plc畢業(yè)設(shè)計論文 高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

《plc畢業(yè)設(shè)計論文 高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《plc畢業(yè)設(shè)計論文 高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設(shè)計（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘 要 隨著國家工業(yè)的發(fā)展，在冶金企業(yè)中煉鐵技術(shù)的提高，高爐容積的不斷大型化，對高爐的穩(wěn)定性的要求越來越高，而作為高爐煉鐵系統(tǒng)中的鼓風(fēng)系統(tǒng)是高爐煉鐵當(dāng)中重要的輔助工藝之一，鼓風(fēng)系統(tǒng)中的撥風(fēng)系統(tǒng)的自動化設(shè)置又是關(guān)系到整個鼓風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，在高爐冶煉過程中如果一旦出現(xiàn)高爐鼓風(fēng)機故障停機，供風(fēng)中斷等情況，就極易會造成高爐“坐料”、“風(fēng)口灌渣”等惡性事故，嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)，不僅會造成設(shè)備的損失，也會對高爐的使用壽命、高爐的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響，阻礙整個企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，直接和間接損失巨大,因此，自動撥風(fēng)控制系統(tǒng)的開發(fā)對于整個高爐安全穩(wěn)定生產(chǎn)和企業(yè)高效率的運轉(zhuǎn)具有重大安全保障和經(jīng)濟效益。 本論文

2、所設(shè)計高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設(shè)置的目的是當(dāng)一臺風(fēng)機出現(xiàn)故障斷風(fēng)，影響高爐生產(chǎn)時，自動控制系統(tǒng)及時動作，利用撥風(fēng)系統(tǒng)判斷出符合撥風(fēng)要求的風(fēng)機，通過控制撥風(fēng)閥的開啟，將滿足條件的正在向其它高爐供風(fēng)的風(fēng)機的風(fēng)量調(diào)撥一部分分給故障停風(fēng)的高爐，以保證出現(xiàn)故障的風(fēng)機所供應(yīng)的高爐不至于灌渣從而維持高爐正常生產(chǎn)，同時不影響提供撥風(fēng)的機組的正常工作。 本文首先介紹了組態(tài)軟件的發(fā)展和組態(tài)軟件的基本組WinCC組態(tài)軟件應(yīng)用的系統(tǒng) – 撥風(fēng)控制系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)設(shè)計、閥門的選擇和撥風(fēng)量的控制機算.此外,本文從撥風(fēng)控制系統(tǒng)出發(fā),應(yīng)用西門子組態(tài)軟件來設(shè)計并制作撥風(fēng)控制畫面.最后,將所設(shè)計的撥風(fēng)控制系統(tǒng)及監(jiān)控畫面投入實際

3、生產(chǎn)來檢驗其是否符合生產(chǎn)需求,并作出總結(jié). 關(guān)鍵詞：高爐 防灌渣 PLC 撥風(fēng)控制 Abstract Along with the development of national industries, in metallurgical enterprise in the improvement of the ironmaking technology, the stability of the blast furnace of demand is higher and higher, and as a bla

4、st furnace ironmaking system of airing system of blast furnace ironmaking is one of the important auxiliary process, the automation of airing system relates to the stability of the system, wind supply interruption, extremely easy will cause the blast furnace malignant accident, the serious influence

5、 blast furnace production, it will cause the blast furnace damaged, and have a great effect on the stability of the blast furnace, influence the whole the production and operation of enterprises. The automatic dial the air control system development for the safety and stability of blast furnace prod

6、uction and enterprise high efficiency of the operation has the great security and economic benefits. The purpose of the setting of the switch control system designed in this paper is a timely action when a wind turbine failure off the wind, influence the blast furnace production, use of airing sy

7、stem to determine the requirements of the the fan. By control dial wind valve opening, to ensure that the fault blast furnace can maintain the normal production . The safety and stability of blast furnace production and enterprise high efficiency of the operation system has the great security and ec

8、onomic benefit Firstly, the development of configuration software, the fundamental constitution for configuration software and characteristics are analyzes, and the configuration software system construction is also introduced. This paper considers that building a process control system with confi

9、guration software is important. Secondly, the system using Wincc control software , which principle ,design ,choice of valve and the control calculation of volume of the wind. furthermore, on the basis of air intake system, I employ the Wincc Control software to design and make the drawing of air in

10、take system. finally, put the system and drawing that have been designed into use in factory to test their performance. Then summarize the result. Keywords: Wincc Control configuration software；blast furnace； air intake control system switch control system

11、 目 錄 摘 要 1 Abstract 1 0引 言 3 1緒 論 5 1.1 組態(tài)軟件應(yīng)用在工控領(lǐng)域的重大意義 5 6 1.3 高爐煉鐵工藝概述 8 1.4 高爐供風(fēng)系統(tǒng)概述 11 1.5 本論文選題的背景及意義 15 1.6 本論文完成的主要工作 16 2組態(tài)軟件 17 2.1 監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展 18 2.1.1 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景 18 2.1.2 組態(tài)軟件在我國的發(fā)展 19 2.1.2 主要組態(tài)軟件產(chǎn)品介紹 20 2.2 組態(tài)軟件的任務(wù)及功能特點發(fā)展方向 23 2.2.1 組態(tài)軟件的應(yīng)用前景 23

12、 2.2.2 組態(tài)軟件的功能特點 28 2.2.3 組態(tài)軟件的發(fā)展方向 30 3撥風(fēng)控制裝置及撥風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計 36 3.1 撥風(fēng)裝置的原理設(shè)計 36 3.2 撥風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計 40 3.3 撥風(fēng)管道與閥門的設(shè)計選擇 42 3.4 撥風(fēng)系統(tǒng)撥風(fēng)量的控制機算 45 4撥風(fēng)裝置計算機控制畫面設(shè)計 53 4.1 撥風(fēng)裝置計算機控制邏輯條件的確定及檢測點分布 53 4.2 撥風(fēng)裝置計算機控制邏輯的設(shè)計 56 4.3 應(yīng)用WinCC組態(tài)軟件制作撥風(fēng)控制畫面 59 4.3.1 工程參數(shù)設(shè)置 59 4.3.2 工程圖形界面的設(shè)定 62 結(jié) 束 語 66 謝 辭 68 參考文獻(xiàn)

13、69 0引 言 經(jīng)過四年時間的學(xué)習(xí)，隨著對測控技術(shù)與儀器這門專業(yè)的深入學(xué)習(xí)、認(rèn)識，我們已經(jīng)具備了一定的獨立的工業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)，在學(xué)業(yè)的最后部分———畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，為了將我們四年所學(xué)的知識與真正的工業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系起來，正確的應(yīng)用到工業(yè)的生產(chǎn)生活當(dāng)中去，我選擇了高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設(shè)計這個題目，結(jié)合實際應(yīng)用來鍛煉自己全面的分析問題、解決問題的能力，深入的了解當(dāng)前工業(yè)控制當(dāng)中所必須的基本的專業(yè)素質(zhì)、專業(yè)技能，從而為自己步入社會提供良好地機遇。 高爐冶煉生產(chǎn)過程中，撥風(fēng)系統(tǒng)通過管道風(fēng)口進(jìn)入高爐，為冶煉提供必要的燃燒空氣，同時對爐料起到支撐作用，如果冷風(fēng)突然降低或

