《工控组态软件》期末考试报告范本.docx

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《工控组态软件》期末考试报告范本

《工控组态软件》期末考试报告

焦炉集气管压力监控系统流程及SCADA系统

学生学号：

201000000

学生姓名：

专业名称：

自动化

指导教师：

目录

1引言3

2焦炉集气管工艺流程介绍3

2.1压力控制指标3

2.2工艺流程介绍5

3焦炉集气管压力SCADA监控系统介绍7

3.1设计目标7

3.2画面设计7

3.3主画面8

3.4工艺图画面8

3.4.1集气管工作状态及控制8

3.4.2初冷器-电捕工作状态及控制9

3.4.3风机工作状态及控制10

3.4.4大回流工作状态及控制11

3.5报表系统画面12

3.5.1实时数据报表12

3.5.2历史数据报表13

3.5.3报警报表14

3.6趋势曲线画面16

3.6.1实时趋势曲线16

3.6.2历史趋势曲线17

3.6.3XY曲线18

3.7系统安全画面19

1引言

焦炉集气压力系统是一个多变量耦合系统，由焦炉、集气管、煤气管道、鼓风机和多个调节蝶阀组成，通过对蝶阀开度的控制使集气管压力保持在

Pa，有利于提高焦炭和煤气质量，同时还对炉体寿命、节能、环保等有积极的作用。

其基本思想是使风机吸力在初冷器前吸力进行一次分配，进而在各焦炉间智能调配，保证各焦炉压力得到精确控制，使各焦炉得到的吸力始终与本身的生产保持匹配。

本文介绍了焦炉集气管压力监控系统流程及SCADA的整体设计方案。

2焦炉集气管工艺流程介绍

2.1压力控制指标

为了实现各集气管压力保持在

Pa可控范围内，首先要求符合炼焦行业标准，其次实现焦炭、煤气产量和质量的提高。

为实现稳定的运行状况，主要涉及集气管混合气体稳温度、集气管混合气流量、集气管蝶阀的开度，即集气管执行器位反、初冷器混合气温度、冷器煤气出口吸力、初冷器前总管煤气吸力和温度、风机吸力及出口流量、大回流执行器位反等。

下面将主要介绍集气管蝶阀的开度、集气管混合气流量、集气管混合气体压力等几个常用指标。

了解这些指标有利于集气管压力控制的必要性、集气管流量和蝶阀的开度开度之间关系，并掌握集气管压力控制流程和为自动控制奠定基础。

集气管蝶阀的开度

集气管蝶阀的开度，又可称为集气管执行器位反。

由交流伺服电动机作为执行机构带动其转动，可实现360度的转动，开度范围为0-100%。

实现管内气体的全开和全关以及相应的阀位控制。

根据不同的负载可以选用不同转矩的电机，一般选用1000-5000（N﹒m），交流伺服电机额定电压为220v，额定功率400w可以实现阀蝶的有效控制。

图1阀蝶

集气管混合气流量

集气管混合气流量，是反映焦炉生产状况的基本衡量指标。

流量范围为0-2500M3/h，当流量小于500M3/h说明焦炉处在装煤和卸煤，100M3/h以及检修的工作状况。

当流量在1500M3/h附近说明焦炉生产处在合理性运行状况，当流量太小，压力又太大的时候说明阀位控制故障，流量大、压力小同样说明阀位故障。

可见流量的测定和判断是该系统设备正常运行的反应所在。

在此选择文丘里管作为节流元件测定管内气体流量，其具有结构简单、工作可靠，适应性强，特别适合在这种具有黏度气体中使用。

风机吸力及出口流量

风机采用两台正常工作，一台备用方式。

为保证混合气体能被风机从焦炉吸出，并经历初冷器，电捕塔等设备，提取优质煤气，采用吸力为-10000-0Pa。

为检验煤气的质量和正常运行可以采用管道出口接烟囱，并点燃燃烧为工程技术人员提供可以视觉检验煤气质量和运行状态，所以在管道出口处必须有一套出口流量监测设备，该处的流行较小一般采用网孔流量计来实现，其流量正常值为0-30M3/h。

