[优秀毕业设计精品]镇海岚山商业储备油库岚山输油站的监控组态——商储2区.doc

《[优秀毕业设计精品]镇海岚山商业储备油库岚山输油站的监控组态——商储2区.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[优秀毕业设计精品]镇海岚山商业储备油库岚山输油站的监控组态——商储2区.doc（49页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、镇海岚山商业储备油库岚山输油站的监控组态商储2区摘要:如今随着科学技术的不断发展，计算机自动监控系统已广泛地应用于各种工业自动化领域。由于储油库是维系原油及其产品生产、加工、销售之间的纽带，既是调节油品供求平衡的杠杆，又是国家石油及其产品供应和储备的基地，对于保障国家能源安全、保障人民生活、促进国民经济发展起着非常重要的作用。因此对于储油库、输油站等进行计算机自动监控就显得尤为重要。而本论文便是以镇海岚山输油站商储2区为实例，利用组态王6.53以及相关设备去设计一个可实际运行的计算机自动监控系统，最终达到自动监控采集输油站相关变量，并对超限变量进行报警的目的。关键词：输油站；计算机自动监控；组

2、态王；PLCZhenhai Lanshan Commercial Reserves Of Oil Dept Lanshan Oil Station Monitor Configuration-The second commercial storage areaAbstract: With the development of science and technology, the computer automatic control system has been widely used in various industrial automation field. As the oil st

3、orage is a link to maintain the crude oil and its related products, processing and sales, oil storage between the balance of oil supply and demand is not only adjust a lever, but also a national petroleum and its products supply and reserve base. The oil storage plays a very important role in protec

4、tion of national energy security, protection of peoples lives, promote economic development. So for the oil storage, oil stations, automatic control by computer is particularly important. And my paper is use the second district of commercial reserve in the Zhenhai oil Arashiyama station as an exampl

5、e, use Kingview 6.53 and related equipment to design a computer automatic monitoring system which can actually run, and ultimately achieve the purpose of automatic monitoring oil collection station-related variables, and alarm the gauge variables. Keywords: oil station; computer automatic control; K

6、ingview; PLC 目录1 绪论11.1 课题研究的目的、意义以及课题的来源11.1.1 课题研究的目的11.1.2 课题研究的意义11.1.3 课题的来源21.2 输油站监控技术研究现状和发展趋势31.2.1 国内研究现状及趋势31.2.2 国外研究现状及趋势31.3 计算机监控在输油站中的应用特点41.4 本课题研究的主要内容和论文的结构42 商储2区工艺流程分析及其监控系统方案设计62.1 镇海岚山输油站简介62.1.1 岚山输油站商储2区工艺流程分析62.2 岚山输油站商储2区控制系统的控制要求72.3. 计算机监控系统简介72.3.1 计算机控制系统的组成与工作原理72.3.2

7、 计算机控制系统的功能82.3.3 计算机控制系统的设计原则82.4 岚山输油站商储2区监控系统方案初步设计93 岚山输油站商储2区监控系统硬件实现113.1 监控系统硬件概述113.2 岚山输油站商储2区监控系统的硬件配置与I/O点数统计113.2.1 监控系统I/O点数统计113.2.2 监控系统中选用的硬件设备清单123.3 商储2区监控系统的硬件实现123.3.1 本次设计对硬件的要求123.3.2 系统主要硬件介绍123.3.3 系统硬件图144 岚山输油站商储2区监控系统软件设计154.1 计算机监控系统软件的选择154.2 组态王6.53软件简介154.2.1 组态王6.53软件

8、的构成164.2.2 组态王6.53软件的主要功能164.2.3 用组态王建立应用工程的一般过程184.3 计算机监控系统软件组成原理图184.4 岚山输油站商储2区监控系统工程的建立与动画连接194.4.1 岚山输油站商储2区监控系统工程的建立194.4.2 主监控画面的设计214.4.3 定义外部设备和数据变量234.4.4 动画连接254.5 监控系统的报警和事件284.6 监控系统的实时参数和参数设置304.6.1 实时参数304.6.2 参数设置314.7 监控系统的趋势曲线324.8 监控系统的报表系统354.9 用户登录、画面切换以及退出功能364.9.1 用户登陆364.9.2