14、者消失，高爐內(nèi)部的壓力將致使鐵、爐料倒灌甚至堵住風(fēng)口，必須停產(chǎn)更換新的風(fēng)口，這樣不但造成設(shè)備的損失，對工廠的連續(xù)化生產(chǎn)也產(chǎn)生巨大的阻礙，如果在風(fēng)機停機造成高爐煤氣的倒流發(fā)生爆炸，對人身和設(shè)備的安全產(chǎn)生巨大影響，因此，高爐防灌渣系統(tǒng)的設(shè)計對于改善高爐穩(wěn)定生產(chǎn)具有重大意義。 西門子的Step7 SIMATIC Manager 與SIMATIC WinCC Explorer組態(tài)軟件在工業(yè)上應(yīng)用很廣，該軟件是自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層面的軟件控制與開發(fā)平臺，STEP 7編程軟件用于西門子系列工控產(chǎn)品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC,是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具，是SIMA

15、TIC工業(yè)軟件的重要組成部分。WinCC運行于個人計算機環(huán)境，可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項目、可視窗口和菜單選項，使用方式靈活，功能齊全。用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計周期，而且提高了工作效率。 這次設(shè)計采用Step7 與WinCC進(jìn)行編程與組態(tài)，通過上位機對現(xiàn)場實時操作和監(jiān)控，及時的將現(xiàn)場的信息反饋到管理人員，方便管理人員管理、控制。 1緒 論 1.1 組態(tài)軟件應(yīng)用在工控領(lǐng)域的重大意義

16、 自動控制在二十世紀(jì)三四十年代出現(xiàn)，發(fā)展到今日已經(jīng)獲得巨大成就，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)發(fā)展起到積極的推動作用，日益成為工業(yè)、生活中不可缺少的重要組成部分，當(dāng)今大型生產(chǎn)過程無一不是大規(guī)模采用自動化控制裝置，極大地提高工業(yè)企業(yè)的現(xiàn)代化水平和生產(chǎn)水平。 早期控制儀表是氣動PID調(diào)節(jié)器，后來發(fā)展成為氣動單元組合儀表，在50年代后出現(xiàn)電動單元組合儀表。70年代中后期隨著微處理器的出現(xiàn)，誕生了第一代DCS，到目前為止，DCS和其它控制設(shè)備在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。每一套DCS都是比較通用的控制系統(tǒng)，每個DCS 廠商在DCS中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件，實際上就是組態(tài)軟件監(jiān)控組態(tài)軟件是面向

17、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時，HMI（Human Machine Interface）或MMI（Man Machine Interface）是其主要內(nèi)涵，即主要解決人機圖形界面問題。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。 監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展起來的。世界上第一個把組態(tài)軟件做為商品進(jìn)行開發(fā)、銷售的專業(yè)軟件公司是美國的Wonderware公司，它于八十

18、年代末率先推出第一個商品化監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch。此后監(jiān)控組態(tài)軟件在全球得到了蓬勃發(fā)展，目前世界上的組態(tài)軟件有幾十種之多，總裝機量有幾十萬套。伴隨著信息化社會的到來，監(jiān)控組態(tài)軟件在社會信息化進(jìn)程中將扮演越來越重要的角色，每年的市場增幅都會有較大增長，未來的發(fā)展前景十分看好。 下表列出了國際上比較知名的十二種監(jiān)控組態(tài)軟件。 一般的組態(tài)軟件都由下列組件組成：圖形界面系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件、控制功能組件。　　 在圖形畫面生成方面，構(gòu)成現(xiàn)場各過程圖形的畫面被劃分成幾類簡單的對象：線、填充形狀和文本。每個簡單的對象均有影響其外觀的屬性。這些屬性可以是靜態(tài)的，也

19、可以是動態(tài)的。靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運行后保持不變，與原來組態(tài)時一致。而動態(tài)屬性則與表達(dá)式的值有關(guān)，表達(dá)式可以是來自I/O設(shè)備的變量，也可以是由變量和運算符組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 在圖形界面上還具備報警通知及確認(rèn)、報表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能，各種報警、報表、趨勢都是動畫連接的對象，其數(shù)據(jù)源都可以通過組態(tài)來指定，這樣每個畫面的內(nèi)容就可以根據(jù)實際情況由工程技術(shù)人員靈活設(shè)計，每幅畫面中的對象數(shù)量均不受限制。 實時數(shù)據(jù)庫是更為重要的一個組件，因為PC的處理能力太強了，因此實數(shù)據(jù)庫更加充分地表現(xiàn)出了組態(tài)軟件的長處。實時數(shù)據(jù)庫可以存儲每個工藝點的多年數(shù)據(jù)，用戶既可瀏覽工廠當(dāng)前的生產(chǎn)情況，

20、也可回顧過去的生產(chǎn)情況，可以說，實時數(shù)據(jù)庫對于工廠來說就如同飛機上的“黑匣子”。工廠的歷史數(shù)據(jù)是很有價值的，實時數(shù)據(jù)庫具備數(shù)據(jù)檔案管理功能，工廠的實踐告訴我們：現(xiàn)在很難知道將來進(jìn)行分析時哪些數(shù)據(jù)是必須的，因此，保存所有的數(shù)據(jù)是防止丟失信息的最好的方法。 通訊及第三方程序接口組件是開放系統(tǒng)的標(biāo)志，是組態(tài)軟件與第三方程序交互及實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問的重要手段之一，它有下面幾個主要作用： 　　1.用于雙機冗余系統(tǒng)中，主機從機間的通訊。 　　2.用于構(gòu)建分布式HMI/SCADA(人機接口/數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))應(yīng)用時多機間的通訊。 　　3.在基于Internet或Browser/Server(

21、B/S)應(yīng)用中實現(xiàn)通訊功能。 通訊組件中有的功能是一個獨立的程序，可單獨使用，有的被“綁定”在其它程序當(dāng)中，不被“顯式”地使用。 監(jiān)控組態(tài)軟件投入運行后，操作人員可以在它的支持下完成以下各項任務(wù)： 1.查看生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)及流程畫面; 　 2.自動打印各種實時/歷史生產(chǎn)報表; 　 3.自由瀏覽各個實時/歷史趨勢畫面; 　 4.及時得到并處理各種過程報警和系統(tǒng)報警; 　 5.在需要時,人為干預(yù)生產(chǎn)過程,修改生產(chǎn)過程參數(shù)和狀態(tài); 　 6.與管理部門的計算機聯(lián)網(wǎng),為管理部門提供生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)。 1.3 高爐煉鐵工藝概述 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到