冷器煤气出口吸力和流量

初冷器位于焦炉集气管总管上，在初冷器设备前的一段管道，为保证初冷器入口压力和流量，在此设置有大回流管道，其基本作用为当该处的流量小时，可以通过大回流返回的煤气实现初冷气入口流量要求，该处的吸力是实现无级调节的重要环节，即只有满足该处的吸力，可实现鼓风机吸力在初冷器前吸力进行一次分配，进而在各焦炉间智能调配，保证各焦炉压力得到精确控制。

大回流执行器位反

大回流执行器的位反是在大回流管道上加了一个蝶阀，通过交流电动机的运转可以带动蝶阀实现开度的调节，为满足初冷器前压力和流量的要求实现0-100%的调节。

2.2工艺流程介绍

集气管煤气压力变化的影响因素很复杂，它受到煤气发生量、鼓风机吸力、阀门开度、管道阻力、机前机后阻力等多方面因素的影响。

多座焦炉并联时，还存在严重耦合干扰，以上因素的影响均是动态的和不确定的。

因此．集气管煤气压力实质上是一个非线性的、具有较强的耦台特性的时变参数，其数学模型难以确定，传统的PID控制方法也难起到有效的调节作用。

某焦化厂运用大循环自动翻板用于实现初冷器前吸力的精确控制，将各焦炉自动翻板电动执行器、大循环自动翻板、全部归于控制系统，其物理结构如图2所示。

图2集气管道物理结构

由被控对象的特性近似用大气容积节流通室来模拟理论可知，当荒煤气流量

，

及鼓风机前流量

发生扰动时，不仅要影响到集气管压力

，

的变化,而且必然会影响初冷器出口负压

（即风机前吸力）的变化。

因此，要消除管道布局失衡和因焦炉加煤、换向、和机后阻力的变化引起的煤气压力“涟漪叠加效应”。

以互动平衡调节网络各参量，对各焦炉吸力进行动态补偿，快速消除煤气“积余”量，防止各焦炉压力差过大而引起的负压和焦炉跑烟冒火同时存在的严重恶劣工况，需采取在线调节。

