焦炉炼焦生产DCS监控系统设计与组态毕业论文

《焦炉炼焦生产DCS监控系统设计与组态毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焦炉炼焦生产DCS监控系统设计与组态毕业论文（39页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、焦炉炼焦生产DCS监控系统设计与组态摘要集散控制系统DCS（Distributed Control System）目前在工业控制领域占有重要的比重。自从1975年问世以来，经过30多年的发展，已经成为了一种具有高可靠性，开放性，灵活性，易于维护，高协调性，控制功能齐全的先进控制系统。焦炉炼焦生产由集散控制系统进行控制和检测，能保证焦炉炼焦的生产效率，监控安全和运行稳定。我的论文对集散控制系统的形成背景，当前现状和未来趋势做了系统的阐述，根据监控数据表做出了对焦炉炼焦生产DCS监控系统的设计与组态。在设计与组态过程中选择了北京和利时MACSV集散控制装置。首先把监控数据表单做的数据表单转换为文本

2、文件，此文本文件为制表符分隔类型。然后用MACSV系统的数据库总控建立工程后进行了域组号组态、数据库组态，数据库组态包括模拟量输入AI、模拟量输出AO、开关量输入DI、开关量输出DO。用MACSV系统的设备组态工具进行设备组态，根据MACSV系统的硬件结构和特点，为模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出选择FM硬件功能模块。用服务器算法组态工具进行了服务器算法组态。用MACSV图形组态工具进行了图形组态。最后由数据库总控软件进行数据库编译，包括基本编译和联编。数据库下装生成全部下装文件。打开图形组态工具进行图形的模拟运行。关键词：焦炉炼焦，集散控制系统，MACSV，监控，组态。Coke

3、 oven production design and configuration of DCS control system AbstractDistributed control system DCS currently in the field of industrial control plays an important share. Since inception in 1975, after 30 years development, has become a high reliability, openness, flexibility Resistance, easy mai

4、ntenance, high-coordination, control and complete the advanced control system. Coke oven coke production by the distributed control system into the Line control and inspection, to ensure that the production efficiency of coke oven coke, monitoring safety and stable operation. My thesis on the format

5、ion of DCS background, current status and future trends are described the system, according to monitoring Table made of coke oven coke production DCS control system design and configuration. Process in the design and configuration options in Beijing And Belgium MACSV distribution control device. Fir

6、st of all, to do the monitoring data form the data form is converted to a text file, text file as tab-delimited types. Then the total control system, the database MACSV established engineering group number after the domain configuration, database configuration, database Analog input configuration in

7、cludes AI, analog output AO, digital input DI, switch output DO. With MACSV system configuration tools, equipment, equipment configuration, according to MACSV hardware structure and characteristics of For the analog input, analog output, digital input, digital output select FM hardware module. With

8、the server Algorithm configuration tool of the server configuration., MACSV graphical configuration tool with a graphical configuration. Finally the total control by the database software, database compilation, including the basic compilation and Binding. Database, downloaded all of the next generat

9、ion Key words: coke oven coke, distributed control system, MACSV, monitoring, configuration 目录摘要I1 绪论11.1 课题背景及发展1111 计算机控制系统的发展1112 DCS的特点2113炼焦生产简介31.2 论文内容52 集散控制系统DCS62.1 DCS体系特点62.2 MACSV介绍8221 MACSV硬件8222 MACSV软件93 焦炉炼焦设计与组态113.1组态准备113. 2 数据库组态17321 创建工程17322域组号组态18323数据库导入1933 设备组态2334 服务器组态

10、2635 图形组态283. 6 控制器算法组态3037 数据库下装31结束语33参考文献34致谢35361 绪论1.1 课题背景及发展111 计算机控制系统的发展1 Distributed Control System 的英文缩写DCS，在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

11、在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。首先，DCS的骨架是系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需

12、信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 112 DCS的特点2一、高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计

13、算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。二、开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。三、灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用

14、基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。四、易于维护功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。五、协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。六、控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集

15、站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。113炼焦生产简介首先综述下焦炉炼焦的基本原理。将各种经过洗选的coking coal （炼焦煤）按一定比例配合后,在炼焦炉内进行高温干馏,可以得到焦炭和荒煤气.将荒煤气进行加工处

