火电厂配煤顺序控制系统监控设计Word格式.docx

1、1.1.1 计算机监控系统的发展 11.1.2 计算机监控系统组态软件简介 11.2火力发电厂计算机监控系统的发展状况 31.2.1国内外火力发电厂计算机监控系统的发展状况 31.2.2火力发电厂计算机监控系统的发展趋势 41.3本文的工作 4第二章 配煤顺序控制监控系统设计 52.1系统的工艺流程 52.2监控系统结构 52.2.1上位机 52.2.2 下位机 72.2.2.1可编程控制器的定义 72.2.2.2可编程控制器的特点 72.2.2.3可编程控制器的应用领域 82.2.2.4欧姆龙简介 92.3系统的通讯 9第三章 系统的画面开发 103.1点组态 103.2绘制画面 133.3

2、动画连接 14第四章 系统功能开发 184.1系统工艺监控画面 184.2系统的趋势曲线显示 184.2.1实时趋势曲线 184.2.2历史趋势曲线 194.4报警功能 204.4.1实时报警 204.4.2历史报警 21第五章 系统的调试 225.1 静态调试 225.2系统的动态调试 22结 束 语 23致 谢 24参考文献 25附录 26第一章 前 言1.1 计算机监控系统的发展现状1.1.1 计算机监控系统的发展监控系统是人机借口的主要手段之一，起画面质量、表现形式的丰富多样行性、使用的灵活性和编辑是否简便等，是评价一个监控系统品质的重要依据。文中主要阐述了配煤监控系统软件开发的技术要

3、求、监控系统软件的设计方法、配煤系统的工艺流程、监控软件系统画面的组成以与监控系统与上下层的通讯。监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的，在这几十年的发展历程中，伴随着新技术革命的不断冲击经历了如下几个阶段：1、一对一监控系统：最早期的产品，多以摄像机与监视器一对一进行监视系统为主，连接方式是靠视频电缆一对一直接相连，有多少个摄像机就有多少个监视器，没有任何的技术含量，是闭路监控系统发展的最初阶段。2、切换控制电路系统：后来出现了控制器，视频切换器，变倍镜头与云台，使得多个摄像头共用一个监视器，监视范围进一步扩大。此时的切换控制电路因受技术的限制，只是简单的硬件电路组合，视频切换和控制

4、是独立的，控制多是采用多路开关配合多芯电缆一对一直接。3、微处理器监控系统：二十世纪七、八十年代，微处理应用于闭路监控系统，将切换和控制合二为一。4、外挂多媒体的监控系统：九十年代，计算机多媒体技术得以发展，人们利用计算机显示器的高解析度，将一路视频传输进来，通过食品捕捉卡采集到计算机显示。控制与切宽主机乃为传统单片机主要机，只是通过串口与计算机相连，完成简单的控制工作，这一模式一般称之为外挂多媒体的监控系统。尽管它有较为良好的人机界面，但她不能称其为真正的多媒体系统，其根本原因在于系统设计的出发点不是基于计算机，而是基于传统模式，只是在原有基础上加以改进，拼装而成，在大部分时间里，计算机只是

5、充当一个外部监视器。5、多媒体的监控系统：多媒体的监控系统，就是完全基于计算机，以此为中心建立一套硬软结合的完整体系，减少不必要的环节，提高反应速度。同时，引入模块化管理，将监控所涉与到的音，视频切换，云台镜头控制，报警采集行动处理等具体内容模块化，相互关联，消除各部分之间的冲突1.1.2 计算机监控系统组态软件简介通过专用的软件定义系统的过程就是组态（）。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态；定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态；定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、

6、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式。对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，（管理信息系统， ）和（计算机集成制造系统， ）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。因此，在1995年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普与。下面就对几种组态软件分别进行介绍。：的软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初，基于3.1的软件曾让我们耳目一新，并且提供了丰富的图库。但是，早期的软件采用方式与驱动程序通信，性能较差，最新的7.0版已经完全基于32位的平台，并且提供了支持。 ：公司以组态软件起家，

7、1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，6.软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序（需单独购买）。将自己最新的产品系列命名为，在中，提供了强大的组态功能，但新版本与以往的6.版本并不完全兼容。原有的语言改为（ ），并且在内部集成了微软的开发环境。遗憾的是，并没有提供6.1版脚本语言到的转换工具。在中，的产品与的操作系统、网络进行了紧密的集成。也是（ ）组织的发起成员之一。的组件和驱动程序同样需要单独购买。 ：公司的也是较早进入中国市场的产品。具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序员，而不是工控用户。提供了类似语言的脚本语言进行二次开发，但与不同的是，

