plc畢業(yè)設計論文 高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設計

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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)中的鼓風系統(tǒng)是高爐煉鐵當中重要的輔助工藝之一，鼓風系統(tǒng)中的撥風系統(tǒng)的自動化設置又是關系到整個鼓風系統(tǒng)穩(wěn)定的關鍵因素，在高爐冶煉過程中如果一旦出現(xiàn)高爐鼓風機故障停機，供風中斷等情況，就極易會造成高爐“坐料”、“風口灌渣”等惡性事故，嚴重影響高爐生產(chǎn)，不僅會造成設備的損失，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)高效率的運轉具有重大安全保障和經(jīng)濟效益。 本論文

2、所設計高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設置的目的是當一臺風機出現(xiàn)故障斷風，影響高爐生產(chǎn)時，自動控制系統(tǒng)及時動作，利用撥風系統(tǒng)判斷出符合撥風要求的風機，通過控制撥風閥的開啟，將滿足條件的正在向其它高爐供風的風機的風量調撥一部分分給故障停風的高爐，以保證出現(xiàn)故障的風機所供應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)軟件應用的系統(tǒng) – 撥風控制系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)設計、閥門的選擇和撥風量的控制機算.此外,本文從撥風控制系統(tǒng)出發(fā),應用西門子組態(tài)軟件來設計并制作撥風控制畫面.最后,將所設計的撥風控制系統(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. 關鍵詞：高爐 防灌渣 PLC 撥風控制 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)軟件應用在工控領域的重大意義 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)軟件的任務及功能特點發(fā)展方向 23 2.2.1 組態(tài)軟件的應用前景 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撥風控制裝置及撥風系統(tǒng)的設計 36 3.1 撥風裝置的原理設計 36 3.2 撥風系統(tǒng)的設計 40 3.3 撥風管道與閥門的設計選擇 42 3.4 撥風系統(tǒng)撥風量的控制機算 45 4撥風裝置計算機控制畫面設計 53 4.1 撥風裝置計算機控制邏輯條件的確定及檢測點分布 53 4.2 撥風裝置計算機控制邏輯的設計 56 4.3 應用WinCC組態(tài)軟件制作撥風控制畫面 59 4.3.1 工程參數(shù)設置 59 4.3.2 工程圖形界面的設定 62 結 束 語 66 謝 辭 68 參考文獻

13、69 0引 言 經(jīng)過四年時間的學習，隨著對測控技術與儀器這門專業(yè)的深入學習、認識，我們已經(jīng)具備了一定的獨立的工業(yè)設計基礎，在學業(yè)的最后部分———畢業(yè)設計當中，為了將我們四年所學的知識與真正的工業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系起來，正確的應用到工業(yè)的生產(chǎn)生活當中去，我選擇了高爐防灌渣自動控制系統(tǒng)的設計這個題目，結合實際應用來鍛煉自己全面的分析問題、解決問題的能力，深入的了解當前工業(yè)控制當中所必須的基本的專業(yè)素質、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，撥風系統(tǒng)通過管道風口進入高爐，為冶煉提供必要的燃燒空氣，同時對爐料起到支撐作用，如果冷風突然降低或

14、者消失，高爐內部的壓力將致使鐵、爐料倒灌甚至堵住風口，必須停產(chǎn)更換新的風口，這樣不但造成設備的損失，對工廠的連續(xù)化生產(chǎn)也產(chǎn)生巨大的阻礙，如果在風機停機造成高爐煤氣的倒流發(fā)生爆炸，對人身和設備的安全產(chǎn)生巨大影響，因此，高爐防灌渣系統(tǒng)的設計對于改善高爐穩(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)設置的標準工具，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備及控制軟件集成，具有豐富的設置項目、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，不僅縮短了軟件設計周期，而且提高了工作效率。 這次設計采用Step7 與WinCC進行編程與組態(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)軟件應用在工控領域的重大意義

