原料加热炉的DCS控制毕业论文设计说明书.doc

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)毕业设计说明书原料加热炉的DCS设计Design of DCS for Raw Material Heating Furnace广东石油化工学院本科毕业设计（论文）诚信承诺保证书本人郑重承诺： 原料加热炉的DCS设计毕业设计 （论文）的内容真实、可靠，是本人在 ？ 指导教师的指导下，独立进行研究所完成。毕业设计（论文）中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。学生签名：2011年月日毕业设计任务书院（系）：计算机与电子信息专业电气自动化技术班级：电气08-2

2、班学生：学号：08033一、毕业设计( 论文) 课题原料加热炉的DCS设计二、毕业设计工作自2011年4 月25 日起至2011 年6 月11 日止三、毕业设计进行地点四、毕业设计 ( 论文 ) 的内容要求设计要求完成如下内容：1、学习 AdvanTrol-Pro软件，掌握软件的使用方法以及控制系统的组态工作流程；2、了解加热炉装置的工艺流程，完成加热炉控制系统的设计，前期包括：系统的构成、卡件布置情况、系统数据测量点数清单、数据分组、系统控制方案的选择、监控画面、报表内容等；3、对原料加热炉控制系统进行硬件组态、软件组态设计、反应物流程图画面设计、实时监控的设计（报警画面、总貌画面、分组画面

3、、调整画面、趋势画面）；4、对设计好的系统进行工艺现场监控软件的模拟仿真；5、按规范要求写出论文说明书；指导教师接受毕业设计任务开始执行日期2011 年 4月 25日学生签名毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外， 不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本

4、人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、 缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下， 学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声

5、明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合

6、运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中

7、 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩：评阅教师：优良中及格（在所选等级前的内画“”）（签名）单位： 不及格

8、（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格

9、 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日摘要详细论述了浙江中控技术股份有限公司AdvanTrol Pro 2. 56组态软件组成与功能的特点，对原料加热炉的DCS进行设计，应用AdvanTrol Pro 2. 56组态软件并且根据原料加热炉的DCS设计的题目要求，对原料加热炉控制系统进行硬件组态、软件组态设计、反应物流程图画面设计、实时监控的设计（报警画面、总貌画面、分组画面、调整画面、趋势画面） ；对设计好的系统进行工艺现

10、场监控软件的模拟仿真。关键词 : DCS组态软件监控过程控制AbstractThe composition and functional features ofAdvanTrol Pro 2. 56 configuration software p rovided by Zhejiang Supcontech Co. , Ltd. aredescribed in detail. The app lication configuration software p latform based onWindows 2000 operationing systemfor automatic contr

11、ol is devel2oped. The system and monitoring software successfully integrated together. Introduced Ad2vanTrol Pro 2. 56 Configurationsoftware control in the processcontrol device to complete system configuration, data services and real-time monitoring function of the successful application examples.

12、Keywords: DCS; Configuration software Hardware configuration; Monitoring software; Process control device;目 录摘要 .1Abstract .I V1 系统软件功能特点 .32 系统软件的构成与功能 .52.1用户授权管理软件 .72.2系统组态软件 .72.2.1主控卡 XP243.92.2.2数据转发卡 .92.2.3各类 IO 卡件 .112.3图形化编程软件 .122.4语言编程软件 .132.5二次计算组态软件 .132.6流程图制作软件 .142.7实时监控软件 .152.8故

13、障诊断软件 .152.9AdvMBL ink 软件与 OPC实时数据服务器软件 .152.10 C S 网络互连功能 .163 实际应用 .193.1项目简介 .193.2控制方案 .193.2.1温度控制回路 .193.2.2压力控制回路 .213.2.3流量控制回路 .223.2.4液位控制回路 .223.3控制站及操作站配置 .233.3.1控制系统组成 .233.3.2操作小组配置 .233.4控制站组态设置 .233.4.1主控制卡 XP243.233.4.2数据转发卡 XP233.253.4.3 IO卡件 .253.4.4 IO点 .273.4.5常规控制方案 .273.5操作小组