16、理,可以得到多种化工产品和焦炉煤气.焦炭是炼铁的燃料和还原剂。一、炼焦原理3炼焦生产,基本原料是炼焦煤.将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体,随后分解产生煤气和焦油等,剩下以碳为主体的焦炭.在我国普遍使用机械化炼焦的方法。煤料从炉顶部的装煤孔或机侧(捣固焦)装入炭化室,由两侧燃烧室传来的热量,将煤料在隔绝空气的条件下加热至高温.加热过程中,煤料熔融分解,所生成的气态产物由炭化室顶端部的上升管逸出,导入煤气净化处理系统,可得到化学产品及煤气;残留在炭化室内的固化成焦炭.煤料分解固化过程完成后,将炭化室两侧的炉门打开,用推焦机将焦炭推出,落入熄焦车(或干法熄焦装置).赤热的焦炭

17、可用水熄灭,或用惰性气体将余热导走,冷却后即得到可使用的焦炭.机械化焦炉(顶装)目前国内采用炉型主要有 JN型, JNX型,以及58型,66型,70型.二、机械化炼焦炉及其主要附属设备1、焦炉炉体焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成的,分55成一至四个相连接的部分，包括：炉顶,炭化室(两侧是燃烧室),斜道,蓄热室。炉顶区设有炭化室装煤孔,燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入集气系统的上升管孔等。炭化室是窄长的方型室,用以容纳煤料.煤料可由装煤孔或者机侧(捣固炼焦)装入.燃烧室在炭化室两侧,煤气在其内燃烧,燃烧产生的热量,经炭化室燃烧室墙传入炭化室,将煤料加热至高温炼成焦炭。斜道是蓄热室, 燃烧室火道间的气流

18、通道.蓄热室在炭化室及燃烧室下部,内填充有带孔的格子砖.当下降气流时,燃烧产生的高温废气流将格子砖加热,交换成上升气流时,使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧室。一座焦炉由数十孔炭化室组成。.2、煤塔：设在焦炉两炉组之间,贮存已粉碎好的炼焦配煤。3、操作机械1)装煤车：顶装焦炉的装煤车设在炉顶,其作用是从煤塔取出一定重量的煤料,通过炭化室顶部装煤孔卸入炭化室内。2)推焦机：顶装焦炉的推焦机有几种作用:炭化室装煤完毕后,煤落在室内成锥形,由推焦机上的平煤杆将煤推平;打开,清扫与关闭机侧的炉门;将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的熄焦车上。3)装煤推焦车：装煤推焦车为捣固焦炉专用机械,其作用是

19、将由捣固机捣成的煤饼推入炭化室,打开与关闭机侧炉门,将成熟的焦炭推到熄焦车上。4)拦焦车：拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上,并打开,清扫与关闭焦侧的炉门。5)熄焦车(或干法熄焦装置)：接受推出的赤热焦炭,运到熄焦塔内喷水(或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽),将赤热焦炭熄灭,然后卸在凉焦台上冷却。三、炼焦用煤的选择焦炭的物理性能和它的化学成分,主要取决于所用的煤种和炼焦方法.1,洗煤(或精煤).从原料煤带到焦炭中的灰分,硫和磷等杂质,对于炼铁是极为有害的.为了除去这些杂质,就需要对原煤进行洗选,洗选后所得净煤称为洗煤或精煤.2,配合煤.焦煤能够单独炼成很好的焦炭,有

20、的煤种本身虽不能单独炼成焦炭,但能与其它煤种配合炼成焦炭，这样，将不同煤种按适当比例配合,混匀后的煤料称为配合煤.3,目前世界各国焦化厂几乎都用配合煤方法炼焦,即以焦煤配合其它煤种(一至五,六种)进行炼焦.其原因是：1)焦煤资源缺乏，用配合煤方法可以大量节约主焦煤。2)焦煤的结焦性虽好，但有的主焦煤在炼焦时膨胀压力较大，损害炉体，有的含杂质较多，用配合煤的方法可以解决上述问题。1.2 论文内容 论文由原始数据监控表提供原始的数据，然后选择了北京和利时系统工程有限公司的MACSV DCS 系统，进行了数据库组态、设备组态、服务器组态、图形组态、数据库的下装。本文是属于自动化实际工程的应用领域，由