9、 画面切换和退出功能365 系统的调试与运行375.1 概述375.2 系统调试前应注意的问题375.3 系统的运行与调试375.3.1 硬件运行和调试375.3.2 软件运行和调试376 结 论42参考文献43致 谢44451 绪论随着科学技术的不断进步，特别是工业控制技术的飞速发展，如今我们已经步入一个崭新的自动化控制新时代。计算机自动监控系统已经广泛的应用于离散过程、连续过程等各种工业自动化领域以及电力、化工、食品、水处理等各个行业。现在国内外大都采用计算机监控系统对输油站的各个生产工艺过程进行实时监控与数据采集等，计算机监控系统的发展为输油站自动化监测技术提供了坚实的基础。由于输油站是

10、石油集输过程中的一个重要环节，它直接关系到外输原油的质量，其工艺特点是：系统关联紧密、操作规程严格、系统运行状况复杂多变且系统过程中流程多变。因此采用计算机监控系统对其工艺过程进行实时监控可以有效地提高生产率、减少事故发生率、降低现场工人的劳动强度。本文的主要内容是介绍输油站原油集输等工艺流程和设计相关的计算机监控系统硬件及软件，以达到监控商储2区相关参数的目的。1.1 课题研究的目的、意义以及课题的来源1.1.1 课题研究的目的本课题研究目的是针对岚山商业储备油库岚山输油站商储2区工艺流程的分析，进行监控系统的硬件与软件设计。本次设计的计算机监控系统应达到以下目的：（1） 能及时地，正确地对

11、运行设备的运行参数和运行状况做出全面监测，预防和消除事故隐患。（2） 对设备和运行状况进行必要的指导，提高设备运行的安全性、可靠性和有效性，把运行设备发生事故的概率降低到最低水平，将事故造成的损失减低到最低程度。（3） 通过对运行设备进行监测、隐患分析和性能评估等，为设备的结构修改、设计优化和安全运行提供数据和信息。总的来说，进行计算机监测的目的就是确保输油站设备的安全运行，预防和消除事故隐患，避免事故发生。因此，自动化控制与管理信息系统为实现输油站全面自动化监控提供了可能。本文应用基于“组态王6.53”的计算机监控技术，去实现岚山商业储备油库岚山输油站计算机监控系统的上位机监控，达到如下目的

12、：实现对区内的设备运行状况、各储油罐液位变量的监测；实现对区内工艺流程实时监测，当设备运行出现故障、参数越限时，系统及时产生报警。1.1.2 课题研究的意义中国石化(SNP)位于宁波镇海岚山的原油商业储备库是中国石化的第一个原油储备库，也是集团公司目前在国内最大的原油商业储备基地。共建有38座10万立方米储油罐，总储油量为380万立方米。镇海附近不仅有国家战略储备库，还有直接供应镇海炼厂的原油库。为实现油品管道运输而建立的各种作业站场，是油品管道的基本组成部分之一。按输油站所处的位置，分为起点站（首站）、中间站和终点站（末站）；按其作用又可分为增压站（又称泵站）、加热站、热泵站、分输站和减压站

13、等。起点站通常位于油田、炼油厂或港口附近，是长距离输油管道的起点。主要功能是接受来自油田、油船的原油或来自炼油厂的成品油，并经计量、加压（或加热）后输往下一站。输油泵是输油站的核心设备，它以压力能的形式给油品提供输送动力。输油泵的选择须满足输油压力、排量和油品特性的要求。此外,还需考虑机组的可靠性、耐久性,并考虑易于操作、便于实现自控和遥控、有利于提高机组的效率和能够节能等多方面的因素。中间输油站位于输油管道沿线的输油站,其站距按管道的水力计算和热力计算确定，并根据输油工艺、地质、建设规划等多方面要求选择和布置中间站地点。中间输油站的功能有的是只给油品加压的泵站，有的是只给油品加热的加热站，有

14、的是既加压又加热的热泵站。成品油管道的中间输油站多为泵站，易凝高粘原油管道的中间站多为热泵站。终点站位于管道末端，接受管道来油，将合格的油品输送给收油单位,或改换运输方式,如铁路、公路或水路运输。终点站的主要任务之一是解决管道运输和其他运输方式之间输量的不均衡问题。为保证管道连续地按经济输量运行，终点站需要设置足够容量的油罐。随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域得以应用，因此这就使得从事自动化方面的人需要去熟练掌握更加先进的自控类软件以适应当今的工业自动化要求。 组态软件指一些数据采集与过程控制的专

