能于一体。

1.2系统要求

1.2.1实习要求

该系统要求利用厦门宇电智能仪表并结合力控组态相关知识设计尿素生产的温度及压力监控的上位机界面，并实现报警，历史曲线，实时曲线，专家报表等基本功能。

1.2.2生产要求

在通常采用的生产工艺中，净化的合成补充气压缩后在合成回路内加至循环气中，然后混合气通过合成回路中的用水和冰机致冷的热交换器，在那里本次循环通过催化床层所生成的氨被冷凝。

冷凝的液氨用来洗涤新鲜的补充气，脱除残存的微量的水和二氧化碳。

基本不含氧化物的循环气，通过与来自合成塔的热气体进行热交换而重新加热，然后进入合成塔的催化床层。

尿素合成塔是一个大的连续生产的高压釜，在其中压缩的二氧化碳和被加热的液氨在19.2至27.3兆帕和180至195摄氏度下反应。

反应物化合生成尿素和氨基甲酸铵。

1.3系统设计

1.3.1实验仪器

传感检测实验台一个，RS-232/RS-485UT-201商业级袖珍型接口转换器一个，YLXN-01型虚拟仪器技术实验箱一个，压力传感器模块一个，AI系列人工智能调节器一个，PC机一台，力控组态软件一套，导线若干

1.3.2AI调节器参数设计

1.3.2.1压力参数

0—5V对应0—300MPa

HIAL=280

DIL=0DIH=100

OPL=10OPH=100

1.3.2.1温度参数

0—5V对应0—100℃

HIAL=80

DIL=0DIH=100

OPL=0OPH=100

1.3.3上位机组态

1.3.3.1编辑上位机监控界面

根据控制系统的工艺流程建立上位机组态界面，尿素生产监控的主界面如图所示。

图一：

尿素合成塔监控界面

1.3.3.2定义外设I/O连接，选择系统的通讯方式

根据系统的网络结构，进行系统的I/O设备连接。

系统采用力控软件提供的SIMULATOR仿真驱动，系统I/O设备连接如图所示。

设备组态：

智能仪表——宇电仪器——调节器AI——518/708/808

图二：

系统I/O设备连接

1.3.2.3定义数据库变量，进行I/O数据连接

在力控数据库中建立变量如表所示，然后将力控的变量与PLC1的各地址进行I/O数据连接。

表一：

变量表

1.3.3.4建立智能仪表连接

根据实际控制要求连接相应的智能仪表。

1.3.3.5报警界面

根据控制要求需要对反应炉的物位，温度，压力等数据进行实时监控，需要对产生报警的点能够进行饱经查询，界面如图所示。

图三：

报警界面

1.3.3.6实时趋势曲线

图四：

实时趋势曲线界面

1.3.3.7历史趋势曲线

图五：

历史趋势曲线界面

1.3.3.8专家报表

图六：

专家报表界面

第二章尿素合成塔的运行监控

2.1尿素合成塔温度监控

图七：

温度监控上位机运行界面

图八：

温度监控报警界面

图九：

温度控制实时曲线界面