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1、西安石油高校课 程 设 计电子工程学院 自动化 专业 自1202 班题 目自动化仪表与过程限制课程设计 学 生 指导老师 阮岩 二一五年六月 书目一 组态软件的历史发展33国内外主要产品介绍 5二.工艺介绍7三.限制回路,方框图及限制规律71. 限制回路方框图72. 限制规律7四、 仪表选型流量计的选择8（一） 1.污水流量计81. 概述82. .特点93. 衬里选择94. 电极的选择105. 流量范围116. 生产厂家12五附组态运行画面131.工艺画面132. 实时趋势133.报警画面14自动化仪表与过程限制课程设计任务书题 目油田污水回注泵站监控系统设计注水泵限制学生姓名学号专业班级设计
2、内容与要求 本次课程设计的目的是熟识过程限制系统的组态和调试，驾驭自动化仪表与过程限制的基本应用，加深和巩固本课程及相关课程的学问，要求完成如下内容:1悉油田污水回注泵站的工艺流程, 并实现注水泵出口流量检测限制2.依据工艺流程和基本数据, 对所用仪表作出选型；3.对限制回路画出方框图，写出所选限制规律，及参数整定方法；4.了解组态软件的历史、发展及国内外现状，熟识组态软件的应用，利用力控组态软件做出油田污水回注泵站监控系统的组态设计，并在报告中写出组态过程如：I/O端口安排、I/O点组态参数说明、限制回路组态说明等。最终要求做出工艺流程画面、趋势画面、报警画面，并利用软件供应的模拟对象，实现
3、系统的自动限制。5完成课程设计报告。起止时间200 年 7 月 2 日 至 200 年 7 月 6 日指导老师签名阮岩 200年6月 26 日系（教研室）主任签名200年6 月28 日学生签名200年6 月 29 日一 组态软件的历史发展1.组态软件产生的背景 “组态”的概念是伴随着集散型限制系统（DistributedControlSystem简称DCS）的出现才起先被广阔的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业限制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业限制系
4、统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的限制系统易于学习和运用，可以简洁地得到技术方面的支持。在PC技术向工业限制领域的渗透中，组态软件占据着特别特别而且重要的地位。 组态软件是指一些数据采集与过程限制的专用软件，它们是在自动限制系统监控层一级的软件平台和开发环境，运用敏捷的组态方式，为用户供应快速构建工业自动限制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应当能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应供应分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件应当是一个运用户能快
5、速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或托付第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，牢靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满意需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严峻的限制。组态软件的出现，把用户从这些逆境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时限制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被给予新的内容。 2.组态软件在我国的发展组态软件产品于80年头初出现，并
6、在80年头末期进入我国。但在90年头中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。究其缘由，大致有以下几点： 国内用户还缺乏对组态软件的相识，项目中没有组态软件的预算，或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的繁冗的上位机的编程开发，而不采纳组态软件； 在很长时间里，国内用户的软件意识还不强，面对价格不菲的进口软件（早期的组态软件多为国外厂家开发），很少有用户情愿去购买正版。 当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高，组态软件供应了对大规模应用、大量数据进行采集、监控、处理并可以将处理的结果生成管理所需的数据，这些需求并未完全形成。 随着工业限制系统应用的深化，在面临规模更大、限制更困难的限制系
7、统时，人们渐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劲、得不偿失的，同时，MIS（管理信息系统，ManagementInformationSystem）和CIMS（计算机集成制造系统，ComputerIntegratedManufacturingSystem）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策供应更具体和深化的数据，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渐渐得到了普及。3国内外主要产品介绍 InTouch：Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年头末、90年头初，基于Windows3.1的In
8、Touch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch供应了丰富的图库。但是，早期的InTouch软件采纳方式与驱动程序通信，性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台，并且供应了OPC支持。 Fix：Intellution公司以Fix组态软件起家，1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，Fix6.软件供应工控人员熟识的概念和操作界面，并供应完备的驱动程序（需单独购买）。Intellution将自己最新的产品系列命名为iFiX，在iFiX中，Intellution供应了强大的组态功能，但新版本与以往的6.版本并不完全兼容。原有的Script语言改为V
9、BA（VisualBasicForApplication），并且在内部集成了微软的VBA开发环境。缺憾的是，Intellution并没有供应6.1版脚本语言到VBA的转换工具。在iFiX中，Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC（OLEforProcessControl）组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样须要单独购买。 Citech：CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面对程序员，而不是工控用户。Citech供应了类似语言的脚本语言
10、进行二次开发，但与iFix不同的是，Citech的脚本语言并非是面对对象的，而是类似于语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。 WinCC：Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens供应类语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较困难，用户最好经过Simens的培训以驾驭WinCC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）。组态王供应了资源管理器式的操作主界面，并且供应了以汉字作为关键字的脚本语言支持。组态王也供应多种硬件驱动程序。 Controx（开物）：华富计算
11、机公司的Controx2000是全32位的组态开发平台，为工控用户供应了强大的实时曲线、历史曲线、报警、数据报表及报告功能。作为国内最早加入OPC组织的软件开发商，Controx内建OPC支持，并供应数十种高性能驱动程序。供应面对对象的脚本语言编译器，支持ActiveX组件和插件的即插即用，并支持通过ODBC连接外部数据库。Controx同时供应网络支持和WevServer功能。 ForceControl（力控）：大庆三维公司的ForceControl（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。只是因为早期力控始终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
12、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DOS和VMS的版本。后来随着Windows3.1的流行，又开发出了16位Windows版的力控。但直至Windows95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I/O驱动数量，都得到了很大的提高。在许多环节的设计上，力控都能从国内用户的角度动身，即注意好用性
13、，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，信任在较短时间内，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GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut，PCSoft的Wizcon以及国内一些组态软件通态软件公司的MCGS，也都各有特色。二.工艺介绍将采油过程中产生的污水经过沉降过滤处理后，用低压水泵送入注水储罐，然后经高压注水泵增压，经两级加压到约 20 MPa 后送出，通过管线输送到注水井，用于注水作业。设计储水量为3*4000立方米，最大注水量为 2.0万吨/日。三.限制回路,方框图及限制规律1.
14、 限制回路方框图2. 限制规律 采纳飞升曲线法进行参数整定，得到衰减曲线如下：则可以从图中得到衰减比为4:1，以及衰减周期=8s，则依据上述参数查表可得采纳PI调整的参数可选取如下：四、 仪表选型流量计的选择（一） 1.污水流量计1. 概述污水流量计由传感器和转换器两部分构成,它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量电导率大于5S/cm导电液体的体积流量，是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。除可测量一般导电液体的体积流量外，电磁流量计还可用于测量强酸强碱等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等匀称的液固两相悬浮液体的体积流量。污水流量计广泛应用于石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门
15、及市政管理，水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。2. .特点1、可编程频率低频矩形波励磁，提高了流量测量的稳定性，功率损耗低；2、采纳16位嵌入式微处理器，运算速度快，精度高；3、全数字量处理，抗干扰实力强，测量牢靠，精度高，流量测量范围度可达1500:1；4、超低EMI开关电源，适用电源电压改变范围大，抗EMC性能好；5、全汉字菜单操作，运用便利，操作简洁，易学易懂；6、高清楚度背光LCD显示；7、具有双向流量测量、双向总量累计功能，电流、频率具备双向输出功能；8、内部具有三个积算器可分别显示正向累计量、反向累计量及差值积算量；9、具有RS485或RS232数字通讯信号输出,可带HART协议10、具有电导率测量功能，可判别传感器是否空管；11、恒流励磁电流范围大，可与不同公司、不同类型的电磁流量传感器配套