22、大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏?，用?dǎo)出的

23、部分煤氣發(fā)電。 　　 高爐冶煉過程: 高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。 高爐冶煉工藝--爐前操作: 1.利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。 2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。 3.制作和修補撇渣

24、器、出鐵主溝及渣、鐵溝。 4.更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作。 高爐冶煉主要工藝設(shè)備簡介： 高爐 ： 　　橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)良好，工藝 簡單 ，生產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和

25、氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵 ，還有副產(chǎn)高爐渣和高爐煤氣。　　 高爐熱風(fēng)爐介紹 : 　　熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風(fēng)溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風(fēng)爐及送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)、預(yù)熱煤氣和助燃空氣、改善熱風(fēng)爐操作等技術(shù)措施來實現(xiàn)。理論研究和生產(chǎn)實踐表明，采用優(yōu)化的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、提高熱風(fēng)爐熱效率、延長熱風(fēng)爐壽命是提高風(fēng)溫的有效途徑。 鐵水罐車: 　　

26、鐵水罐車用于運送鐵水，實現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉(zhuǎn)移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。 1.4 高爐供風(fēng)系統(tǒng)概述 一、高爐鼓風(fēng)機的定義 高爐鼓風(fēng)機定義：它是能將一部分大氣匯集起來，并通過加壓提高空氣壓力形成具有一定壓力和流量的高爐鼓風(fēng)，再根據(jù)高爐爐況的需要進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量調(diào)節(jié)后將其輸送至高爐的一種動力機械。從能量的觀點來看，高爐鼓風(fēng)機是把原動機的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機械。 鼓風(fēng)機的作用：向高爐送風(fēng)，以保證高爐中燃燒的焦炭和噴吹的燃料所需的氧氣。另外，還要有一定的風(fēng)壓克服送風(fēng)系統(tǒng)和料柱的阻損，并使高爐保持一定的爐頂壓力。 高爐鼓風(fēng)設(shè)備是為冶煉高爐提供足夠的含氧空氣，它是

27、高爐生產(chǎn)的重要組成部分。由于高爐冶煉的連續(xù)性，要求鼓風(fēng)機均勻地供給一定量的空氣，另外還應(yīng)有一定的風(fēng)壓，以克服送風(fēng)系統(tǒng)和料柱阻力，并使高爐保持一定的爐頂壓力，在整個冶煉過程中，由于原料、燃料、操作等條件的變化，引起爐況經(jīng)常改變，也相應(yīng)地要求供風(fēng)參數(shù)也要變化，所以要求高爐風(fēng)機具有一定的穩(wěn)定調(diào)節(jié)范圍和可靠的安全控制系統(tǒng)。 二、 鼓風(fēng)機的工作原理 常用的高爐鼓風(fēng)機有三種類型:固定靜葉角度軸流式鼓風(fēng)機:帶有中間冷卻器的多級離心式鼓風(fēng)機;可調(diào)靜葉角度軸流式鼓風(fēng)機高爐鼓風(fēng)機的驅(qū)動裝置多選用變轉(zhuǎn)速汽輪機(純凝式或抽凝式)或同步電機，也有采用定轉(zhuǎn)速汽輪機及小功率異步電機的機組。 常見鼓風(fēng)機工作原理見下

28、： ㈠離心式鼓風(fēng)機工作原理 鼓風(fēng)機在原動機帶動下高速旋轉(zhuǎn)，它利用旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力，使流體獲得能量，使流體通過葉輪后的壓能和動能都能得到升高，從而能夠?qū)⒘黧w輸送到高處或遠(yuǎn)處。 ㈡軸流式鼓風(fēng)機工作原理 風(fēng)機在原動機帶動下，利用旋轉(zhuǎn)葉片的擠壓，推進(jìn)力使流體獲得能量，升高其壓能和動能。氣體從進(jìn)風(fēng)口軸向進(jìn)入葉輪，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，葉片對氣體作功，使氣體能量升高，然后流入導(dǎo)葉。導(dǎo)葉的作用一方面將偏轉(zhuǎn)的氣流變?yōu)檩S向的流動方向；另一方面將氣流的動能變?yōu)閴毫δ?。此后，氣體流過擴散筒及整流體，隨著過流斷面擴大，進(jìn)一步將動能轉(zhuǎn)換為壓力能。軸流泵的流動情況也與此類似。由此可見，在軸流式風(fēng)機中流

29、體都是沿軸向流動的，它們沒有沿葉輪半徑方向的流動。 ㈢全靜葉可調(diào)式軸流式鼓風(fēng)機工作原理 目前大型高爐鼓風(fēng)機采用的是進(jìn)口全靜葉可調(diào)。如：4＃，5＃，6＃，7＃機。 利用調(diào)節(jié)進(jìn)口靜葉角度開關(guān)大小來改變風(fēng)機的性能參數(shù)，當(dāng)進(jìn)口角度開度小時，軸流式鼓風(fēng)機性能參數(shù)隨角度的關(guān)小而變小，反之變大。因為鼓風(fēng)機的原動機是定轉(zhuǎn)速運行，故只有改變進(jìn)口條件，才能滿足用戶要求經(jīng)濟運行。 全靜葉可調(diào)的調(diào)節(jié)原理：靜葉可調(diào)有較大的風(fēng)量變化范圍，可達(dá)到設(shè)計流量的 72~135％。當(dāng)開大角度時，流量大幅度增加，壓比上升，效率提高，開始喘振的流量增大，穩(wěn)定范圍擴大，最大軸功率正向大流量區(qū)方向移動；當(dāng)

30、關(guān)小角度時，流量大幅度降低，壓比下降，效率降低，開始喘振的流量減小，但小流量區(qū)穩(wěn)定范圍擴大，最大軸功率向小流量區(qū)移動。 鼓風(fēng)機的防喘保護(hù)的作用： 鼓風(fēng)機正常運行中，由于機組本身或外部原因可造成風(fēng)壓升高，風(fēng)量下降，為防止風(fēng)機的運行點進(jìn)入不穩(wěn)定工況區(qū)發(fā)生喘振，特設(shè)定了防喘振保護(hù)器，當(dāng)風(fēng)壓、風(fēng)量達(dá)到放風(fēng)線后，防喘保護(hù)器動作，適當(dāng)開啟放風(fēng)門，保持風(fēng)壓、風(fēng)量在放風(fēng)線的右下方運行。 喘振、逆流保護(hù)的作用： 鼓風(fēng)機的喘振、逆流是鼓風(fēng)機最危險的事故之一，如果不及時的消除，就會造成機組的損壞。喘振、逆流保護(hù)的作用就是當(dāng)鼓風(fēng)機發(fā)生喘振逆流時（逆流時是指逆止閥失靈產(chǎn)生逆流，此時逆流保護(hù)動作，發(fā)出信號將放風(fēng)閥