15、用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。而我这次做这个课题的目的和意义便在于更加深入的去了解并学习组态软件，藉由对组态软件的应用去完成镇海岚山输油站商储2区的工艺流程及自动控制方面的问题，通过这次的学习可以使我在组态方面有更加坚实的知识基础，这些都可以帮助我在今后的工作学习中取得更好的成绩。1.1.3 课题的来源本课题来源于岚山商业储备油库岚山输油站监控系统的开发科研项目，目的是通过开发研制一套综合监控系统，实现输油站的自动化控制与实时监测，保证原油集输等重要工艺的安

16、全与效益，有效的控制各种工艺参数，提高生产率和安全水平。1.2 输油站监控技术研究现状和发展趋势1.2.1 国内研究现状及趋势近年来随着石油企业信息化建设的进一步发展和拓宽，信息技术要效益、要速度、要精度成为石油开发的主要发展方向和战略手段。虽然国内油气集输、油气采集等技术较国外仍处于落后阶段，但是国内油田近年来不断加大信息网络的基础建设，油田主干网络整体性能由百兆升级到千兆，三级单位已全部连入油田局域网，使得信息的传递更加通畅，具备了实施全油田自动化建设的基本信息传递通道。目前，油田远程监控系统已经应用于石油行业，实时采集设备工作状态信息，实现对现场数据的采集分析以及设备监控，从而以达到采油

17、的自动化和可视化并及时了解设备的运行情况来提高安全水平与经济效益的目的。输油站监控系统是整个信息系统中的一个组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。它可以通过摄像机及其辅助设备直接观看被监视场所的情况；可以把被监视场所的各个变量的变化实时地传送到监控中心，使被监控场所的情况一目了然。同时，输油站监控系统还可以作为生产调度、设备检查、事故处理、现场指挥等功能的辅助手段。随着计算机、网络及通讯技术的飞速发展，利用网络实现视频监控管理已成为一种趋势，传统的模拟视频监控技术正逐步向数字化、网络化、智能管理化发展。使工作人员能以最简便、最逼真、最安全的方式进行远距离实时监控，实现零距离沟通。虽然

18、现在全国各地各采油厂已不同程度地进行了油气生产自动化监控系统的试点工作，但水平参差不齐，也暴露出很多的问题，主要表现在现场设备可靠性差，可维护性差，不能承受现场恶劣的工作环境（包括高温、低温、潮湿和沙尘）。就现在的监控系统来看，由于参与的厂商较多，产品的水平存在差异，各个厂家都是在做试点工作，虽然也有个别厂家开始规模推广，但是数据开放性不够，往往是各个厂家互不兼容，软件数据不能共享，造成一个个的自动化孤岛。因此在很多情况下，不能对数据进行局部细微的分析，难以让工程技术人员掌握第一手的资料。从国内油田监控系统的发展过程和今后的发展趋势来看，自动化监控技术将越来越多的应用到输油站的监控系统中，而且

19、必将数字化和网络化。1.2.2 国外研究现状及趋势国外油田自动化监控工作已有几十年的历史了。一些先进的监控系统如监控与数据采集系统（SCADA）以及GPRS网络传输方式在国外各个油田早就开始应用了。50年代，美国海湾公司就建成了第一套自动化监控输送系统（LACT）装置，解决了原油的自动收集、处理、计量和输送问题。60年代，Arco油气公司的Iatan East Howard油田PLC用于注水控制，并很快发展到报警、泵控等其他领域。80年代分布式监控系统就已经应用于石油行业。随着DCS系统采用一些先进的控制策略，使部分生产过程的控制得到了进一步优化。英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据监测的

20、地质情况自动控制油井的产量，保证地层原油达到最大采收率。美国LUFKIN公司推出PRC油井自动控制系统功能齐全，完全能够满足对油田抽油机进行全方位测控的需要。目前国外已将自动化技术提升到对原油的生产、储运、销售等环节进行全面监控的现代化管理水平的高度。比如英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据地质情况自动的控制油井的产量，确保底层原油达到最大采收率。美国油田甚至将销售过程中温度影响体积的销售差额，也考虑设置到自动化管理系统中。这些都是现阶段国内技术无法企及的。1.3 计算机监控在输油站中的应用特点输油站计算机监控系统一般具有以下特点：（1） 监测、控制、管理一体化。监测功能，即生产现场的数据