14、组态 .283.5.1总貌画面 .293.5.2趋势画面 .313.6系统仿真运行 .343.6.1实时监控软件简介 .34结束语 .38附录一：系统IO 点数列表 .40附录二：流程图.46参考文献.480 引言dvanTrol Pro2 56 软件包是浙 江中 控技术 股份有限公司 ( 简称 中控 ) 基于Windows2000操作系统开发的自动控制应用组态软件平台，AdvanTrol Pro 256 软件包成功将系统硬件组态与监控软件组合在一起，在SUPCON WebField系列集散控制系统 DCS(distributedcontrol system)中完成系统组态、数据服务和实时监控

15、等功能。1 系统软件功能特点AdvanTrol Pro 25 组态软件作为浙江中控技术股份有限公司的新一代组态软件具有以下特点： 采用多任务、多线程， 32 位代码，具有良好的开放性能、系统组态结构清晰、界面操作方便等优点； 报表功能灵活、应用简捷，并具有二次计算能力，实时和历史趋势操作灵活，支持历史数据离线浏览； 强大的报警管理功能，可以分区分级设置； 提基于 API 接口的多种数据访问接口，支持ModBus等常用的通信协议； 在网络策略和数据分组的基础上实现了具有对等 CS模式的操作网络服务，可有效避免 CS模式下由于服务死机而产生的网络瘫痪现象。2 系统软件的构成与功能如图 2-1 所示

16、 AdvanTrol Pro 2 56组态软件包可分成两大部分，一部分为系统组态软件，包括：用户授权管理软件(SCReg)、系统组态软件 (SCKey)、图形化编程软件(SCContro1) 、语言编程软件 (SCLang)、流程图制作软件 (SCDrawEx)、报表制作软件(SCFormEx)、二次计算组态软件 (SCTask) 、Modbus协议外部数据组态软件(AdvMBLink)等；另一部分为系统运行监控软件，包括：实时监控软件(AdvanTro1) 、数据服务软件(AdvRTDC)、数据通信软件 (AdvLink) 、报警记录软件 (Ad vHisAlmSvr) 、趋势记录软件(Ad

17、vHisTrdSvr) 、ModBus数据连接软件 (AdvMBLink) 、OPC数据通信软件(AdvOPCLink)、 OPC服务器软件 (AdvOPCServer)、网络管理和实时数据传输软件(AdvOPNet)、历史数据传输软件 (AdvOPNetHis) 等。图 2-1系统组态软件构架系统组态软件通常安装在工程师站, 各功能软件之间通过对象链接与嵌入技术, 动态地实现模块间各种数据、信息的通信、控制和管理。这部分软件以 SCKey 系统组态软件为核心 , 各模块彼此配合 , 相互协调 , 共同构成了一个全面支持 SUPCON WebFeild系统结构及功能组态的软件平台。系统运行监控

18、软件安装在操作员站和运行的服务器、工程师中, 监控软件构架如图2-2 所示。图 2.2系统监控软件构架2.1 用户授权管理软件在软件中将用户级别共分为观察员、操作员- 、操作员、操作员 +、工程师 - 、工程师、工程师 +、特权 - 、特权、特权 + 10 个层次。不同级别的用户拥有不同的授权设置, 即拥有不同范围的操作权限。对每个用户也可专门指定( 或删除 ) 其某种授权。2.2 系统组态软件SCKey组态软件主要是完成 DCS的系统组态工作。如设置系统网络节点、冗余状况、系统控制周期 ;IO 横块的数量、地址、冗余状况、类型; 设置每个 IO点的类型、处理方法和其他特殊设置 ; 设置监控标

