1、西安石油大學(xué)課 程 設(shè) 計電子工程學(xué)院 自動化 專業(yè) 自1202 班題 目自動化儀表與過程控制課程設(shè)計 學(xué) 生 指導(dǎo)老師 阮巖 二一五年六月 目錄一 組態(tài)軟件的歷史發(fā)展33國內(nèi)外主要產(chǎn)品介紹 5二.工藝介紹7三.控制回路,方框圖及控制規(guī)律71. 控制回路方框圖72. 控制規(guī)律7四、 儀表選型流量計的選擇8（一） 1.污水流量計81. 概述82. .特點93. 襯里選擇94. 電極的選擇105. 流量范圍116. 生產(chǎn)廠家12五附組態(tài)運行畫面131.工藝畫面132. 實時趨勢133.報警畫面14自動化儀表與過程控制課程設(shè)計任務(wù)書題 目油田污水回注泵站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計注水泵控制學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)班級設(shè)計

2、內(nèi)容與要求 本次課程設(shè)計的目的是熟悉過程控制系統(tǒng)的組態(tài)和調(diào)試，掌握自動化儀表與過程控制的基本應(yīng)用，加深和鞏固本課程及相關(guān)課程的知識，要求完成如下內(nèi)容:1悉油田污水回注泵站的工藝流程, 并實現(xiàn)注水泵出口流量檢測控制2.依據(jù)工藝流程和基本數(shù)據(jù), 對所用儀表作出選型；3.對控制回路畫出方框圖，寫出所選控制規(guī)律，及參數(shù)整定方法；4.了解組態(tài)軟件的歷史、發(fā)展及國內(nèi)外現(xiàn)狀，熟悉組態(tài)軟件的應(yīng)用，利用力控組態(tài)軟件做出油田污水回注泵站監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計，并在報告中寫出組態(tài)過程如：I/O端口分配、I/O點組態(tài)參數(shù)說明、控制回路組態(tài)說明等。最終要求做出工藝流程畫面、趨勢畫面、報警畫面，并利用軟件提供的模擬對象，實現(xiàn)

3、系統(tǒng)的自動控制。5完成課程設(shè)計報告。起止時間200 年 7 月 2 日 至 200 年 7 月 6 日指導(dǎo)教師簽名阮巖 200年6月 26 日系（教研室）主任簽名200年6 月28 日學(xué)生簽名200年6 月 29 日一 組態(tài)軟件的歷史發(fā)展1. 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景 “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。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC（包括工控機(jī)）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)

4、技術(shù)已臻成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，Human Machine

5、0;Interface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。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

6、。 2. 組態(tài)軟件在我國的發(fā)展組態(tài)軟件產(chǎn)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： 國內(nèi)用戶還缺乏對組態(tài)軟件的認(rèn)識，項目中沒有組態(tài)軟件的預(yù)算，或?qū)幵竿度肴肆ξ锪︶槍唧w項目做長周期的繁冗的上位機(jī)的編程開發(fā)，而不采用組態(tài)軟件； 在很長時間里，國內(nèi)用戶的軟件意識還不強(qiáng)，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。 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

7、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(jī)編程的開發(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(jī)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。3國內(nèi)外主要產(chǎn)品

8、介紹 InTouch：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InTouch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。 Fix：Intellution公司以Fix組態(tài)軟件起家，1995年被愛默生收購，現(xiàn)在是愛默生集團(tuán)的全資子公司，F(xiàn)ix6.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

9、系列命名為iFiX，在iFiX中，Intellution提供了強(qiáng)大的組態(tài)功能，但新版本與以往的6.版本并不完全兼容。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。遺憾的是，Intellution并沒有提供6.1版腳本語言到VBA的轉(zhuǎn)換工具。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