现有调节设备

Ø各焦炉煤气压力变送器信号均为II型（4～20mA），量程0～500P；

Ø焦炉集气管压力翻板配有电动执行器；

Ø大回流调节初冷器前吸力；

Ø利用KingSCADS组态实现PID单回路压力调节。

需要解决的主要问题

Ø压力调节“各自为政”，缺乏协调；

Ø目前焦炉压力和回流翻板的控制各自采用单回路PID调节，翻板的动作缺乏协调，控制信号缺乏必要的计算联系；

Ø传统的单路PID控制原理，不能适应煤气压力”无规律的复杂变化”，不能解决焦炉问的耦合振荡问题；

Ø需补偿煤气输送管道布置的不称对焦炉压力调节存在的影响；

Ø鼓风机后阻力的变化需采取技术措施进行自动适应，才能使压力长时间保持平衡和稳定；

Ø由于4座焦炉共用一套鼓冷，加煤、换向时耦合较突出。

3焦炉集气管压力SCADA监控系统介绍

3.1设计目标

1）建立一个集中管理、分散控制及性能可靠的现场控制、过程监视和计算机管理一体化的系统；

2）完成对整个工艺过程及全部生产设备的自动监测和控制；

3）采集各工艺过程的工艺电气参数及主要设备的运行状态信息；

4）对现场数据进行分析、处理、储存，对各类工艺参数做出趋势曲线并自动生成各表；

5）报警系统将现场设备的各种故障在中控室进行声、光报警，并能将故障分类打印。

3.2画面设计

整个SCADA工程画面采用demo的基本框架，画面整体布局分为三个部分：

标题区域、左侧时间及按钮区域、画面展示区域。

标题区域主要为SCADA系统的标题信息（焦炉煤气集气管压力监控系统）。

左侧时间及按钮区域包含时间信息、用户登录信息及画面切换按钮。

切换按钮包含：

工艺图、报表系统、趋势曲线及系统安全。

如果想了解某个工艺的现场情况，点击相应的“工艺图”按钮，可以切换到该工艺分画面。

点击“报表系统”、“趋势曲线”、“系统安全”等菜单，在画面展示区域就会进入对应的画面进行操作。

画面展示区域主要是显示当前查看的画面。

如图3所示：

图3

3.3主画面

程序运行时首先进入主画面，显示焦炉的整个布局图。

画面主要显示工艺流程的结构和控制阀、以及烟囱的燃烧情况。

主画面没有任何工艺操作按钮，只是显示关键信息。

如图3所示：

图4

3.4工艺图画面

工艺画面包含多个工艺子画面：

集气管工作状态及控制、初冷器-电捕工作状态及控制、风机工作状态及控制、大回流工作状态及控制。

工艺画面主要显示工艺指标信息、工艺设备的状态信息及对工艺操作等。

3.4.1集气管工作状态及控制

集气管工作状态及控制显示4座焦炉生产工作状态，即管内流量、管内气体温度、侧管的温度、执行器的位反以及压力状态，其中压力状态分别采用指示灯和数据的形式来表达。

同时可以通过执行器手动输入开度值的百分比和通过加-减按钮实现对执行器的调整。

同时设置了集气管报警组的报警界面，实现变量和事件的实时显示，为用户提供大量信息。

这时点击鼠标左键，画面会切换到相关工艺画面。

如图5所示：

图5

3.4.2初冷器-电捕工作状态及控制

初冷器-电捕工作状态及控制画面显示初冷器前的温度和总管吸力以及1、2电捕的出口温度和吸力，同时显示了1、2、3冷器出口吸力和煤气的温度，以及用于冷却的轻焦油的喷洒温度。

在这里需要控制4个阀，其中2个电捕的输入和2个电捕的输出，分别采用文字的形式表示出来，用户可以方便使用。

以及初冷器前阀的调节执行器开度控制，调节方式同样采用手动输入值和加-减按钮两种方式来进行。

同时设置了集气管报警组的报警界面，实现变量和事件的实时显示，为用户提供大量信息。

这时点击鼠标左键，画面会切换到相关工艺画面。

如图6所示：

图6

鼠标点击想要控制的设备，如点击打开2号电捕的输入控制阀，下面1#电捕输入阀的说明项显示开，其他操作完全相同。

3.4.3风机工作状态及控制

风机工作状态及控制画面显示了风机的运行状况、分别采用指示灯和文字的形式进行显示和提示，并在风机画面上加了绿色的罩子分别的显示、隐藏来显示风机工作状态。

同时3个进水阀门开关状态显示，6根管水流状态显示。

在设备显示的左边部分可以通过手动来控制电机变频输入或者加-减按钮实现电机变频的调节。

同时显示3个阀的工作开、关工作状态。

还有其他辅助显示比如时间和温度以及风机工作状态等。

如图7所示：

图7

3.4.4大回流工作状态及控制

大回流工作状态及控制画面显示风机的出口温度、风机出口的总的煤气流量、风机出口的压力、大回流执行器的位反以及排气阀执行器的位反。

通过文字和红、绿色指示灯的显示反应风机工作状况，同时通过输入-输出箭头的显示、隐藏来实现气体输入、输出的效果。

同时可以通过烟囱的火焰的大小来判断焦炉的运行状况。

在执行器的控制上也采用了手动输入或者加-减按钮两种实现大回流执行器、排气阀执行器的控制。

同时设置了集气管报警组的报警界面，实现变量和事件的实时显示，为用户提供大量信息。

这时点击鼠标左键，画面会切换到相关工艺画面。

如图8所示：

图8

3.5报表系统画面

报表系统包括实时数据报表，历史数据报表，历史报警报表。

3.5.1实时数据报表

实时数据报表以表格的形式显示系统中所有重要指标的实时数据，采用一小时实时数据报表的形式，即从每小时从0分开始记录数据，一直到59分钟，把整个一小时的数据按没分钟数据完全地显示在表中，可以实现用户的定时打印和定时保存。