21、太原理工大学化学化工学院过程准备与控制工程与太原化学工业集团焦化厂的实际合作项目，此项目为焦炉炼焦的DCS监控系统设计与组态。我的研究方向为焦炉炼焦生产DCS监控设计与组态，在设计开发过程中我主要完成的内容如下：(1) 查看原始数据，进行数据类型的分类，完成数据库组态。（2）根据MACSV硬件性质，进行设备组态。（3）根据MACSV服务器组态软件特性，完成了服务器组态。（4）在MACSV图形组态软件上完成了图形的组态。（5）最后进行了数据库编译和下装，进行了图形的模拟运行。2 集散控制系统DCS2.1 DCS体系特点4一个最基本的DCS应包括四个大的组成部分：现场控制站，操作员站，工程师站，系

22、统网络。一个典型的DCS体系结构如下图2-1，图中是DCS各组成部分之间的连接关系。系统网络操作 员站工程 师站操作 员站服务器及其他功能站现场控制站 主处 理器I/OI/O现场控制站 主处 理器I/OI/O现场变送器 、执行器 图2-1 DCS系统结构图除了上述四个基本的组成部分之外，DCS还可包括完成某些专门功能的站、扩充生产管理和信息处理功能的信息网络，以及现场仪表、现场总线网络。1.操作员站操作员站是操作人员完成生产过程监控管理任务的平台。多功能站和操作站的硬件组成完全一样，包括工控PC机、CRT、鼠标、键盘、网卡、专用操作员键盘、操作台等。为了提高画面的显示速度，一般都在操作员站上配

23、置较大的内存。2.现场控制站5现场控制站是DCS的核心，系统主要的控制功能由它来完成。系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证，因此对它的设计、生产及安装都有很高的要求。现场控制站的硬件一般都采用专门的工业级计算机系统，其中除了计算机系统必需的运算器、存储器外，还包括了现场测量元件、执行单元的输入输出设备，即过程量I/O或现场I/O设备。在现场控制站内部，主CPU和内存用于数据处理、计算和存储的部分被称为逻辑部分，而现场I/O则被称为现场部分。这两个部分是需要严格分离的，以防止现场的各种信号，包括干扰信号对计算机的处理产生不利影响。现场控制站内逻辑部分和现场部分的连接，一般采用与工

24、业计算机匹配的内部并行总线，常用的并行总线有Multibus、VME、STD、ISA、PCI和Compact PCI等。3.工程师站工程师站是对DCS进行离线的配置，组态工作和在线的系统监督，控制，维护的网络节点。主要功能是提供对DCS进行组态，配制工作的工具软件，并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配制及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态下。工程师站必须对DCS本身的运行状态进行监视，一旦发现异常，系统工程师必须及时采用措施，进行维修和调整，以使DCS能保证长时间连续运行，不会因对生产过程的失控造成损失。另外有

25、些对组态的线性修改，如上下限的设定值的改变，控制参数的调节，对某个检测点或若干个检测点，甚至对某个现场I/O站的离线直接操作。4.服务器随着DCS的功能不断向高层扩展，系统已不再局限于直接控制，而是越来越多地加入了监督控制甚至生产管理等高级功能，因此现在大多数DCS都配备有服务器。DCS系统属于基础自动化，MIS系统侧重于办公自动化。这两者在反映速度上的区别很大，DCS是属于秒级的，而MIS是以小时或更长时间为单位的。所以这两者之间必须要有隔离设备，这个隔离设备就是动态数据服务器。它的功能是生产过程监控；历史数据的存储及管理；统计质量控制；设备预防性维护；设备故障诊断；生产优化等。2.2 MA

26、CSV介绍221 MACSV硬件首先介绍现场控制站特点。1. 冗余措施6主控制器冗余：主控制器采用主备双模冗余配置，设计有硬件冗余切换和故障自检电路。两个控制器进行热备份，它们同时接受网络数据，同时做控制运算，但只有一个输出运算结果，实时更新数据。一旦主控工作发生故障，备份主控自动进入工作状态，而且切换过程是无扰的。电源冗余：电源模块为特殊设计，功率大，稳定性好，均实现冗余配置，多个电源并联使用，均流运行，其中一个故障时，另一个自动承担全部负载。I/O设备冗余：模拟量输入设备、模拟量输出设备能够实现冗余配置，模块均带有荣誉切换机制或备份机制。网络冗余：主控制器配置双冗余10Mbps工业以太网接