31、打開），保護(hù)器立即動作，迅速開啟放風(fēng)門，降低風(fēng)壓，以防止再次喘振。 高爐供風(fēng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)： 高爐供風(fēng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有兩種:單機單爐制和母管制。單機單爐制即一臺鼓風(fēng)機單獨對應(yīng)一座高爐;母管制，即通過閥門切換控制實現(xiàn)任意一臺風(fēng)機可以給任意一座高爐供風(fēng)的形式。采用母管制在供風(fēng)選擇上可以更加靈活，更能適應(yīng)大型冶金企業(yè)的設(shè)備檢修和正常生產(chǎn)的需要。 高爐鼓風(fēng)機所送出的冷風(fēng)主要用于高爐冶煉，高爐鼓風(fēng)機所產(chǎn)生的壓縮空氣通過幾十個風(fēng)口進(jìn)入高爐爐膛內(nèi)，提供冶煉所需要的氧氣，同時具有一定的風(fēng)壓，用于克服送風(fēng)阻力和料柱阻力，并維持一定的爐頂壓力。在高爐內(nèi)，冷風(fēng)通過熱風(fēng)爐被加熱到1000℃以上形成熱風(fēng)，使鐵礦石、焦炭、

32、石灰石三種原料進(jìn)行充分的還原反應(yīng)，生成鐵水并產(chǎn)生爐渣，沉入爐缸內(nèi)。到一定的時間,利用爐渣比重輕于鐵水，分別出鐵水和爐渣一次。如果未到出鐵時間，由于鼓風(fēng)機出現(xiàn)故障而停止送風(fēng)時，將導(dǎo)致冷風(fēng)壓力急劇下降，未分離的鐵水和爐渣的混合物將下沉灌入風(fēng)口并凝結(jié)，即為風(fēng)口灌渣。尤其在高爐即將出鐵前(或出鐵后40分鐘后)，風(fēng)機突然停風(fēng)往往導(dǎo)致高爐風(fēng)口、直吹管、彎頭大灌渣等重大生產(chǎn)事故。一旦風(fēng)口灌渣，處理一次灌渣事故約10多個小時，加L高爐恢復(fù)正常的時間，以及恢復(fù)風(fēng)口的費用，將使企業(yè)產(chǎn)生重大損失。 高爐供風(fēng)系統(tǒng)的供風(fēng)是否正常將直接影響高爐的正常生產(chǎn)。如果冷風(fēng)供應(yīng)系統(tǒng)可靠，滿足高爐頂壓需求，那么高爐利用系數(shù)將增加，

33、高爐將穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。 如果高爐供風(fēng)系統(tǒng)工作失常，即向高爐供應(yīng)的冷風(fēng)由于事故突然中斷，那么高爐必將發(fā)生風(fēng)口灌渣的嚴(yán)重事故，給企業(yè)造成巨大損失，并對高爐木身產(chǎn)生很大的損傷。因此對高爐供風(fēng)系統(tǒng)工作的可靠性要求較高。 1.5 本論文選題的背景及意義 隨著國家工業(yè)的發(fā)展，在冶金企業(yè)中煉鐵技術(shù)的提高，高爐容積的不斷大型化，對高爐的穩(wěn)定性的要求越來越高，而作為高爐煉鐵系統(tǒng)中的鼓風(fēng)系統(tǒng)是高爐煉鐵當(dāng)中重要的輔助工藝之一，鼓風(fēng)系統(tǒng)中的撥風(fēng)系統(tǒng)的自動化設(shè)置又是關(guān)系到整個鼓風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，在高爐冶煉過程中如果一旦出現(xiàn)高爐鼓風(fēng)機故障停機，供風(fēng)中斷等情況，就極易會造成高爐“坐料”、“風(fēng)口灌渣”等惡性事故，嚴(yán)重影

34、響高爐生產(chǎn)，不僅會造成設(shè)備的損失，也會對高爐的使用壽命、高爐的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響，阻礙整個企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，直接和間接損失巨大,因此，自動撥風(fēng)控制系統(tǒng)的開發(fā)對于整個高爐安全穩(wěn)定生產(chǎn)和企業(yè)高效率的運轉(zhuǎn)具有重大安全保障和經(jīng)濟效益。 為盡量減少和避免由于風(fēng)機故障而造成的高爐灌渣事故，本論文選擇了兩高爐鼓風(fēng)機供風(fēng)系統(tǒng)撥風(fēng)裝置及其自動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)為論文選題。 設(shè)置撥風(fēng)系統(tǒng)的目的就是:當(dāng)一臺風(fēng)機出現(xiàn)風(fēng)機故障斷風(fēng)情況時，利用撥風(fēng)系統(tǒng)將正在向其它高爐供風(fēng)的風(fēng)機的供風(fēng)量調(diào)撥一部分供給故障停風(fēng)的高爐，以保證該故障風(fēng)機所供風(fēng)的高爐不致灌渣，而維持該高爐的極限生產(chǎn)。 所選高爐鼓風(fēng)機基本技術(shù)參數(shù)表： 編

35、號 原動 裝置 產(chǎn)地 形式 型號 轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn)/分) 吸風(fēng)量 (m3/min) 排風(fēng)壓力 (Mpa) 1#,2#(6000風(fēng)機) 氣輪 機 瑞士 靜葉可調(diào) 軸流式 VAS-9018 3350～3860 5765 (絕) 3#,4#(5500風(fēng)機) 氣輪 機 捷克 靜葉可調(diào) 軸流式 12AVA99B 3000～3700 5000 (絕) 所選高爐鼓風(fēng)機基本技術(shù)參數(shù)表 1.6 本論文完成的主要工作 本論文是運用所學(xué)的自動控制理論基礎(chǔ)，結(jié)合針對當(dāng)前中小型鋼鐵廠的生產(chǎn)實際中存

36、在的高爐灌渣事故而設(shè)計的一套可行的防灌渣撥風(fēng)控制系統(tǒng)，采用西門子系列組態(tài)軟件對其生產(chǎn)過程進(jìn)行自動化控制。以WinCC開放式體系結(jié)構(gòu)的組態(tài)軟件為開發(fā)工具，設(shè)計形象直觀，實時有效的人機接口，實現(xiàn)畫面、信息、控制理論的集中組態(tài)與管理，控制分散的過程控制系統(tǒng)。 具體內(nèi)容安排如下: 第二章: 組態(tài)軟件 第三章: 撥風(fēng)控制裝置及撥風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計 第四章: 撥風(fēng)裝置計算機控制畫面設(shè)計 2組態(tài)軟件 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)(Distributed Control System 簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。組態(tài)的概念最早來自英