21、采集和设备运行情况的监视及报警。控制功能，即PLC或计算机根据工艺要求及设备运行参数的变化自动或提示操作人员控制设备的运行。管理功能，即生产数据处理、故障诊断与事故处理、各种报表统计打印等。将监测、控制、管理功能融合起来，形成监、控、管一体化系统，是输油站自动化的必然要求和发展趋势。这样将有助于资源共享，增强控制系统的功能，降低系统成本。（2） 分布式系统。原油集输和储运是一个典型而复杂的多点监控系统。各功能单元地理位置分散，相互影响，相互之间的通信要保证数据和控制信号及时正确地传输。现阶段应用于生产监控系统的控制系统主要有3种形式，PC总线工控机系统、集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器

22、（PLC）系统。本次设计采用第三种控制系统即可编程逻辑控制器（PLC）系统，该系统最早是应用在数字逻辑处理的领域中，但随着应用范围和应用领域的扩大以及生产工艺的不断完善和日益复杂，现在PLC系统在模拟量处理上取得了很大的进展。PLC控制系统的系统结构为“PLC+上位机”。整个生产工艺流程的数据采集和过程控制都由PLC来完成，而上位机只是完成数据显示、人机界面操作和对整个工艺、控制系统的管理，以及报表打印等。由于过程的数据采集和过程控制都是PLC来完成，而PLC受到人为因素和环境因素的影响很小，稳定性很好，因此这种系统的可靠性比较高。1.4 本课题研究的主要内容和论文的结构本文主要针对岚山输油站

23、商储2区的工艺流程进行系统综合设计与研究。并根据商储2区的实际要求，对计算机监控系统的组成进行设备的选型。在软件设计中，为了更好地描述系统硬件组成，就建立了人机画面（如实时趋势曲线、历史趋势曲线，报警窗口与报警记录，实时、历史数据报表画面），实现了人机监控。最后通过对监控系统的调试，达到对区内各个区域参数的监控。论文的主要结构与内容：第一章：绪论简单介绍了课题的目的、意义和来源，油田输油站监控系统在国内外的发展现状以及发展趋势。第二章：介绍岚山输油站商储2区的工艺流程，及岚山输油站商储2区监控系统的控制要求。并根据商储2区的实际情况和系统的控制要求，初步设计出计算机监控系统的控制方案。第三章：

24、介绍商储2区的计算机监控系统硬件设计。根据系统控制要求及具体情况设计监控系统的硬件部分，包括控制主机、现场采集模块等，并介绍它们的功能。第四章：介绍商储2区的计算机监控系统软件设计。首先介绍计算机监控系统软件设计要求，然后再介绍此次设计所采用的组态王6.53软件。随后再详细地介绍如何使用组态王6.53软件完成商储2区的软件设计。包括PLC设置、各个画面的开发制作、I/O变量的定义、画面的动画连接及报警设置。最后对整个上位监控系统进行模拟调试并试运行，观察能否达到用户的控制要求。第五章：系统的调试与运行。分别从组态王的软件仿真调试、硬件调试、软硬件联动调试三个步骤介绍系统的调试，并对系统的运行状

25、况和储油罐液位的控制效果进行分析。第六章：对本系统的设计工作进行总结。2 商储2区工艺流程分析及其监控系统方案设计2.1 镇海岚山输油站简介 储油库是维系原油及其产品生产、加工、销售之间的纽带，既是调节油品供求平衡的杠杆，又是国家石油及其产品供应和储备的基地，对于保障国家能源安全、保障人民生活、促进国民经济发展起着非常重要的作用。镇海岚山的原油商业储备库是中国石化的第一个原油储备库，也是该集团公司目前在国内最大的原油商业储备基地。岚山原油商业储备基地分两个区，占地面积1046亩，共建有38座10万立方米储油罐，总储油量为380万立方米。该输油站的原油进出库管道依托甬沪宁管道工程镇海中转油库的输