27、口实现系统网冗余；内置Profibus-DP主接口，通过DP总线控制单元FM1200可实现控制网的冗余。2 分散隔离措施全分散智能I/O模块，采用导轨安装，可集中，可分散，也可远程分布；将控制有效的分散到各个I/O模块，所有模块均带有隔离电路，将通道上窜入的干扰源拒之系统之外。通道间也可提供隔离措施，清除由于现场地电位差对系统造成的损坏。3 迅速维修措施自诊断功能：现场控制站的所有模块上均带有CPU，每个模块均周期性的进行自诊断。包括CPU、内存等自检；开关量输出回读比较自检；模拟量输入通道采用双通道输入，将结果比较，判断输入通道的正确性；模拟量输出通道采用双通道输出，硬件自动比较输出结果的一

28、致，进行自检；网络系统上每一秒进行网络节点的状态检测。故障指示：系统中主控制器及所有I/O模块上均有状态指示灯，包括运行灯、故障灯网络运行灯等。此外，在系统操作员站上，操作员可随时调出系统状态图，从图中可以看到各站、各模块的运行状态。带电拔插功能：主控制器和所有的模块均可能带电拔插，对系统的运行不会产生任何影响。这就保证了系统在某些模块故障时，系统自动切换到备用板，便于系统维护。系统中所有输入、输出信号线都接到端子底座上，I/O信号通过端子底座进入I/O模块，应此更换I/O模块时不会涉及I/O接线的变动。接着介绍现场控制站的结构7。现场控制站内部结构如图，现场控制柜中安装有主控单元、I/O模块

29、和风机单元。主控制器和智能I/O模块上，分别固化了实现实时控制软件和I/O模块运行软件。主控制单元通过控制网络与各个智能I/O模块连接通讯。主控单元组件安装在机柜上部，它包括冗余主控制器和电源模块。冗余主控制器是系统网络和控制网络之间的枢纽，完成现场控制站中除实时数据输入、输出外的各项哦能够做。冗余主控器内置控制网络网路接口，用于与各个I/O模块进行通讯；配置双冗余的系统网络网路接口，用于与操作层进行通信。电源模块为主控制器和I/O模块等现场设备供电。在机柜的正反面可安装三列导轨，最多有66个安装位，正面最多有33个安装位，背面最多有33个安装位。I/O模块是完成与现场信号的对接、对输入信号进

30、行的采集与转换、对输出信号进行限幅等处理的智能单元。风机单元安装在机柜顶部，作为现场控制站用于通风散热的主要设备。最后介绍主控单元模块。FM801型主控单元式FM系列硬件系统现场控制站的核心设备，与专业机笼配合使用，实现对本站下I/O模块数据的采集及运算和接受服务的组态命令集数据交换。通过冗余以太网接口把现场控制站的所有数据传到FM系列硬件系统服务器，操作员站、工程师站指令也通过以太网下传到FM801。FM901电源模块时一种开关电源，实现220VAC到220VDC的转换，为现场控制站提供24VAC。既可以独立使用，也可以冗余使用。 222 MACSV软件8数据库总控组态软件用于定义MACS应

31、用系统的核心数据环境数据库。数据库组态软件由三部分组成：数据库总控、数据库编辑、控制表编辑。数据库组态就是定义和编辑系统各站的点信息，这是形成整个应用系统的基础。在MACSV系统中有两类点，一类是实际物理测点，存在于现场控制站和通信站中，点中包含了测量点类型、物理地址、信号处理和显示方式等信息；一类是中间点，同实际物理测点相比差别仅在于没用与物理位置相关的信息，可在控制算法组态和图形组态中使用。控制表组态就是定义和编辑模拟量事故追忆定义表、SOE事故源定义表、开关量事故追忆定义表及域间引用定义表。数据库总控组态工具有编辑功能：在此功能下可将整个系统中物理量点及虚拟量点的相关信息，如点名、信号转