37、文Configuration，含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動完成特定任務(wù)，達(dá)到使用者要求的目的。組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(Super-visory Control And Data Acquisition SCADA)的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方便靈活，功能強大。 　 早期控制儀表是氣動PID調(diào)節(jié)器，后來發(fā)展成為氣動單元組合儀表，在50年代后出現(xiàn)電動單元組合儀表。70年代中后期隨著微處理器的出現(xiàn)，誕生了第一代DCS，到目前為止，DCS和其它控制設(shè)備在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。每一套DCS都是比較通用的控制系統(tǒng)，每個D

38、CS 廠商在DCS中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件，實際上就是組態(tài)軟件監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時，主要解決人機圖形界面問題。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。 　 2.1 監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展 2.1.1 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景 　　伴隨著計算機技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件興起。60年代計算機開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計算機技術(shù)

39、人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識，導(dǎo)致計算機工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢。70年代初期，微處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了計算機控制走向成熟。很多從事控制儀表和原來一直就從事工業(yè)控制計算機的公司先后推出了新型控制系統(tǒng)，這一歷史時期較有代表性的就是1975年美國Honeywell公司推出的世界上第一套DCS TDC－2000，而隨后的20年間，DCS及其計算機控制技術(shù)日趨成熟，得到了廣泛應(yīng)用，此時的DCS已具有較豐富的軟件，包括：計算機系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)）、組態(tài)軟件、控制軟件、操作站軟件、其它輔助軟件（如通訊軟件）等。 　　80年代中后期，隨著個人計算機的普及和開放系統(tǒng)（Open System)

40、概念的推廣，基于個人計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進(jìn)入市場，并發(fā)展壯大。組態(tài)軟件做為個人計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，比PC監(jiān)控的硬件系統(tǒng)具有更為廣闊的發(fā)展空間。很多DCS和PLC廠家主動公開通訊協(xié)議，加入“PC監(jiān)控”的陣營，PC監(jiān)控成本大大降低，市場空間逐漸擴大，從無人值守的遠(yuǎn)程監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集與計量、數(shù)據(jù)分析到過程控制，幾乎無處不用。與此同時，可與組態(tài)軟件構(gòu)筑完整的低成本自動化系統(tǒng)的各類智能儀表、調(diào)節(jié)器和PC－Based設(shè)備的發(fā)展和各類嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的異軍突起，把組態(tài)軟件推到了自動化系統(tǒng)主力軍的位置，使得組態(tài)軟件越來越成為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的靈魂。 2.1.2 組態(tài)軟件在我國的發(fā)展 組態(tài)軟件產(chǎn)

41、品于80年代初出現(xiàn)，并在80年代末期進(jìn)入我國。但在90年代中期之前，組態(tài)軟件在我國的應(yīng)用并不普及。究其原因，大致有以下幾點: ①國內(nèi)用戶還缺乏對組態(tài)軟件的認(rèn)識; ②在很長時間里，國內(nèi)用戶的軟件意識還不強，面對價格不菲的進(jìn)口軟件(早期的組態(tài)軟件多為國外廠家開發(fā))，很少有用戶愿意去購買正版，甚至在多數(shù)項目預(yù)算中不包含軟件費用; ③當(dāng)時國內(nèi)的工業(yè)自動化和信息技術(shù)應(yīng)用的水平還不高，組態(tài)軟件提供了對大規(guī)模應(yīng)用、大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控、處理并可以將處理的結(jié)果生成管理所需的數(shù)據(jù)，這些需求并未完全形成。 隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的深入，在面臨規(guī)模更大、控制更復(fù)雜的控制系統(tǒng)時，人們逐漸意識到原有的上位機編程

42、的開發(fā)方式。對項目來說是費時費力、得不償失的，同時，MIS(管理信息系統(tǒng)，management information system)和CIMS(計算機集成制造系統(tǒng)，computer integrated manufacturing system)的大量應(yīng)用，要求工業(yè)現(xiàn)場為企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、決策提供更詳細(xì)和深入的數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的各個環(huán)節(jié)。因此，在1995年以后，組態(tài)軟件在國內(nèi)的應(yīng)用逐漸得到了普及。 2.1.2 主要組態(tài)軟件產(chǎn)品介紹 (1)國外專業(yè)組態(tài)軟件 ① WinCC: 德國Simens的WinCC是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，Simens提供類C語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)

43、境。WinCC內(nèi)嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。但WinCC的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜.WinCC 集生產(chǎn)自動化和過程自動化于一體，實現(xiàn)了相互之間的整合，這在大量應(yīng)用和各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實例中業(yè)已證明，包括：汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè)、能源供應(yīng)和分配、貿(mào)易和服務(wù)行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機械和設(shè)備成套工程、金屬加工業(yè)、食品、飲料和煙草行業(yè)、造紙和紙品加工、鋼鐵行業(yè)、運輸行業(yè)、水處理和污水凈化。 ② Fix: 美國Intellution公司以Fix組態(tài)軟件起家，F(xiàn)ix6.x 軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動程序(需單獨購買)。Intellution將自己最新的產(chǎn)品系列命名為

44、iFix，在iFix 中, Intellution提供T強大的組態(tài)功能，原有的Script語言改為VBA(visual basic for application)，并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA開發(fā)環(huán)境。在iFix中，Intellution的產(chǎn)品與Microsoft的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了緊密的集成。Intellution也是OPC(OLE for process control)組織的發(fā)起成員之一。iFix的OPC組件和驅(qū)動程序同樣需要單獨購買。 ③ Citech: 澳大利亞CiT公司的Citech也是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。Citech具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而

45、不是工控用戶。Citech提供了類似C語言的腳本語言進(jìn)行二次開發(fā)，但與iFix不同的是，Citech的腳本語言并非是面向?qū)ο蟮模穷愃朴贑語言，這無疑為用戶進(jìn)行二次開發(fā)增加了難度。 ④ InTouch: 美國Wonderware的InTouch軟件是最早進(jìn)入我國的組態(tài)軟件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的軟件曾讓我們耳目一新,并且InTouch提供了豐富的圖庫。但是，早期的InTouch軟件采用DDE方式與驅(qū)動程序通信，性能較差，最新的InTouch7.0版已經(jīng)完全基于32位的Windows平臺，并且提供了OPC支持。 ⑤ RSView32: 美國Rockwell公司

46、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)PC平臺上的RSView32組態(tài)軟件，它是以MFC(微軟基礎(chǔ)級)、COM(元件對象)技術(shù)為基礎(chǔ)的運行于 Windows 9X ，Windows NT環(huán)境下的HMI(人機接口)軟件包。 (2)國內(nèi)專業(yè)組態(tài)軟件 國產(chǎn)化的組態(tài)軟件產(chǎn)品正在成為市場上的一支生力軍，近年來已有一定影響力。國內(nèi)也己形成了不少的組態(tài)軟件。 ①組態(tài)王:北京亞控公司的組態(tài)王是國內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司(更早的品牌多數(shù)己經(jīng)湮滅)。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持.組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動程序。組態(tài)王是國內(nèi)目前應(yīng)用較廣的組態(tài)軟件。 ②ControX(開物):華