26、油管道系统，公用工程、辅助设施及消防系统等依托镇海国家石油储备基地、镇海炼化分公司及镇海中转油库现有设施。2.1.1 岚山输油站商储2区工艺流程分析岚山输油站接受的原油主要来自于大榭岛、册子岛、镇海国家储备油库。从这三个地方来的原油经过商储1区的计量站后输入到商储2区的进油阀组，然后经由泵组输送至储油罐内如罐119，也可将罐119中的油品调度出库运输到其他区或下站。图2-1是输油站商储2区的工艺流程图。图2-1 商储2区工艺流程图 现在简要分析一下图2-1中的工艺流程：（1）倒罐流程。例如需要将罐119中的油品倒至122罐中，从图中分析，首先假设区内阀门全部关断，在此流程中，需要先打开阀门11

27、92、4052，随后再开启泵P405，接着再将阀门4054、1223打开，最后罐119中的油品将倒至罐122中。（2）正输流程。例如将1区的油品输至罐119中，条件如上，首先打开阀门4072、4076、4011，随后开启泵P401，接着在开启阀门4015、4055、4053、1193，最后来自1区的油品将储存至罐119中。2.2 岚山输油站商储2区控制系统的控制要求根据岚山输油站商储2区的工艺流程，整个监控系统的主要设计内容是完成商储2区内所有26座储油罐的液位显示及高低液位报警和区内5个泵的启停，以及114个阀门的开关。2.3. 计算机监控系统简介2.3.1 计算机控制系统的组成与工作原理计

28、算机监控系统是一门综合性的技术。它是计算机技术（包括软件技术、接口技术、通讯技术、网络技术、显示技术）、自动控制技术、自动检测和传感技术的综合应用。所谓计算机监控，就是利用传感装置将监控对象中的物理参数（如温度、压力、流量、液位等）转换为电量，再将这些代表实际物理参数的电量送入输入装置中转换为计算机可以识别的数字信号，并且在计算机的显示装置中以数字、图形、曲线的方式显示出来，从而使得操作人员能够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。计算机控制系统的组成可以有多种划分方法。最简单的可以分为硬件和软件两个部分。一般地，一个计算机监控系统可以由以下及部分组成：计算机（含可视化的人机界面）、输入输出装

29、置（模块）、检测、变送机构、执行机构。如图2-2所示。 计算机应用程序组态软件/数据库操作系统硬件I/O接口输入输入输出检测/变送检测变送检测变送功放执行被监控对象图2-2 计算机监控系统的组成结构图在计算机控制系统中，需有专门的数字模拟转换设备和模拟数字转换设备。由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程：（1） 实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机；（2） 实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程;（3） 实时控制：根据决策，适时地对执行

30、机构发出控制信号，完成控制任务。 这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时做出处理。2.3.2 计算机控制系统的功能（1） 数据采集与存储系统能检测模拟和数字两种信号并存储数据，能将温度、压力、以及液位等参数的实时状况记录下来，对设备进行实时数据记录，数字输入信号每秒扫描一次，对过程变量的历史数据建立数据库。（2） 控制和报警系统有连续控制和顺序控制的功能，执行信号的逻辑运算和判断。可自动完成过程或设备的安全，停止保护。系统有以下报警功能：模拟输入信号超出信号范围；模拟输入信号超出高、低限；数字输入信号为报警状态及系统本身故障等。（3） 记录

31、功能计算机监控系统具有事件记录功能和报警记录功能。事件记录功能：操作人员的任何操作均为事件记录，事件记录的内容包括：事件名称、事件内容、发生的日期和时间；报警记录功能：发生任何一种报警时，应自动启动打印机打印报警数据，也可以手动打印报警记录。（4） 显示画面菜单显示画面：实现画面切换的菜单画面，列出可显示的全部画面的一个目录，可以在此画面上直接调用所需画面；动态流程显示画面：用图形、颜色、数据等组合显示装置的运行状态和变量实时数值的画面；报警画面显示；历时实时趋势曲线显示画面。2.3.3 计算机控制系统的设计原则（1） 安全可靠：对工业控制计算机系统最基本的要求是安全性和可靠性高。在计算机控制

32、系统的整个设计过程中，务必将安全可靠性放在首位。首先要选用高性能的工业控制计算机或其他的主机模式，保证其在恶劣的工业现场环境下，仍能正常运行。其次设计可靠的控制方案，并且具有各种安全保护措施，比如异常报警、事故预测、故障诊断与处理、安全联锁、不间断电源等功能。最后控制系统要设计完善的抗干扰措施，硬件抗干扰措施有屏蔽、隔离、滤波和接地等，软件抗干扰方法有数字滤波、软件陷阱和看门狗技术等，另外还要考虑电源的抗干扰问题。（2） 操作、维护与维修方便：操作方便表现在系统便于学习掌握、操作简单，而且画面显示直观。维护与维修方便体现在易于查找故障、排除故障。（3） 实时性强：实时性是计算机控制系统的重要指