32、换类型、前端处理方法、报警方式、通道定位信息等输入，编辑功能在提供数据输入手段的同时，还提供数据的修改、查找、打印等功能。编译、连接功能：对各种已输入的数据进行正确性、一致性检查，以生成下装文件，供系统运行时使用。在编译、链接过程中提供自动查错功能，发现错误后会给出提示并自动定位错误。系统设备组态软件用于定义MACS应用系统的硬件配置，实现建立系统硬件和软件的关联关系，分为系统设备组态和I/O设备组态两部分。系统设备组态的任务是完成系统网和监控网上各个网络之间节点设备的硬件配置；I/O设备组态是以现场控制站为单位来完成每个站的I/O单元配置。设备组态软件主要有编辑功能：在此功能下可编译整个系统

33、的系统服务器、现场控制站、操作员站、监控网络和系统网络、现场控制站I/O模块等硬件配置的相关信息，如标识、网络IP地址等。 编译功能：对各种已输入的数据进行正确性、一致性检查，给数据库编译提供中间文件，并自动生成设备软件图。在编译过程中提供自动查错功能，发现错误后会给出提示并自动定位错误。生成设备组态图后可以图形模拟显示。服务器算法软件是用来实现在MACS应用系统的服务器上运行的控制方案的组织和基本机构。用树型结构表现工程、站和控制方案之间的关系，设置控制方案的基本属性，如方案名、方案采用的语言、运算周期、运算开关、运算次序等。图形组态软件主要用于编辑MACS应用系统运行时所需的工艺流程图，用

34、来实现工艺生产过程的在线监控。图形组态包括静态图形和动态图形两部分。静态图形表示工艺流程画面中静态信息，它们与数据库信息没有任何联系，仅表征生产工艺流程。动态图形是数据库点实时值的变化而变化的图形单元，用来反映现场的相关工艺参数信息，变化内容可以有颜色、大小、形状等。图形组态软件大致有如下几个主要功能：背景图生成功能：显示画面组态工具提供多种绘图工具，包括点、线、弧、矩形、椭圆等基本图形，填充、放缩等工具，剪切、拷贝、粘贴等编辑手段，此外，还可以用图形预制构件，用户可以方便、快捷的绘出美观的背景图。动态点生成功能：在背景图绘制完成后，还需要在背景图上添加相应的动态点，显示画面组态工具在提供添加

35、动态点的同时，还可以定义动态数据的显示方式等有关信息。显示画面动态效果预览功能：在完成背景图及动态点生成之后，可以通过预览功能观察组态画面的动态显示效果，对图形可以及时进行修改。“健-图”对应关系定义功能：在系统运行所需的总貌图、流程图、工况图等生成后，针对用户的特定操作要求，可以通过建立专用操作键盘上的功能健与相关流程图、工况图之间的特定对应关系的方法，实现健-图关联。3 焦炉炼焦设计与组态3.1组态准备 由太原焦化厂提供的原始数据监控表3-1如下:表3-1 原始数据表汉字说明数据单位量程下限量程上限2#回炉煤气压力KPa0.007.002#预热后煤气压力KPa0.007.002#机侧分烟道

36、吸力Pa0.00-500.002#焦侧分烟道吸力Pa0.00-500.002#总烟道吸力Pa0.00-500.002#机侧a蓄热室吸力Pa0.00-500.002#机侧b蓄热室吸力Pa0.00-500.002#焦侧a蓄热室吸力Pa0.00-500.002#焦侧b蓄热室吸力Pa0.00-500.002#回炉煤气流量Nm3/h0.0015000.002#蒸汽总管流量Kg/h0.00400.002#a集气管压力Pa0.00250.002#b集气管压力Pa0.00250.002#低压a氨水流量M3/h0.00300.002#低压b氨水流量M3/h0.00300.002#回炉煤气压力反馈0.0090.0