47、富計算機公司的ControX2000是全32位的組態(tài)開發(fā)平臺，為工控用戶提供了強大的實時曲線、歷史曲線、報等、數(shù)據(jù)報表及報表功能。作為國內(nèi)最早加入OPC組織的軟件開發(fā)商，ControX內(nèi)建OPC支持，并提供數(shù)十種高性能驅(qū)動程序。提供面向?qū)ο蟮哪_本語言編譯器，支持ActiveX組件和插件的即插即用，并支持通過ODBC連接外部數(shù)據(jù)庫。ControX同時提供網(wǎng)絡(luò)支持和Web Server功能。 ③MCGS:北京昆侖通態(tài)成功推出MCGS組態(tài)軟件的三大系列產(chǎn)品、分別是MCGS通用版組態(tài)軟件、MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件和MCGS嵌入版組態(tài)軟件。MCGS工控組態(tài)軟件功能全面、應(yīng)用靈活，提供從設(shè)備驅(qū)動、流程控制

48、到數(shù)據(jù)處理、動畫及報表顯示、報警輸出等一套完整的系統(tǒng)軟件,并且具有開放性結(jié)構(gòu),用戶可以掛接自己的應(yīng)用程序模塊，具有良好的通用性和可維護(hù)性。真正的32位、多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持Windows的多任務(wù)技術(shù)，有效地優(yōu)化了計算機資源，打印任務(wù)作為一個獨立工作而運行于后臺，實現(xiàn)多任務(wù)的并行處理。 ④Force Control(力控)。從時間概念上來說，力控也是國內(nèi)鉸早出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。大約在1993年左右、力控就已形成了第一個版本，只是那時還是一個基于DOS和VMS的版本。后來隨著Windows3. 1的流行，又開發(fā)出了16位Windows版的力控。但直至Windows95版本的力控誕生之前，主

49、要被用于公司內(nèi)部的一些工程項目。32位Windows下的1. 0版的力控，在體系結(jié)構(gòu)上就己經(jīng)具備了較為明顯的先進(jìn)性，其最大的特征之一就是其基于真正意義的分布式實時數(shù)據(jù)庫的三層結(jié)構(gòu)，而且其實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為可組態(tài)的。但1. 0版的力控尚存在明顯的不足、如I/O驅(qū)動程序較少、界面和產(chǎn)品包裝不夠美觀等。最新推出的2. 6版在功能的豐富性、易用性、開放性和I/O驅(qū)動數(shù)量，都得到了很大的提高。 其他常見的組態(tài)軟件還有GE公司的Cimplicity,NI公司的Lookout,PC Soft公司的Wizcon，意大利Progea公司的Movicon，以及國內(nèi)的SYNALL、天工、虎冀等組態(tài)軟件，也都各有特色

50、。 2.2 組態(tài)軟件的任務(wù)及功能特點發(fā)展方向 2.2.1 組態(tài)軟件的應(yīng)用前景 1. 組態(tài)軟件做為單獨行業(yè)的出現(xiàn)是歷史的必然 　　市場競爭的加劇使行業(yè)分工越來越細(xì)，“大而全”的企業(yè)將越來越少（企業(yè)集團(tuán)除外），每個DCS廠商必須把主要精力用于他們本身所擅長的技術(shù)領(lǐng)域，鞏固已有優(yōu)勢，如果他們還是軟硬件一起做，就很難在競爭中取勝，今后社會分工會更加細(xì)化，表面上看來功能較單一的組態(tài)軟件，其市場才剛被挖掘出一點點，今后的成長空間還相當(dāng)廣闊。 　　組態(tài)軟件的發(fā)展與成長和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與普及密不可分，曾有一時期，各DCS廠商的底層網(wǎng)絡(luò)都是專用的，現(xiàn)在則使用國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，這在很大程度上促進(jìn)了組態(tài)軟

51、件的應(yīng)用。例如，在大慶油田，各種油氣處理裝置都分布在油田現(xiàn)場，總面積約3000平方公里，要想把這些裝置的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)共享，在幾年前是不可想象的，而目前通過公眾 網(wǎng)，用modem或ISDN將各DCS裝置連起來，通過TCP/IP協(xié)議完成實時數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控就是一種可行方案，力控?組態(tài)軟件已經(jīng)在該項目中投用成功，成為國內(nèi)規(guī)模最大的HMI/SCADA應(yīng)用范例。 2. 現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟更加促進(jìn)了組態(tài)軟件的應(yīng)用 　　應(yīng)該說現(xiàn)場總線是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其核心內(nèi)容一是工業(yè)應(yīng)用，二是完成從模擬方式到數(shù)字方式的轉(zhuǎn)變，使信息和供電同在一根雙線電纜上傳輸，還要滿足許多技術(shù)指標(biāo)。同其它網(wǎng)絡(luò)一樣，現(xiàn)場總

52、線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也具備OSI的7層協(xié)議，在這個意義上講，現(xiàn)場總線與普通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有相同的屬性，但現(xiàn)場總線設(shè)備的種類多，同類總線的產(chǎn)品也分現(xiàn)場設(shè)備、耦合器等多種類型，在未來幾年現(xiàn)場總線設(shè)備將大量替代現(xiàn)有現(xiàn)場設(shè)備，給組態(tài)軟件帶來更多機遇。 3. 能夠同時兼容多種操作系統(tǒng)平臺是組態(tài)軟件的發(fā)展方向之一 　　可以預(yù)言，微軟公司在操作系統(tǒng)市場上的壟斷遲早要被打破，未來的組態(tài)軟件也要求跨操作系統(tǒng)平臺，至少要同時兼容Win NT和Linux/Unix。 　　Unix系統(tǒng)是計算機軟件最早的程序開發(fā)環(huán)境，整個Unix系統(tǒng)可以粗略地分為三層：最下層是一個與具體硬件相聯(lián)系的多進(jìn)程操作系統(tǒng)內(nèi)核，中間一層是可編程的S

53、hell命令解釋程序，它是用戶與系統(tǒng)內(nèi)核的接口，是整個Unix環(huán)境中靈活使用與擴展各種軟件工具的工具，最外層是用戶的實用工具，有多種程序語言數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及一系列進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的實用工具。 　　Unix系統(tǒng)主要有以下幾個方面特點： 　?、?具有一組豐富的實用軟件開發(fā)工具； 　?、?具有方便裝卸的分級結(jié)構(gòu)樹形文件系統(tǒng)； 　?、?具有功能完備、使用簡便靈活、同時可編程的命令解釋語言Shell； 　?、?支撐整個環(huán)境的系統(tǒng)內(nèi)核緊湊、功能強、效率高； 　?、?整個系統(tǒng)不限定在某一特定硬件上，可移植性好； 　　⑹ 仍在發(fā)展中，不斷完善實時控制功能。 　　Unix是唯一可以在微、超微、小、超