33、标之一，要求系统 对内部和外部事件能及时的响应，并在规定的时间内做出相应的处理。（4） 通用性好：在设计开发计算机控制系统时，应尽量采用积木式的模块化结构，便于以后系统稍作改动就能适应新的要求。（5） 经济性高：经济性主要体现在两个方面：一方面是系统的性能价格比要尽可能高，另一方面还要从提高产品质量与产量、节能降耗、减少污染、改善劳动条件等经济、社会效益各方面进行综合评估。2.4 岚山输油站商储2区监控系统方案初步设计商储2区最重要的监控是对工艺流程中的液位进行实时监控。因此针对商储2区计算机监控系统的要求，我们设计了以一台西门子工控机通过通信转换器组成的分布式监控系统。由PLC控制系统负责采

34、集现场数据并且传输到上位机。上位机作为管理机构，负责文件管理、数据库维护、报表自动生成并定时打印。下位机PLC要对现场进行测量、采集信息，并通过线路送到主机，由上位机完成数据处理的任务，根据下位机传送来的信息，上位机自动生成各种报表，并在指定的时间打印输出，从而将繁重的数据处理任务交给上位机完成，大大减轻了下位机的负担，以便更好地进行各个子系统的数据采集和控制功能，保证系统的可靠性和精度。PLC控制系统主要完成对现场数据的采集、现场仪表和执行机构的控制。来自生产现场的生产过程参数经过传感器测量变送后变为420mA的标准仪表信号，经信号电缆传送至PLC。模拟信号经模数转换后变为数字信号，同时对需

35、要控制的过程参数在PLC中进行PID运算，将运算结果经数模转换后输出420mA的控制信号，经放大整形后驱动执行机构，实现对过程参数的PID控制。本次设计采用PLC控制器来采集与控制现场数据。通过PLC控制器，将现场的模拟或数字信号传输到工控机中，通过显示器显示出现场采集的数据。在控制系统中应配有冗余工控机、打印机以及UPS电源装置，以提高监控系统的可靠性。软件平台是基于Windows NT，采用北京亚控公司的组态王6.53。软件是开放式结构、模块化结构、填表方式、组态方式。其中实时过程控制软件包括组态模块、显示模块、控制模块、图形模块、历史数据模块、报警模块、报表生成模块。操作员软件在操作站上

36、提供操作窗口、显示、趋势和手工操作。本监控系统充分利用组态王提供的功能齐全、使用灵活的人机界面编辑功能，设计组态软件监控系统，它是岗位工人和技术工人实现对工艺流程实时监控的操作平台。3 岚山输油站商储2区监控系统硬件实现3.1 监控系统硬件概述在第二章中确定了监控系统的初步设计方案，并且选择了相应的控制策略，本章要进行系统的硬件设计。设计时先要充分综合地考虑控制要求的指标，系统的可靠性、安全性、扩展性，以及系统的性能价格比，还有系统应具有一定的先进性，随后再进行系统硬件的选择与配置。根据商储2区的工艺特点和工艺设备的技术要求，系统的整体设计分为显示器、工控机、PLC、模拟量输入模块与数字量输入

37、输出模块。系统的通讯连接采用PPI通讯协议将系统有机地结合在一起，使系统具有充分的开放性、准确性，同时保障了系统具有较先进的监测、控制水平。3.2 岚山输油站商储2区监控系统的硬件配置与I/O点数统计3.2.1 监控系统I/O点数统计本次监控系统的I/O点数统计如表3-1所示：信号类别监测控制顺控安全机泵运行总计自动手动输入信号AI420mA两线制2626DI无源触点输出信号AO420mADO继电器触点220V AC/10A1095114表3-1 商储2区监控系统I/O变量表 从表中看，整个商储2区需监测从罐113138的液位变化，一共26个模拟量输入；需要控制阀门与输油泵的开关、启停，商储2