37、02#机侧烟道吸力反馈0.0090.002#焦侧烟道吸力反馈0.0090.002#a集气管温度0.00300.002#b集气管温度0.00300.002#回炉煤气温度0.00100.002#预热后煤气温度0.00100.002#机侧分烟道温度0.00800.002#焦侧分烟道温度0.00800.002#总烟道温度0.00800.002#机侧a蓄热室温度0.001500.002#机侧b蓄热室温度0.001500.002#焦侧a蓄热室温度0.001500.002#焦侧b蓄热室温度0.001500.002#冷端补偿0.0078.132#回炉煤气压力控制KPa0.0090.002#机侧烟道吸力控制Pa

38、0.0090.002#焦侧烟道吸力控制Pa0.0090.002#回炉煤气压力控制KPa0.0090.002#焦侧b蓄热室吸力Pa0.00-500.002#回炉煤气流量Nm3/h0.0018000.002#蒸汽总管流量Kg/h0.00400.002#a集气管压力Pa0.00250.002#b集气管压力Pa0.00250.002#低压a氨水流量M3/h0.00300.002#低压b氨水流量M3/h0.00300.002#回炉煤气压力反馈0.0090.002#机侧烟道吸力反馈0.0090.002#焦侧烟道吸力反馈0.0090.00在Microsoft Office Excel 中对表单的内容进行AI

39、，AO,DO,DI 分类和起点名，得到如下的分类表单：表3-2 模拟量输入表格序号点名点说明量纲站号设备号通道号信号范围量程上限量程下限反量程特性1PR0012#回炉煤气压力Kpa101027.000.002PR0022#预热后煤气压力KPa101127.000.003PR0032#机侧分烟道吸力Pa10122-500.00 0.0014PR0042#焦侧分烟道吸力Pa10132-500.00 0.0015PR0052#总烟道吸力Pa10142-500.00 0.0016PR0062#机侧a蓄热室吸力Pa10152-500.00 0.0017PR0072#机侧b蓄热室吸力Pa10162-500

40、.00 0.0018PR0082#焦侧a蓄热室吸力Pa10172-500.00 0.0019PR0092#焦侧b蓄热室吸力Pa10202-500.00 0.00110FR0012#回炉煤气流量Nm3/h1021215000.00 0.0011FR0022#蒸汽总管流量Kg/h10222400.00 0.0012PR0102#a集气管压力Pa10232250.00 0.0013PR0112#b集气管压力Pa10242250.00 0.0014FR0032#低压a氨气流量M3/h10252300.00 0.0015FR0042#低压b氨气流量M4/h10262300.00 0.0016PRQ001

41、2#回炉煤气压力反馈1027290.00 0.0017PRQ0022#机侧烟道吸力反馈1030290.00 0.0018PRQ0032#焦侧烟道吸力反馈1031290.00 0.0019TR0012#a集气管温度 10322300.00 0.0020TR0022#b集气管温度 10332300.00 0.0021TR0032#回炉煤气温度 10342100.00 0.0022TR0042#预热后煤气温度 10352100.00 0.0023TR0052#机侧分烟道温度 10362800.00 0.0024TR0062#焦侧分烟道温度 10372800.00 0.0025TR0072#总烟道温度

42、 10402800.00 0.0026TR0082#机侧a蓄热室温度 104121500.00 0.0027TR0092#机侧b蓄热室温度 104221500.00 0.0028TR0102#焦侧a蓄热室温度 104321500.00 0.0029TR0112#焦侧b蓄热室温度 104421500.00 0.0030COLD012#冷端补偿 1045278.13 0.0031AC001备用 10462500.00 0.0032AC002备用 10472500.00 0.00表3-3 模拟量输出表格序号点名点说明量纲站号设备号通道号量程上限量程下限1PRC0012#回炉煤气压力控制105090.

43、00 0.00 2PRC0022#机侧烟道吸力控制105190.00 0.00 3PRC0032#焦侧烟道吸力控制105290.00 0.00 4AC003备用105390.00 0.00 5AC004备用105490.00 0.00 6AC005备用105590.00 0.00 7AC006备用105690.00 0.00 8AC007备用105790.00 0.00 表3-4 开关量输入表格序号点名点说明置0说明置1说明站号设备号通道号1POSI12#加热煤气岗检岗检10602POSI22#机侧烟道岗检岗检10613POSI32#焦侧烟道岗检岗检10624POSI42#交换机岗检4岗检10