19、准画面信息、常规控制方案组态等。该软件用户界面友好、操作方便 , 充分支持各种控制方案。 SCKey组态软件通过简明的下拉菜单和弹出式对话框建立友好的人机交互界面, 并大量采用 Windows的标准控件 , 使操作保持了一致性,易学易用。该软件采用分类的树状结构管理组态信息, 使用者能够清晰把握系统的组态状况。另外 , SCKey 组态软件还提供了强大的在线帮助功能, 在组态过程中遇到问题, 只须按 F1键或选择菜单中的帮助项, 就可以随时得到帮助提示。2.2.1主控卡 XP243综述：?系统的软硬件核心，协调控制站内部所有的软硬件关系和执行各项控制任务?主要包括： IO处理、控制运算、上下网

20、络通信控制、诊断技术特点：?主从 CPU设计，工业级嵌入式芯片，协同完成各项任务?具有双重冗余的 10M以太网通信接口，和上位机通信；同时通过 1M的SBUS总线管理 IO卡件?灵活支持冗余（ 1：1热备用）和不冗余的工作模式?128个控制回路（ 64个常规 +64个自定义），采样控制速率 100ms5s可选?综合诊断 IO卡件和 IO 通道，具有灵活的报警处理和信号质量码功能?后备锂电池，断电情况下，保证卡件内SRAM中的数据最长 3年不丢失2.2.2数据转发卡数据转发卡 (XP233) 是系统 IO 机笼的核心单元，是主控制卡连接IO 卡件的中间环节功能。?IO 机笼的核心单元，管理IO

21、卡件，驱动 SBUS总线，连接主控卡和IO 卡件?冷端温度采集（用于远程温度集中采集）负责整个IO 单元的冷端温度采集，冷端温度测量元件采用专用的电流环回路温度传感器，可以通过导线将冷端温度测量元件延伸到任意位置处（如现场的中间端子柜），节约热电偶补偿导线。技术特点? 上电时地址冲突检测? 通道自检功能? SBUS总线故障检测功能2.2.3各类 IO 卡件功能：?AD转换?信号调理特点：?全智能化设计?专用的工业级、低功耗、低噪声微控制器?应用隔离技术?智能化自检和故障诊断常用 IO卡件型号卡件名称性能及输入输出点数XP313电流信号输入卡6路输入，可配电，分组隔离，可冗余XP314电压信号输

22、入卡6路输入，分组隔离，可冗余XP316热电阻信号输入卡4路输入，分组隔离，可冗余XP322模拟信号输出卡4路输入，点点隔离，可冗余XP361电平型开关量输入卡8路输入，统一隔离XP362晶体管触点开关量输出卡8路输入，统一隔离XP363触点型开关量输入卡8路输入，统一隔离XP000空卡IO 槽位保护板其他 IO 卡件型号卡件名称性能及输入输出点数XP335脉冲量卡4 路输入XP341位置调整卡二通道XP369SOE卡分辨率可达到 1ms2.3 图形化编程软件图形化编程软件 ( SCControl)是SUPCON WebField系列控制系统用于编制系统控制方案的图形编程工具。按IEC6113

23、123标准设计 , 提供高效的图形编程环境。图形化编程软件集成了 LD编辑器、 FBD编辑器、 SFC编辑器、 ST语言编辑器 , 支持 FBD、SFC、 ST和LD语言。该软件编程方便、 直观 , 具有强大的在线帮助和在线调试功能, 可以利用该软件编写图形化程序实现所设计的控制算法。在系统组态软件( SCKey)中使用自定义控制算法设置可以调用该软件。2.4 语言编程软件语言编程软件 ( SCLang)又叫 SCX语言 , 是 SUP2CONWebField 系列控制站的专用编程语言。 SCX语言属高级语言 , 语法风格类似标准 C语言 , 除了提供类似 C语言的基本元素、表达式外 , 还在