8、的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。 ：的也是一套完备的组态开发环境，提供类语言的脚本，包括一个调试环境。内嵌支持，并可对分布式系统进行组态。但的结构较复杂，用户最好经过的培训以掌握的应用。 组态王：组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司（更早的品牌多数已经湮灭）。组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。组态王也提供多种硬件驱动程序。 （开物）：华富计算机公司的2000是全32位的组态开发平台，为工控用户提供了强大的实时曲线、历史曲线、报警、数据报表与报告功能。作为国内最早加入组织的软件开发商，内建支持，

9、并提供数十种高性能驱动程序。提供面向对象的脚本语言编译器，支持组件和插件的即插即用，并支持通过连接外部数据库。同时提供网络支持和功能。 （力控）：大庆三维公司的（力控）从时间概念上来说，力控也是国内较早就已经出现的组态软件之一。只是因为早期力控一直没有作为正式商品广泛推广，所以并不为大多数人所知。大约在93年左右，力控就已形成了第一个版本，只是那时还是一个基于和的版本。后来随着3.1的流行，又开发出了16位版的力控。但直至95版本的力控诞生之前，他主要用于公司内部的一些项目。32位下的1.0版的力控，在体系结构上就已经具备了较为明显的先进性，其最大的特征之一就是其基于真正意义的分布式实时数据库

10、的三层结构，而且其实时数据库结构可为可组态的活结构。在19992000年期间，力控得到了长足的发展，最新推出的2.0版在功能的丰富特性、易用性、开放性和驱动数量，都得到了很大的提高。在很多环节的设计上，力控都能从国内用户的角度出发，即注重实用性，又不失大软件的规范。另外，公司在产品的培训、用户技术支持等方面投入了较大人力，相信在较短时间内，力控软件产品将在工控软件界形成巨大的冲击。 其他常见的组态软件还有的，的，的，的以与国内一些组态软件通态软件公司的，也都各有特色。1.2火力发电厂计算机监控系统的发展状况在现代化的电力系统中，借助当今计算机的快速综合处理能力，实施对大电网运行管理的计算机监控

11、，实现对投入系统运行的发电厂进行遥测、遥控、遥信、遥调，并进行统一的调度管理，监视大电网运行，实现电力系统安全经济运行1，2。 从1982年以来，我国电网调度自动化系统发展迅速，整体功能和设备水平有很大提高，特别是自90年代开始，电力调度自动化系统已从80年代的封闭式、集中式系统向开放式、分布式的集成系统发展，在保证电网安全、可靠、经济运行方面发挥了重要作用，已成为各级调度部门指挥电网运行不可缺少的重要手段1.2.1国内外火力发电厂计算机监控系统的发展状况国外生产电站计算机监控系统的大公司，如瑞士公司、德国西门子公司、加拿大公司都致力于水电站、火电厂和核电厂的计算机监控系统的研制、开发和生产工

12、作。从上世纪70年代开始，各大公司均采用世界上最新的计算机系统并将它们开发应用于电站监控系统中，使其推出的计算机监控系统始终处于世界领先地位。此外,对于大型电厂的计算机控制系统，各国都做了大量的研究工作，目前各国在电厂计算机监控系统方面多采用分层分布开放式系统结构，该系统是把电厂的各项功能，按分层分布处理的原则由功能模块和接口模块所组成计算机分布系统，整个系统统一协调，合理分工，最佳运行，其主要任务是：1）数据采集：对电厂生产过程的各种数据量、模拟量、状态量等进行自动采集，并把采集的数据进行整理。2）数据处理：根据各种工况的要求和工作模式，对所采集的数据进行计算，按照各程序进行控制、监视、定值

13、给定和最佳运行。3）数据通讯：与调度中心数据通讯，把电厂运行状态参数传送给调度中心。因此，这种分布开放式系统完全满足高效率、高利用率、最大灵活性、良好的兼容性以与安全可靠和抗干扰能力强的要求。从上世纪60年代后期，随着国外开展电站计算机监控系统的研制与应用，我国开始将在电厂自动化方面应用计算机技术。特别是在1978年以后，计算机技术和微处理单片机的应用深入和推广，我国不仅引进国外先进的电站监控系统，而且还自行研制电站计算机监控系统，使我国电站自动化水平有了很大的提高，由电站的单机自动、集中控制已转道全厂计算机监控的综合自动化。二十多年来，我国在火电、水电、核电站实施计算机监控已做了大量工作，并