38、区共有阀门109个，输油泵5个，都为数字量输出，共计114个。3.2.2 监控系统中选用的硬件设备清单 根据表3-1的统计，所选用的硬件设备共有8种，具体的名称、型号、数量如表3-2所示：序号名称型号技术要求数量1工控机主机研 华IPC610IPC-610H/PCA-60006LV/P4、2.4G512M/80G/1.44M/52X1台2三星显示器22寸CRT22寸三星显示器1台3彩色打印机HP-5100SE彩色喷墨打印机1台4CPUCPU 22624个数字量输入和16个数字量输出2块5模拟量输入模块西门子EM2314路模拟量输入7块6数字量输入/输出模块西门子EM22316点数字量输入/输出

39、，24V DC6块7可编程逻辑控制器PLC S7-200模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用，易于实现分布,易于用户掌握2块8UPS电源UPS电源-山特具有较高的灵活性和可用性1台表3-2 商储2区监控系统设备清单3.3 商储2区监控系统的硬件实现3.3.1 本次设计对硬件的要求在本次设计当中对系统硬件的要求如下：（1）系统硬件要有很高的安全可靠性。现场仪器仪表要有隔离与防爆功能，控制器要有稳定的性能等；（2）系统硬件要有较高的实时性。转换模块的转换速率要快，执行器执行速度快；（3）系统硬件要有较高的扩展性。控制器与模块能够使用相应的扩展模块进行功能扩展。3.3.2 系统主要硬件介

40、绍1 研华工控机IPC-610HIPC-610-H是4U高14槽机架安装工业整机，带PFC（功率因数补偿）电源的高效300WATX和易于维护的双冷却风扇。机箱前面板上的系统状态LED指示灯可显示电源、硬盘和系统电压的运行情况。所有这些特点使 IPC-610-H 成为性价比最优的选择。研华工控机IPC-610H的CPU是INTEL P41.8-P43.06；它的驱动器可以支持3个5.25英寸驱动器、一个3.5英寸软驱、硬盘容量可选；接口分别有2个串口、1个并口、2个前置USB接口、标准键盘鼠标接口；并且带有两个高 CFM 风扇的先进冷却系统能够提供充足的气流来冷却系统的主要部件。2 CPU 22

41、6 CN CPU 226 CN集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 3 模拟量输入模块 EM 231 EM231为模拟量输入模板，

42、用来实现PLC与模拟量过程信号的连接，连接于电压和电流传感器、热电耦、电阻和热电阻，模拟量输入模块将从过程发送来的模拟信号转换成供PLC内部处理用的数字信号。4 数字量输入/输出模块 EM 223 数字量输出模块，用于从控制器向过程变量输出数字量信号。数字量输出模块把 S7-200 的内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平。用于连接电磁阀、接触器、小功率电机、灯和电机启动器等。 该模块具有以下特点： 集成输出点数：16输出输出类型：继电器允许输出电压：530V DC 或5250V AC5 PLC S7-200可编程逻辑控制器S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合

43、中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。S7-200系列有以下几个优势：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块。因此S7-200系列具有极高的性价比。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能，使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。3.3.3 系统硬件图根据硬件选型结果设计出系统的硬件图如下图3

44、-2所示。CRT 三星 22寸HP-5100SE 工控机PPIMOUSES7-200S7-200UPSEM 231EM 231EM 231EM 231EM 231EM 231EM 231EM223EM223EM223EM223EM223EM223现场模拟量检测液位信号现场开关量阀门与泵的状态信号KB图3-2 系统硬件图4 岚山输油站商储2区监控系统软件设计4.1 计算机监控系统软件的选择组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA，即Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。组态软件

45、的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。按照使用对象可以分为两类：一类是专用的组态软件，另一类是通用的组态软件。专用的组态软件主要是由一些集散控制系统厂商和PLC厂商专门为自己的系统开发的，例如Honeywell的组态软件、Foxboro的组态软件等。通用的组态软件并不针对某一类特定的系统，开发者可以根据需要选择合适的软件和硬件来构成自己的计算机监控系统。通用组态软件目前发展很快，也是市场潜力很大的产业。国外开发的组态软件有：Intellution公司开发的Fix/iFix、Wonderware的Intouch等。国产的组态软件有：北京亚控自动化软件科技有限公司的组态王、华富计算机有限公司的开物（Controx）2000等。本次设计我选用北京亚控公司的组态王6.53，它是一种通用