54、小型工作站，中大、小巨、巨型機上“全譜系通用”的系統(tǒng)。由于Unix的特殊背景，它強有力的功能，特別是它的可移植性以及目前硬件突飛猛進(jìn)的發(fā)展形勢，吸引了越來越多的廠家和用戶。 　　Unix在多任務(wù)、實時性、聯(lián)網(wǎng)方面的處理能力優(yōu)于Win NT，但圖形界面、即插即用、I/O設(shè)備驅(qū)動程序數(shù)量方面趕不上Win NT。90年代以來Unix的這些缺點已得到改進(jìn)，現(xiàn)在的Unix圖形界面Xwindow和Unix的變種---- Linux已經(jīng)具備了較好的圖形環(huán)境。 4. 組態(tài)軟件在嵌入式整體方案中將發(fā)揮更大作用 　　前面已講過，微處理器技術(shù)的發(fā)展會帶動控制技術(shù)及監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展，目前嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展速度極

55、為迅猛，但相應(yīng)的軟件尤其是組態(tài)軟件滯后較嚴(yán)重，制約著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。我們從使用方式上把嵌入式系統(tǒng)分為兩種：帶顯示器/鍵盤的和不帶顯示器/鍵盤的。 　?、?帶顯示器/鍵盤的嵌入式系統(tǒng)又可分為：帶機械式硬盤和帶電子盤的嵌入式系統(tǒng)二種。 　　帶機械式硬盤（如PC/104可外接硬盤）的嵌入式系統(tǒng),可裝Windows98/NT等大型操作系統(tǒng)，對組態(tài)軟件沒有更多的要求。 　　不帶機械式硬盤(帶電子盤)的嵌入式系統(tǒng),由于電子盤的容量受限（也可以安裝大容量電子盤，但造價太高），因此此類應(yīng)用只能安裝Windows3.2、WindowsCE、DOS或Linux操作系統(tǒng)。目前支持WindowsCE或Linu

56、x的組態(tài)軟件很少，用戶一般或自己親自編程，或使用以前的DOS環(huán)境軟件，但一般都存在2000年問題。此類應(yīng)用規(guī)模都不大，但數(shù)量卻有很大潛力。另外價格是一個重要因素，如果嵌入式系統(tǒng)的軟硬件價格得到進(jìn)一步降低，其市場規(guī)模將是空前的。 　?、?不帶顯示器/鍵盤的嵌入式系統(tǒng)：這種嵌入式系統(tǒng)一般情況都使用電子盤，只能安裝Windows3.2、WindowsCE、DOS或Linux操作系統(tǒng)，此類應(yīng)用有的會帶外部數(shù)據(jù)接口（以太網(wǎng)、RS232/485等），目前面向此類應(yīng)用的組態(tài)軟件市場潛力巨大。 5. 組態(tài)軟件在CIMS應(yīng)用中將起到重要作用 　　美國Harrington博士于1973年提出了CIM（Com

57、puter Integrated Manufacturing-計算機集成制造）的概念，主要內(nèi)容有：企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)各環(huán)節(jié)密不可分，需統(tǒng)籌協(xié)調(diào)；工廠的生產(chǎn)過程，實質(zhì)就是對信息的收集、傳遞、加工和處理的過程。CIMS所追求的目標(biāo)是使工廠的管理、生產(chǎn)、經(jīng)營、服務(wù)全自動化、科學(xué)化、受控化，最大限度地發(fā)揮企業(yè)中人、資源、信息的作用,提高企業(yè)運轉(zhuǎn)效率和市場應(yīng)變能力、降低成本。CIMS的概念不僅適用于離散形生產(chǎn)流程的企業(yè)，同樣適用于生產(chǎn)連續(xù)型的流程行業(yè)，在流程行業(yè)也有人叫做CIPS（Computer Integrated Process System）。 　　自動化技術(shù)是CIMS的基礎(chǔ)，目前多數(shù)企業(yè)對生產(chǎn)自動

58、化都比較重視，他們或采用DCS(含PLC)或以PC總線為基礎(chǔ)的工控機構(gòu)成簡易的分散型測控系統(tǒng)。但現(xiàn)實當(dāng)中的自動化系統(tǒng)都是分散在各裝置上的，企業(yè)內(nèi)部的各自動化裝置之間缺乏互聯(lián)手段，不能實現(xiàn)信息的實時共享，這從根本上阻礙了CIMS的實施。 　　組態(tài)軟件在企業(yè)CIMS發(fā)展過程中能夠發(fā)揮下面幾方面的作用： 　?、?充當(dāng)DCS(含PLC)的操作站軟件，尤其是PC-based監(jiān)控系統(tǒng)。 　?、?以往各企業(yè)只注重在關(guān)鍵裝置上舍得投資，引進(jìn)自動化控制設(shè)備，而在諸如公用工程(如能源監(jiān)測、原材料管理、產(chǎn)成品管理、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、自動化驗分析、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視等）生產(chǎn)環(huán)節(jié)則重視程度不夠，這種一個企業(yè)內(nèi)部各部門間

59、自動化程度的不協(xié)調(diào)也將影響CIMS的進(jìn)程，受到損失的將是企業(yè)本身，組態(tài)軟件在這方面，即技術(shù)改造方面也會發(fā)揮更大的作用，促進(jìn)企業(yè)以低成本、高效率地實現(xiàn)全廠的信息化建設(shè)。 　　⑶. 由于組態(tài)軟件具有豐富的I/O設(shè)備接口，能與絕大多數(shù)控制裝置相聯(lián)，具有分布式實時數(shù)據(jù)庫，可以解決分散的"自動化孤島"互聯(lián)問題，大幅節(jié)省CIMS建設(shè)所需的投資。伴隨著CIMS技術(shù)的推廣與應(yīng)用，組態(tài)軟件將逐漸發(fā)展成為大型平臺軟件，以原有的圖形用戶接口、I/O驅(qū)動、分布式實時數(shù)據(jù)庫、軟邏輯等為基礎(chǔ)將派生出大量的實用軟件組件，如先進(jìn)控制軟件包、數(shù)據(jù)分析工具等。 6. 信息化社會的到來為組態(tài)軟件拓展了更多的應(yīng)用領(lǐng)域 　　組態(tài)