如图9所示：

图9

3.5.2历史数据报表

历史数据报表采用选择日期和间隔时间（分钟）的方式实现把历史的数据显示出来，可以实现日报表、月报表和自由报表等多种时间安排的报表形式。

以表格的形式显示系统中所有重要指标的实时数据，这种历史报表使用方便，可以操作性强，适合多种历史报表的打印和输出、保存。

如图10，选择年月日后，选择间隔时间就可以实现需要查询的内容，点击右上边的查询按钮，画面会自动生成报表。

点击打印预览按钮与保存按钮进行保存相关操作。

如图10所示：

图10

3.5.3报警报表

报警报表采用三种报警方式相结合的形式，即实时报警、历史报警、选择报警（报警查询）。

图11

在表头左边显示用户所选择的报警形式，并在四个按钮中分别用红色和绿色来显示，当按钮为红色是说明现在进行的是实时报警，绿色的按钮暂时没有起作用。

在下面的数据表显示的是当前所发生故障报警和事件报警。

历史报警的表头显示方式和实时报警完全一样，所不同的为显示“历史报警”和黄色显示按钮。

在下面的数据表显示的是所有所发生故障报警和事件报警。

如图所示12。

图12

在查询报警中所有的历史报警信息，点击左侧所要查询的报警组选项，如细格栅报警，报表自动查询所有的历史报警并列在报表中。

查询结果中的红色字体表示报警发生，绿色字体表示报警恢复。

当查询结果多于一页时，可点击下方的翻页按钮进行结果显示。

双个向左箭头表示前翻到首页，单个向左箭头表示前翻一页。

双个向右箭头表示后翻到尾页，单个向右箭头表示后翻一页。

打印操作可以点击画面右下角的打印预览和打印操作按钮。

如图13所示：

图13

3.6趋势曲线画面

趋势曲线包括实时趋势曲线、历史趋势曲线及XY曲线。

3.6.1实时趋势曲线

实时曲线是以曲线形式显示监视数据的实时值。

曲线分别以不同颜色表示。

同时在右侧的图例中添加曲线显示历史数据存储的数据变化为曲线，也可以把所选择地曲线通过“删除曲线”按钮来删除曲线。

被选中的曲线在绘图区中显示，可以通过添加绘图区的加-减按钮来实现绘图区的增加和减少。

图标的横轴为x轴为时间轴，可以通过该设置按钮来设置时间的间隔大小，纵轴可以通过设置Y按钮来实现为百分比显示、实际值显示以及自适应值显示。

如图14所示：

图14

3.6.2历史趋势曲线

历史曲线是显示监视数据的阶段历史值。

在画面的右下方可以设定历史曲线的查询条件。

首先设定查询的起始时间，查询跨度。

点击设定按钮保存设定。

同时在右侧的图例中添加曲线显示历史数据存储的数据变化为曲线，也可以把所选择地曲线通过“删除曲线”按钮来删除曲线。

被选中的曲线在绘图区中显示，可以通过添加绘图区的加-减按钮来实现绘图区的增加和减少。

图标的横轴为x轴为时间轴，可以通过该设置按钮来设置时间的间隔大小，纵轴可以通过设置Y按钮来实现为百分比显示、实际值显示以及自适应值显示。

如图15所示：

图15

3.6.3XY曲线

XY曲线用于显示集气管的压力和流量两个数据在执行器开度大小的关系。

如图16所示：

首先选择需要显示的那座焦炉的XY曲线，确定后，再点击开始按钮就可以自动采集数据绘制曲线，曲线分别以不同颜色表示。

同时在右侧的图例中可以勾选所要显示的曲线，被选中选的曲线在绘图区中显示。

也可以通过下面的相应工具来实现放大、缩小、保存、打印等功能。

图16

3.7系统安全画面

系统安全包含用户登录、用户退出、用户管理及系统退出四个选项。

点击用户登录按钮，画面弹出用户登录对话窗。

用户通过下拉框选择登录用户名，输入密码后点击确认后登入系统。

点击用户退出按钮，退出已登录用户。

用户管理是用于管理登录用户的，一般要求权限高的管理员才有权限设置。

点击系统退出按钮，退出实时监控系统。

如图17所示：

图17

该系统所涉及到用户如图18所示，其中关联KVadminister的朱里红为工程组，其密码为88566987，其他用户没有密码！

图18

在设置好变量的安全区之后就可以对用户级和操作权限进行限制。

如图19所示。

图19