14、取得很大的进步和成果，电站计算机监控系统在硬件、软件，以与功能方面已达到世界先进水平。另外，以计算机为基础的分布式监控系统在我国火电厂的应用也增长很快。“七五”和“八五”引进的成套计算机系统中一半以上是分布式系统。近年来，我国自己也已经开始研制和开发了这种监控系统应用于发电厂的生产管理监控（数据采集和处理、安全监视、控制和通讯）。1.2.2火力发电厂计算机监控系统的发展趋势发电厂计算机监控系统在80年代以分布式控制系统结构为主，然而在90年代则以先进的分布开放式控制系统结构为主。随着发电厂计算机监控系统应用的不断发展和深入研究，发电厂对系统功能提出了更高的要求，这些要求表现在以下方面：（1）

15、高级应用软件的进一步完善和实用化；（2） 充分考虑自动化近期的发展方向，包括电站综合自动化、电站无人值守、发电控制与生产管理系统紧密结合。 近年来，计算机软硬件技术的飞速发展，特别是 操作系统的推出，高性能的系统微机（奔腾代微机）的出现，为新一代电厂计算机监控系统的开发提供了坚实的技术基础。这样基于平台，采用分布开放式系统结构，集成所有的监控功能，为厂站综合自动化提供完整的有效信息，从而更好地为电站生产和管理服务，全面提高自动化运行和管理水平，提高生产率和经济效益，并有助于提高电网的自动化运行水平和经济水平。因此，在大型电站中，使用全分布开放式计算机监控系统将是我国厂站监控技术的发展方向。1.

16、3本文的工作 本文主要是针对输煤系统中的配煤系统的特点，拟定配煤器的典型工艺流程。对下位机的可编程控制器的控制方案进行研究，并在此基础之上应用组态软件绘制出典型的工艺流程图，并利用软件的报警、统计报表、实时历史曲线来完成对这一工艺流程的监控，实现系统工艺所要求的填充煤仓，犁煤器动作的功能，以此来实现对整个配煤系统的监控和数据处理。第二章 配煤顺序控制监控系统设计2.1系统的工艺流程配煤系统在输煤系统中是第三个环节，然而，它却起到煤的总的“调度”的作用。从大体上来讲，配煤系统可以分为时间控制和煤量控制两大类。1时间控制当煤通过输煤皮带的运送到达煤仓或煤筒的时候。在煤仓的上方有一种类似犁的器件。被

17、称为离煤器，通过继电器可以控制其上升或者下降。当其下降的时候，它起到了“犁”的作用，使煤落到皮带的下方进入指定的煤仓或煤筒。时间控制就是以时间为基准进行控制。即先对第一个仓进行加煤，然后经过指定的时间之后将离煤器抬起，将位于下一个煤仓上方的离煤器落下对其进行加煤。如此进行下去，直到所有的煤仓加满为止。2煤量控制煤量控制是一个比较复杂的过程。它是根据煤仓中煤量的多少来进行控制的一种控制方法。当煤通过传送皮带运送到煤仓上方时，系统要首先判断煤量最少的煤仓，首先对其进行加煤，当其加到指定的煤量时，将离煤器抬起，然后再将煤量最少的煤仓上方的离煤器落下对其进行加煤，当加到指定值时，再重复上述过程。时间控

18、制和煤量控制都是配煤系统中的控制方法，但是煤量控制相对来说比较复杂。因此电厂中大多采用时间控制。2.2监控系统结构图2.1 监控系统结构图 整个系统主要由上位机监控系统、数据采集系统和现场三大部分组成.2.2.1上位机 系统的上位机是系统的监控的显示画面。他在整个系统中起着至关重要的作用。1、上位机的操作系统是 。该系统在系统可靠性和性能方面都提出了最新标准.它具有可靠性、高性能、安全性和易用性等优点.可靠性: 由于建立在成熟的 2000操作系统基础之上， 为您提供了可靠的功能特性，足以确保您的计算机长时间稳定运行。 不仅在稳定性方面取得了长足进展，还可以帮助您更加轻松的针对系统问题进行恢复。

19、高性能: 运行 的计算机在性能方面远远胜过 98第二版，并且在商业基准测试中达到了 2000的同等水平。 不仅能够快速启动应用程序，多数情况下，整体系统启动速度也将得到显著加快。安全性: 中所提供的安全特性能够有效保护位于计算机上和正在通过网络或进行传输的敏感与机密数据。凭借针对最新安全标准与增强病毒保护功能的支持能力， 还可使您免受更多常见攻击的干扰。易用性: 从新颖独特的外观到更加直观的基于任务设计方式， 将使您获得前所未有的轻松计算体验。您将能够多快好省的完成各项工作，快速查找所需内容，按照您所希望的方式对文件与文件夹进行整理。简而言之， 将帮助您进一步提高工作智能化水平。2、本系统所使