60、軟件的應(yīng)用不僅僅局限在工業(yè)企業(yè)，在農(nóng)業(yè)、環(huán)保、郵政、電信、實驗室、醫(yī)院、金融、交通、航空等各行各業(yè)均能找到使用組態(tài)軟件的實例。 　　隨著祖國社會進(jìn)步和信息化速度的加快，組態(tài)軟件將贏得巨大的市場空間，這將極大地促進(jìn)國產(chǎn)優(yōu)秀組態(tài)軟件的應(yīng)用，為國產(chǎn)優(yōu)秀組態(tài)軟件創(chuàng)造良好的成長環(huán)境，促進(jìn)國有軟件品牌的成長和參與國際競爭。 　　組態(tài)軟件事業(yè)的發(fā)展也加劇了對從事組態(tài)軟件開發(fā)與研制的人才需求，以往我們國內(nèi)的組態(tài)軟件經(jīng)歷了從無到有的曲折過程，而目前則面臨著如何在未來的競爭中取勝，如何制訂未來的發(fā)展戰(zhàn)略，如何開拓國際市場等一系列新的課題。組態(tài)軟件涉及自動控制理論及技術(shù)、計算機理論及技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機界

61、面技術(shù)(即所謂的CRT技術(shù))等多個學(xué)科，對開發(fā)人員的軟件設(shè)計、理論及實踐經(jīng)驗都有很高的要求，廣大在校的相關(guān)專業(yè)大學(xué)生、研究生面臨著從事該項事業(yè)的難得機遇，盼望更多的人才加入到組態(tài)軟件的開發(fā)隊伍中來，為我國的國民經(jīng)濟信息化做出歷史性貢獻(xiàn)。 2.2.2 組態(tài)軟件的功能特點 　　組態(tài)軟件最突出的特點是實時多任務(wù)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實現(xiàn)、圖形顯示及人機對話、實時數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實時通訊等多個任務(wù)要在同一臺計算機上同時運行。 　　組態(tài)軟件的使用者是自動化工程設(shè)計人員，組態(tài)軟件的主要目的是使使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼，因此在設(shè)計組態(tài)軟件

62、時應(yīng)充分了解自動化工程設(shè)計人員的基本需求，并加以總結(jié)提煉，重點、集中解決共性問題。下面是組態(tài)軟件主要解決的問題： 　　1.如何與采集、控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換； 　　2.使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來； 　　3.處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警； 　　4.存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢； 　　5.各類報表的生成和打印輸出； 　　6.為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求； 　　7.最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠； 　　8.具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。 　　自動化工程設(shè)計技術(shù)人員在組態(tài)軟件中只需填寫一些事先設(shè)計的表格，再利用圖形功能把被

63、控對象（如反應(yīng)罐、溫度計、鍋爐、趨勢曲線、報表等）形象地畫出來，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與I/O設(shè)備的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。當(dāng)由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象相連的I/O設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化后直接會帶動被控對象的屬性發(fā)生變化。若要對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行修改，也十分方便，這就是組態(tài)軟件的方便性。 　　從以上可以看出，組態(tài)軟件具有實時多任務(wù)、接口開放、使用靈活、功能多樣、運行可靠的特點。 2.2.3 組態(tài)軟件的發(fā)展方向 實時多任務(wù)： 　　實時性是指工業(yè)控制計算機系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時間內(nèi)對外來事件作出反應(yīng)的特性。工業(yè)控制計算機及監(jiān)控組態(tài)軟件具有時間驅(qū)動能力和事件

64、驅(qū)動能力，即在按一定的周期時間對所有事件進(jìn)行巡檢掃描的同時，可以隨時響應(yīng)事件的中斷請求。 實時性一般都要求計算機具有多任務(wù)處理能力，以便將測控任務(wù)分解成若干并行執(zhí)行的多個任務(wù)，加速程序執(zhí)行速度?！　　? 高可靠性： 　　在計算機、數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備及正常工作的情況下，如果供電系統(tǒng)正常，當(dāng)監(jiān)控組態(tài)軟件的目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)所占的系統(tǒng)資源不超負(fù)荷時，則要求軟件系統(tǒng)的平均無故障時間MTB(Mean Time Between Failures)大于一年。 　　如果對系統(tǒng)的可靠性要求得更高，就要利用冗余技術(shù)構(gòu)成雙機乃至多機備用系統(tǒng)。冗余技術(shù)是利用冗余資源來克服故障影響從而增加系統(tǒng)可靠性的技術(shù)，冗余資

65、源是指在系統(tǒng)完成正常工作所需資源以外的附加資源。說得通俗和直接一些，冗余技術(shù)就是用更多的經(jīng)濟投入和技術(shù)投入來獲取系統(tǒng)可能具有的更高的可靠性指標(biāo)。 　　以力控?軟件運行系統(tǒng)的雙機熱備功能為例，可以指定一臺機器為主機，另一臺作為從機，從機內(nèi)容與主機內(nèi)容實時同步，主從機可在同時操作。從機實時監(jiān)視主機狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主機停止響應(yīng)，便接管控制。從而提高系統(tǒng)的可靠性 實現(xiàn)雙機冗余可以根據(jù)具體設(shè)備情況選擇如下幾種形式： 　　⑴ 如果采集、控制設(shè)備與操作站間使用總線型通訊介質(zhì)如RS485、以太網(wǎng)、CAN總線等，兩臺互為冗余設(shè)備的操作站均需單獨配備I/O適配器，直接連入設(shè)備網(wǎng)即可，如圖1-2所示。 　?、?/p>

66、 開始運行時從機首先向主機數(shù)據(jù)庫注冊，向主機發(fā)送同步請求。 　?、?當(dāng)主機正常工作時，從機不斷向主機發(fā)送請求。 　?、?當(dāng)主機正常工作時，從機不進(jìn)行任何運算，I/O SERVER 不起動，但是可以接受用戶操作，操作結(jié)果直接送往主機。 　　④ 當(dāng)主機在一定時間內(nèi)（超時時間）不響應(yīng)從機的同步請求時，從機便接管控制，停止向主機發(fā)送同步請求，啟動I/O SERVER 。這時從機將變?yōu)橹鳈C 　　⑤ 當(dāng)故障的主機重新啟動后，發(fā)現(xiàn)從機已經(jīng)轉(zhuǎn)為主機，將自行轉(zhuǎn)為從機，并以從機方式工作，也可以手工切換回主機方式。 　　⑵ 如果采集、控制設(shè)備與操作站間通訊使用非總線型通訊介質(zhì)如RS232，在這種情況下，一方面可以用RS232/RS485轉(zhuǎn)換器使設(shè)備網(wǎng)變成總線型網(wǎng)，前提是設(shè)備的通訊協(xié)議與設(shè)備的地址、型號有關(guān)，否則當(dāng)向一臺設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)請求時會引起多臺設(shè)備同時響應(yīng)，容易引起混亂。 標(biāo)準(zhǔn)化： 　　盡管目前尚沒有一個明確的國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)用來規(guī)范組態(tài)軟件，但國際電工委員會IEC1131-3開放型國際編程標(biāo)準(zhǔn)在組態(tài)軟件中起著越來越重要的作用，IEC1131-3用于規(guī)范DCS和PLC中提供的控制用編程語言，它