24、控制功能实现方面作了大量扩充。可以利用该软件灵活的编辑环境, 编写程序实现所设计的控制算法。2.5 二次计算组态软件二次计算组态软件( SCTask) 是 AdvanTrol2Pro软件包的重要组成部分之一, 用于组态上位机位号、事件、任务, 建立数据分组分区、历史和报警文件设置、光字牌设置、网络策略设置、数据提取设置等。目的是在SUPCON WebField系列控制系统中实现二次计算功能、提供更丰富的报警内容、支持数据的输入输出、数据组与操作小组绑定等。把控制站的一部分任务由上位机来做, 既提高了控制站的工作速度和效率, 又可提高系统的稳定性。 SCTask具有严谨的定义、强大的表达式分析功

25、能和人性化的操作界面。2.6 流程图制作软件流程图制作软件 ( SCDrawEx )作为 SUPCONWebField系列控制系统软件包的主要组成部分 , 是一个具有良好用户界面的流程图制作软件。它以中文Windows 2000操作系统为平台 , 提供了一个功能完备且简便易用的流程图制作环境。2.7 实时监控软件实时监控软件(AdvanTrol)是控制系统实时监控软件包的重要组成部分, 是基于Windows 2000中文版开发的SUPCONWebField系列控制系统的上位机监控软件, 用户界面友好。其基本功能为 :数据采集和数据管理。 它可以从控制系统或其他智能设备采集数据以及管理数据 ,

26、进行过程监视 ( 图形显示 ) 、控制、报警、报表、数据存档等等。实时监控软件所有的命令都可以转化为形象直观的功能图标, 只须用鼠标单击即可轻而易举地完成操作 , 再加上操作员键盘配合使用, 生产过程实时监控操作更是得心应手, 方便简捷。2.8故障诊断软件故障诊断软件 (AdvDiagnose) 是进行设备调试、性能测试以及故障分析的重要工具。故障诊断软件主要功能包括: 故障诊断、以太网络测试、网络响应测试、节点地址管理、控制回路管理、网络通信监听等。2.9AdvMBL ink 软件与 OPC实时数据服务器软件Modbus数据连接软件 (AdvMBLink) 是连接 Ad2vanTrol 控制

27、系统及与其他设备进行数据连接的软件。它可以与其他支持Modbus串口通信协议的设备进行数据通信, 同时与AdvanTrol 控制系统进行数据交互。软件本身包括了组态与运行两部分。通过对Modbus设备进行位号组态后可直接与设备通信测试; 运行时 AdvMBLink作为后台程序负责数据的流入与流出。 OPC实时数据服务器软件 (AdvOPCServer) 是将 DCS实时数据以 OPC位号的形式提供给各个客户端应用程序。AdvOPCServer的交互性能好、 通信数据量较大、 通信速度也快。该服务器可同时与多个 OPC客户端程序进行连接 , 每个连接可同时进行多个动态数据 ( 位号 ) 的交换。

28、2.10 C S网络互连功能AdvanTrol2p roV 2. 56在网络策略和数据分组基础上实现了具有对等C S 特征的操作网 , 在该操作网上实现操作站之间包括实时数据、实时报警、历史趋势、历史报警、操作日志等实时数据通信和历史数据查询功能。该项功能主要通过程序AdvOPNet.exe 和 AdvOPNetHis. exe (历史数据传输 ) 及其他相关模块实现。3 实际应用3.1 项目简介组态与监控软件采用浙大中控的AdvanTrol Pro 2. 56软件。在过程控制实验装置中系统只有一个工程师站，设计为15点IO ，其中温度测量点 5个，液位测量点 2个，带控制的液位、压力、流量和温度测量点各1个， 4个输出。系统实际容量为2 500点。 4个控制回路，分别控制液位、压力、流量和温度。在过程控制实验装置中设置了1个操作小组。3.2 控制方案3.2.1 温度控制回路加热筒的温度受到进口液体的温度、流量，出口的流量和电阻丝加热时间等因素影响，在这里只考虑电阻加热时间。温度控制回路采用热电阻丝加热，通过改变输入信号强弱引起晶闸管的导通时间改变从而引起温度的改变。温度控制回路采用单回路控制。被控变量为加热筒温度，操作变量为电阻丝加热时间，扰动变量为进出口液体的温度、流量。加热炉出口