10、組件和驅(qū)動程序同樣需要單獨購買。 Citech：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，而不是工控用戶。Citech提供了類似語言的腳本語言進(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穷愃朴谡Z言，這無疑為用戶進(jìn)行二次開發(fā)增加了難度。 WinCC：Simens的WinCC也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，Simens提供類語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)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，用戶最好經(jīng)過Simens的培訓(xùn)以掌握WinCC的應(yīng)用。 組態(tài)王：

11、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)已經(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。 Controx（開物）：華富計算機(jī)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(qiáng)大的實時曲線、歷史曲線、報警、數(shù)據(jù)報表及報告功能。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WevServer功能。

12、ForceControl（力控）：大慶三維公司的ForceControl（力控）從時間概念上來說，力控也是國內(nèi)較早就已經(jīng)出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。只是因為早期力控一直沒有作為正式商品廣泛推廣，所以并不為大多數(shù)人所知。大約在93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，他主要用于公司內(nèi)部的一些項目。32位下的1.0版的力控，在體系結(jié)構(gòu)上就已經(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)可

13、為可組態(tài)的活結(jié)構(gòu)。在19992000年期間，力控得到了長足的發(fā)展，最新推出的2.0版在功能的豐富特性、易用性、開放性和I/O驅(qū)動數(shù)量，都得到了很大的提高。在很多環(huán)節(jié)的設(shè)計上，力控都能從國內(nèi)用戶的角度出發(fā)，即注重實用性，又不失大軟件的規(guī)范。另外，公司在產(chǎn)品的培訓(xùn)、用戶技術(shù)支持等方面投入了較大人力，相信在較短時間內(nèi)，力控軟件產(chǎn)品將在工控軟件界形成巨大的沖擊。 其他常見的組態(tài)軟件還有GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut，PCSoft的Wizcon以及國內(nèi)一些組態(tài)軟件通態(tài)軟件公司的MCGS，也都各有特色。 二.工藝介紹將采油過程中產(chǎn)生的污水經(jīng)過沉降

14、過濾處理后，用低壓水泵送入注水儲罐，然后經(jīng)高壓注水泵增壓，經(jīng)兩級加壓到約 20 MPa 后送出，通過管線輸送到注水井，用于注水作業(yè)。設(shè)計儲水量為3*4000立方米，最大注水量為 2.0萬噸/日。三.控制回路,方框圖及控制規(guī)律1. 控制回路方框圖2. 控制規(guī)律 采用飛升曲線法進(jìn)行參數(shù)整定，得到衰減曲線如下：則可以從圖中得到衰減比為4:1，以及衰減周期=8s，則根據(jù)上述參數(shù)查表可得采用PI調(diào)節(jié)的參數(shù)可選取如下：4、 儀表選型流量計的選擇（1） 1.污水流量計1. 概述  污水流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成,它是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，用來測量電導(dǎo)率大于5S/cm導(dǎo)電液體

15、的體積流量，是一種測量導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表。除可測量一般導(dǎo)電液體的體積流量外，電磁流量計還可用于測量強(qiáng)酸強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。污水流量計廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、輕紡、造紙、環(huán)保、食品等工業(yè)部門及市政管理，水利建設(shè)、河流疏浚等領(lǐng)域的流量計量。2. .特點1、可編程頻率低頻矩形波勵磁，提高了流量測量的穩(wěn)定性，功率損耗低；2、采用16位嵌入式微處理器，運算速度快，精度高；3、全數(shù)字量處理，抗干擾能力強(qiáng)，測量可靠，精度高，流量測量范圍度可達(dá)1500:1；4、超低EMI開關(guān)電源，適用電源電壓變化范圍大，抗EMC性能好；5、全漢字菜單操作，使用方

16、便，操作簡單，易學(xué)易懂；6、高清晰度背光LCD顯示；7、具有雙向流量測量、雙向總量累計功能，電流、頻率具備雙向輸出功能；8、內(nèi)部具有三個積算器可分別顯示正向累計量、反向累計量及差值積算量；9、具有RS485或RS232數(shù)字通訊信號輸出,可帶HART協(xié)議10、具有電導(dǎo)率測量功能，可判別傳感器是否空管；11、恒流勵磁電流范圍大，可與不同公司、不同類型的電磁流量傳感器配套使用；12、具有自檢與自診斷功能；13、采用SMD器件和表面安裝（SMT）技術(shù)，電路可靠性高；14、儀表內(nèi)部設(shè)計有不掉電時鐘，可記錄16次掉電時間。3. 襯里選擇    襯里材料   