44、635DI001备用10646DI002备用10657DI003备用10668DI004备用10679DI005备用106810DI006备用106911DI007备用1061012DI008备用1061113DI009备用1061214DI010备用1061315DI011备用1061416DI012备用10615表3-5 模拟量输出表格序号点名点说明置0说明置1说明站号设备号通道号1PRA0012#预热后压力报警报警10702PRS0012#预热后压力连锁连锁 10713VRI0012#换向操作声光提示提示10724DOC001备用10735DOC002备用10746DOC003备用107

45、57DOC004备用10768DOC005备用10779DOC006备用107810DOC007备用107911DOC008备用1071012DOC009备用1071113DOC010备用1071214DOC011备用1071315DOC012备用1071416DOC013备用10715将以上数据转换为文本文件，此文本文件为制表符分隔类型，如下： AI文本文件制表符分隔类型图3-1:图3-1 模拟量输入录入画面AO文本文件制表符分隔类型图3-2:图3-2 模拟量输出录入画面DI文本文件制表符分隔类型图3-3:图3-3 开关量输入录入画面DO文本文件制表符分隔类型图3-4:图3-4 开关量输出录

46、入画面在做完这些工作之后，原始的数据准备我就完成了！接着在MACSV系统的组态工具进行后续的工作。3. 2 数据库组态321 创建工程首先打开软件进入如下界面图3-4：图3-4 创建工程点击菜单栏下的“工程”，在弹出选项中选择“创建工程”进行创建工程名字为“you” ：图3-5 添加工程再点击了确定之后，就成功的创建的了一个以“you”为名字的工程，这以后的工作将在此工程中进行一系列的组态工作。322域组号组态点击菜单栏下的“编辑”，选择域组号组态。进入如下界面图3-6：图3-6 域组号组态将“未分组的域”中工程文件移动到“该组所包含的域”中图3-7：图3-7 分组和域点击确定之后，就成功的进

47、行了域组号组态！323数据库导入点击菜单栏的编辑，选择编辑数据库，输入用户名hollymacs,口令macs。这样就会进入如下界面图3-8：图3-8 数据库录入在点击确定之后，在菜单栏下的“系统”选择“数据操作” 图3-9 ：图3-9 数据操作画面在选择类名下有AI，AO，DI，DO进行了数据的导入。AI数据的导入图3-10：图3-10 模拟输入量导入AO数据的导入图3-11：图3-11 模拟输出量导入DI数据的导入图3-12：图3-12 开关输入量导入DO数据的导入图3-13：图3-13 开关输出量导入在数据导入之后，系统会自动的生成一个内部模拟量点AM的数据如下图3-14：图3-14 内部

48、模拟量点AM编辑数据库的组态到这里就完成了。33 设备组态3.3.1 系统设备组态系统设备组态以节点为单位，完成系统网和监控网上各网点节点的配置和节点上的设备的配置，系统设备由节点和网络节点所包含的设备组成。首先打开设备组态进入如下界面图3-15：图3-15 设备组态在选择确定之后，在菜单栏中的“编辑”下选择“系统设备” 图3-16 ：图3-16 系统设备画面这样到这里设备组态就完成了。3.3.2 I/O设备组态9图3-17 I/O设备组态右键选择“DP”弹出选项，选择“添加设备” 图3-18：图3-18 添加设备根据HOLLIAS-MACS硬件FM系列使用手册上对FM系列硬件的介绍，我选择了

49、FM148A ,FM151 ,FM161_DI ,FM171 分别作为模拟输入输出和数据输入输出的功能模块图3-19:图3-19 所选设备在我的设计中用了4个FM148A模拟量输入模块，一个FM151模拟量输出模块，一个FM161-DI开关量输入模块，一个FM171开关量输出模块。34 服务器组态打开服务器算法组态后，在菜单栏下“文件”选择“新建工程”图3-20 :图3-20 服务器组态在点击确定之后，将软件所使用的公式GETSYSPER(_FUHE0)输入图3-21：图3-21 服务器编辑同时由数据库组态中自动生成的内部模拟量点AM要添加点名为FUHE0,点说明为负荷，量纲为%，量程下限为0