20、用的工程监控软件为软件.利用软件可以实现监控和报警等多种功能.软件是最近几年来发展起来的一种功能强大、组态灵活、应用范围较广阔的一种软件。它具有强大的绘图功能，特别适用于现场参数的动态监测；它可以方便的与其他程序进行动态数据交换；它还具有较强的网络功能，可以方便的实现计算机之间的数据通讯。1软件的功能和特点用开发的实时监控软件可以实现下列功能：1、色彩多样、形态逼真的二维动态效果的实物体和画面。具有很强的绘图功能，利用绘图工具箱可以方便的绘出工艺流程控制图，并用调色板对所画图进行着色，再把绘制好的图形与预先定义标记过的参数进行“连接”，就可形成色彩多样、形态逼真的动态画面。2、具有数据报警功能

21、。这种报警功能包括数据报警、偏差报警和速率报警等多种报警方式。3、绘图工具提供的制作实时曲线图、历史趋势图的功能，为实时数据、历史数据的显示、存储、利用提供了再线帮助。用于生成生产报表、查询生产状况等。4、多种用户数据输入方式。2软件的结构一个应用软件主要由四部分构成：1、标记名数据字典：标记是特有的概念。其含义类似编程语言中的变量。每一个标记具有不同的类型，其名字和类型由应用设计者在软件设计时定义。应用软件运行时，根据每个标记的类型，在内存中分配相应长度的单元存储标记值，标记值可在软件运行时自动更新。常利用标记纪录生产过程和软件运行时的状态数据。2、图形画面：应用软件运行时的各种显示界面均可

22、在开发环境中绘出。提供了丰富的绘图功能，另外根据工业控制的特殊需要，还提供了实时、历史数据趋势，多级报警现实等图形对象。3、动画连接：将绘制好的图形符号的外形发生变化，以反映标记名数据字典的变量值的变化或使标记名和其他符号的表达式的变化。4、逻辑：逻辑实际上是一组用文本编写的落判断和动作执行语句，由在应用软件运行时加以解释，从而让用户建立各动作与“逻辑”的各定制系统函数之间的联系。2.2.2 下位机系统下位机我们采用欧姆龙进行数据的采集与分析。2.2.2.1可编程控制器的定义是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺

23、序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。与其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.2.2.2可编程控制器的特点1、可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余的的平均无故障工作时间则更长。从的机外电路来说，使用构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线与开关接点已减少到数百甚至数千分之一

24、，故障也就大大降低。此外，带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可与时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除以外的电路与设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2、配套齐全，功能完善，适用性强发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来的功能单元大量涌现，使渗透到了位置控制、温度控制、等各种工业控制中。加上通信能力的增强与人机界面技术的发展，使用组成各种控制系统变得非常容易。3、易学易用，深受工程技术

25、人员欢迎作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计与建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5、体积小，重量轻，能耗低以超小型为例，新近出产

26、的品种底部尺寸小于100，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.2.2.3可编程控制器的应用领域 目前，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保与文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1、开关量的逻辑控制这是最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控与自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2、模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液

27、位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（）和数字量（）之间的转换与转换。厂家都生产配套的和转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3、运动控制可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。调节是一般闭环控制系统中用得较

28、多的调节方法。大中型都有模块，目前许多小型也具有此功能模块。处理一般是运行专用的子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5、数据处理现代具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析与处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6、通信与联网通信含间的通信与与其它智能设备间的通信。随着计算机控制

29、的发展，工厂自动化网络发展得很快，各厂商都十分重视的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的都具有通信接口，通信非常方便。2.2.2.4欧姆龙简介本系统下位机所使用的为欧姆龙.该为日本欧姆龙公司的产品之一。它能方便地升级机器和设备，可全方位地与上位计算机，其它和可编程终端相连接，它的串口设备能方便地与内置232C端口相连接。它可以实现如下功能：模拟量控制；输入时间常数；时钟功能；通信功能；扩展单元所附带的功能；断电保持功能；存储器后备；自我诊断功能；2.3系统的通讯作为一种高性能的控制装置，在分布式系统中得到了越来越广泛的应用。在这种控制方式中，上位监控机系统是其中重要的组成部分。可以多种

30、方式如直接采用现有的组态监控软件与上位监迭机通信，但针对小规模的控制系统，找到一种高性能价格比的通信方法，具有积极的实际意义。本系统中上位机与 200通过 单元与串行总线互联而成的232C总线上位连接系统而进行信息交换，上位连接系统是一种主从式总线型局域网，它以上位机为该工业网中的通信主站，其它连入该网的皆为从站，其通信采用主从轮询的方式：上位机始终具有初始传送优先权，所有通讯均由上位机来启动，向从站发送数据或者从从站中读取数据都是主站以命令帧形式发送，对于主站发来的命令帧，从站用响应帧应答，当命令帧很长时，需要分成几帧发送。第三章 系统的画面开发系统画面的开发包括三大部分:点组态、绘制画面, 动画连接。