17、;        主要性能?最高介質(zhì)溫度適用范圍體型分離型聚四氟乙烯（F4)是化學(xué)性能最穩(wěn)定的一種塑料，能耐沸騰的鹽酸、硫酸、硝酸和王水，也能耐濃堿和各種有機(jī)溶劑。不耐三氟化氯、高溫三氟化氯、高流速液氟、液氧、自氧的腐蝕。70100 150 (需特殊訂貨)1、濃酸、堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。 2、衛(wèi)生類介質(zhì)。聚全氟乙丙烯（F46)同F(xiàn)4，耐磨性、抗負(fù)壓能力高于F4。同上 聚氟合乙烯    （Fs)適用溫度上限較聚四氟乙烯低，但成本也較低。80 聚氯丁橡膠1、有極好的彈性，高度的扯斷力，耐磨性能好。2、耐一般低濃度酸、堿、鹽

18、介質(zhì)的腐蝕，不耐氧化介質(zhì)的腐蝕。80 120 (需特殊訂貨)水、污水、弱磨損性的泥漿礦漿。聚氨酯橡膠1、耐磨性能極強(qiáng)。2、耐腐蝕性能較差。80中性強(qiáng)磨損的礦漿、煤漿、泥漿4. 電極的選擇電極材料耐蝕及耐磨性能不銹鋼0Crl8Nil2M02Ti用于工業(yè)用水、生活用水、污水等具有弱腐蝕性的介質(zhì)，適用于石油、化工、鋼鐵等工業(yè)部門及，市政、環(huán)保等領(lǐng)域。哈氏合金B(yǎng)對沸點以下的一切濃度的鹽酸有良好的耐蝕性，也耐硫酸、磷酸、氫氟酸、有機(jī)酸等非氯化性酸、堿，非氧化性鹽液的腐蝕。哈氏合金C能耐非氧化性酸，如硝酸、混酸、或鉻酸與硫酸的混合介質(zhì)的腐蝕，也耐氧化性鹽類如：Fe，”、Cu”下或含其他

19、氧化劑的腐蝕，如高于常溫的次氯酸鹽溶液、海水的腐蝕鈦能耐海水、各種氯化物和次氯酸鹽、氧化性酸(包括發(fā)煙硫酸)、有機(jī)酸、堿的腐蝕。不耐較純的還原性酸(如硫酸、鹽酸)的腐蝕，但如酸中含有氧化劑(如硝酸、Fc、Cu)時，則腐蝕大為降低。鉭具有優(yōu)良的耐蝕性和玻璃很相似。除了氫氟酸、發(fā)煙硫酸、堿外，幾乎能耐切化學(xué)介質(zhì)(包括沸點的鹽酸、硝酸和l 50以下的硫酸)的腐蝕。在堿中刁；耐蝕。鉑鈦合金幾乎能耐切化學(xué)介質(zhì)，但不適用于王水和銨鹽。不銹鋼涂覆碳化鎢用于無腐蝕性，強(qiáng)磨損性的介質(zhì)。注： 由于介質(zhì)種類繁多，其腐蝕性又受溫度、濃度、流速等復(fù)雜因素影響而變化，故本表僅供參考。用戶應(yīng)根據(jù)實際情況自己做出選擇，必要時應(yīng)做擬選材料的耐腐試驗，如掛片試驗。5. 流量范圍口徑mm流量范圍m3/h口徑mm流量范圍m3/h150.066.3645057.235722.65200.1111.350070.657065.00250.1817.66600101.7410173.6400.4545.22700138.4713847.4500.7170.65800180.8618086.4