50、，量程上限为100的数据点，形成如下图3-22：图3-22 负荷编辑在进行更新数据库，校验后保存。这样就完成了服务器算法的组态。35 图形组态10图形组态工具是生成系统的总貌图、流程图和工况图的工具。通过图形操作员可以对现场运行情况一目了然，从而方便的进行现场运行监控。工业控制系统流程图形包括静态图形和动态图形两部分。静态图形表示流程画面中的静态信息，它们与数据库信息没有任何关系。动态图形是随数据库点实时值的变化而变化的图形单元，变化内容可以有颜色、大小、形状等。图形组态工具给用户提供了多种图形静态操作工具，包括图形生成、填充、组合、分解、旋转、拉伸、剪切、复制和粘贴等。可以灵活的对图形进行交

51、换和加工。进过图形组态工具绘制的系统的静态图如下所示图3-23：图3-23 图形组态静态图在对工程进行基本编译、联编、数据库下装成功后，对系统进行模拟运行，如下图3-24：图3-24 模拟运行图图形组态到这里就完成了。3.6 控制器算法组态在我的整个焦炉炼焦监控系统中，一共使用了3个控制回路，在图形组态的图形（图3-22）可以看出。第1个控制回路点名为PRC001，点说明为回炉煤气控制，被控变量是压力，控制变量用流量，算法用PI控制算法。第2个控制回路点名为PRC002，点说明为预热后煤气压力控制，被控变量是压力，控制变量用流量，算法用PI控制算法。第3个控制回路点名为PRC003，点说明为焦

52、侧烟道吸力，被控变量是压力，控制变量用流量，算法用PI控制算法。37 数据库下装当前面的工作完成后，就可以对我的工程进行数据库的编译和下装。3.7.1 基本联编在数据库总控组态画面中，打开“数据库编译”，进行基本联编。出现这样的如下画面图3-25：图3-25 基本编译画面这样基本联编就成功了。3.7.2联编在数据库总控组态画面中，打开“数据库编译”，进行联编。出现如下画面图3-26：图3-26 联编画面这样编译完成。3.7.3数据库下装在数据库总控组态画面中，打开“数据库下装”，选择“生成全部下装文件” ，出现如下画面图3-27：图3-27 数据库下装结束语DCS系统将不同的控制任务按照一定的

53、设计方案分别由不同的控制站进行控制，同时控制站之间通过通信网络连接，上层控制人员则又通过通信网络连接下层控制站，实现对现场情况的监视和控制。其优点在于，当一台控制站发生故障之后，不会影响到其他控制站的运行，同时，控制站又是处于集中管理的状态，方便维护。北京和利时系统工程有限公司的MACSV DCS 系统，就是这样一种系统。在焦化行业，北京和利时的MACSV DCS系统应用非常广泛，太原化学工业集团焦化厂选择了之后有很大的改善，在各方面都取得了相当大的进步。山西作为一个产煤大省，焦化厂的分布星罗棋布，DCS监控系统在焦化行业将发挥巨大的作用和贡献。参考文献1 王树青. 过程控制工程.北京：化学工

54、业出版社,20012 王常力.集散控制选型与应用M 清华大学出版社，20023 贵州工业大学学报（自然科学版）第35卷第四期2006年8月4 陈伯时.自动控制系统M，机械工业出版社，1981 5 分布式控制系统HOLLiAS MACS，武汉中能测控技术工程有限公司，2010，36 DCS体系结构概述, 南京崇基机电工程有限公司,2010,17 和利时DCS知识（DCS实训指导手册），电气仪控，中国电力联盟，2010,58 MACS系统的硬件和软件，襄樊鼎鼎电气有限公司(原襄樊天开电气设备有限公司)，2010,59 HOLLIAS-MACS系统硬件手册.北京：和利时系统工程股份有限公司10 HO

55、LLIAS-MACS系统组态手册.北京：和利时系统工程股份有限公司11 HOLLIAS-MACS系统手册.北京：和利时系统工程股份有限公司 12 Chunhua Yang, Min Wu, Hybrid intelligent control of gas collectors of coke ovens, Deyao Shen and Geert Deconinck, 1999,1213 Advances in Instrumentation, v 42, n pt 2, p 1189-1197, 19879JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyX

56、Ty#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8