16、 自動控制在二十世紀三四十年代出現(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和其它控制設備在全球范圍內得到了廣泛應用。每一套DCS都是比較通用的控制系統(tǒng)，每個DCS 廠商在DCS中都預裝了系統(tǒng)軟件和應用軟件，而其中的應用軟件，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設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內容，隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內容。 監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術的突飛猛進發(fā)展起來的。世界上第一個把組態(tài)軟件做為商品進行開發(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)屬性則與表達式的值有關，表達式可以是來自I/O設備的變量，也可以是由變量和運算符組成的數(shù)學表達式。 在圖形界面上還具備報警通知及確認、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，這樣每個畫面的內容就可以根據(jù)實際情況由工程技術人員靈活設計，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)的標志，是組態(tài)軟件與第三方程序交互及實現(xiàn)遠程數(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.用于構建分布式HMI/SCADA(人機接口/數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))應用時多機間的通訊。 　　3.在基于Internet或Browser/Server(

21、B/S)應用中實現(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： 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，從高爐下部的風口吹進熱風（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的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，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?，用導出?/p>

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，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。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，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進行。 2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。 3.制作和修補撇渣

24、器、出鐵主溝及渣、鐵溝。 4.更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。 高爐冶煉主要工藝設備簡介： 高爐 ： 　　橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。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 術經(jīng)濟指標良好，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口吹入經(jīng)預熱的空氣。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和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、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。　　 高爐熱風爐介紹 : 　　熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現(xiàn)。理論研究和生產(chǎn)實踐表明，采用優(yōu)化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。 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 高爐供風系統(tǒng)概述 一、高爐鼓風機的定義 高爐鼓風機定義：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，再根據(jù)高爐爐況的需要進行風壓、風量調節(jié)后將其輸送至高爐的一種動力機械。從能量的觀點來看，高爐鼓風機是把原動機的能量轉變?yōu)闅怏w能量的一種機械。 鼓風機的作用：向高爐送風，以保證高爐中燃燒的焦炭和噴吹的燃料所需的氧氣。另外，還要有一定的風壓克服送風系統(tǒng)和料柱的阻損，并使高爐保持一定的爐頂壓力。 高爐鼓風設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，要求鼓風機均勻地供給一定量的空氣，另外還應有一定的風壓，以克服送風系統(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，也相應地要求供風參數(shù)也要變化，所以要求高爐風機具有一定的穩(wěn)定調節(jié)范圍和可靠的安全控制系統(tǒng)。 二、 鼓風機的工作原理 常用的高爐鼓風機有三種類型:固定靜葉角度軸流式鼓風機:帶有中間冷卻器的多級離心式鼓風機;可調靜葉角度軸流式鼓風機高爐鼓風機的驅動裝置多選用變轉速汽輪機(純凝式或抽凝式)或同步電機，也有采用定轉速汽輪機及小功率異步電機的機組。 常見鼓風機工作原理見下

28、： ㈠離心式鼓風機工作原理 鼓風機在原動機帶動下高速旋轉，它利用旋轉時產(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，從而能夠將流體輸送到高處或遠處。 ㈡軸流式鼓風機工作原理 風機在原動機帶動下，利用旋轉葉片的擠壓，推進力使流體獲得能量，升高其壓能和動能。氣體從進風口軸向進入葉輪，由于葉輪的旋轉，葉片對氣體作功，使氣體能量升高，然后流入導葉。導葉的作用一方面將偏轉的氣流變?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，進一步將動能轉換為壓力能。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全靜葉可調式軸流式鼓風機工作原理 目前大型高爐鼓風機采用的是進口全靜葉可調。如：4＃，5＃，6＃，7＃機。 利用調節(jié)進口靜葉角度開關大小來改變風機的性能參數(shù)，當進口角度開度小時，軸流式鼓風機性能參數(shù)隨角度的關小而變小，反之變大。因為鼓風機的原動機是定轉速運行，故只有改變進口條件，才能滿足用戶要求經(jīng)濟運行。 全靜葉可調的調節(jié)原理：靜葉可調有較大的風量變化范圍，可達到設計流量的 72~135％。當開大角度時，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

30、關小角度時，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。 鼓風機的防喘保護的作用： 鼓風機正常運行中，由于機組本身或外部原因可造成風壓升高，風量下降，為防止風機的運行點進入不穩(wěn)定工況區(qū)發(fā)生喘振，特設定了防喘振保護器，當風壓、風量達到放風線后，防喘保護器動作，適當開啟放風門，保持風壓、風量在放風線的右下方運行。 喘振、逆流保護的作用： 鼓風機的喘振、逆流是鼓風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、逆流保護的作用就是當鼓風機發(fā)生喘振逆流時（逆流時是指逆止閥失靈產(chǎn)生逆流，此時逆流保護動作，發(fā)出信號將放風閥

31、打開），保護器立即動作，迅速開啟放風門，降低風壓，以防止再次喘振。 高爐供風統(tǒng)的結構： 高爐供風統(tǒng)的結構主要有兩種:單機單爐制和母管制。單機單爐制即一臺鼓風機單獨對應一座高爐;母管制，即通過閥門切換控制實現(xiàn)任意一臺風機可以給任意一座高爐供風的形式。采用母管制在供風選擇上可以更加靈活，更能適應大型冶金企業(yè)的設備檢修和正常生產(chǎn)的需要。 高爐鼓風機所送出的冷風主要用于高爐冶煉，高爐鼓風機所產(chǎn)生的壓縮空氣通過幾十個風口進入高爐爐膛內，提供冶煉所需要的氧氣，同時具有一定的風壓，用于克服送風阻力和料柱阻力，并維持一定的爐頂壓力。在高爐內，冷風通過熱風爐被加熱到1000℃以上形成熱風，使鐵礦石、焦炭、

32、石灰石三種原料進行充分的還原反應，生成鐵水并產(chǎn)生爐渣，沉入爐缸內。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，由于鼓風機出現(xiàn)故障而停止送風時，將導致冷風壓力急劇下降，未分離的鐵水和爐渣的混合物將下沉灌入風口并凝結，即為風口灌渣。尤其在高爐即將出鐵前(或出鐵后40分鐘后)，風機突然停風往往導致高爐風口、直吹管、彎頭大灌渣等重大生產(chǎn)事故。一旦風口灌渣，處理一次灌渣事故約10多個小時，加L高爐恢復正常的時間，以及恢復風口的費用，將使企業(yè)產(chǎn)生重大損失。 高爐供風系統(tǒng)的供風是否正常將直接影響高爐的正常生產(chǎn)。如果冷風供應系統(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)。 如果高爐供風系統(tǒng)工作失常，即向高爐供應的冷風由于事故突然中斷，那么高爐必將發(fā)生風口灌渣的嚴重事故，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)中的鼓風系統(tǒng)是高爐煉鐵當中重要的輔助工藝之一，鼓風系統(tǒng)中的撥風系統(tǒng)的自動化設置又是關系到整個鼓風系統(tǒng)穩(wěn)定的關鍵因素，在高爐冶煉過程中如果一旦出現(xiàn)高爐鼓風機故障停機，供風中斷等情況，就極易會造成高爐“坐料”、“風口灌渣”等惡性事故，嚴重影

34、響高爐生產(chǎn)，不僅會造成設備的損失，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機故障而造成的高爐灌渣事故，本論文選擇了兩高爐鼓風機供風系統(tǒng)撥風裝置及其自動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)為論文選題。 設置撥風系統(tǒng)的目的就是:當一臺風機出現(xiàn)風機故障斷風情況時，利用撥風系統(tǒng)將正在向其它高爐供風的風機的供風量調撥一部分供給故障停風的高爐，以保證該故障風機所供風的高爐不致灌渣，而維持該高爐的極限生產(chǎn)。 所選高爐鼓風機基本技術參數(shù)表： 編

35、號 原動 裝置 產(chǎn)地 形式 型號 轉速 (轉/分) 吸風量 (m3/min) 排風壓力 (Mpa) 1#,2#(6000風機) 氣輪 機 瑞士 靜葉可調 軸流式 VAS-9018 3350～3860 5765 (絕) 3#,4#(5500風機) 氣輪 機 捷克 靜葉可調 軸流式 12AVA99B 3000～3700 5000 (絕) 所選高爐鼓風機基本技術參數(shù)表 1.6 本論文完成的主要工作 本論文是運用所學的自動控制理論基礎，結合針對當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計的一套可行的防灌渣撥風控制系統(tǒng)，采用西門子系列組態(tài)軟件對其生產(chǎn)過程進行自動化控制。以WinCC開放式體系結構的組態(tài)軟件為開發(fā)工具，設計形象直觀，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)。 具體內容安排如下: 第二章: 組態(tài)軟件 第三章: 撥風控制裝置及撥風系統(tǒng)的設計 第四章: 撥風裝置計算機控制畫面設計 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行配置，達到使計算機或軟件按照預先設置自動完成特定任務，達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，具有豐富的設置項目，使用方便靈活，功能強大。 　 早期控制儀表是氣動PID調節(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和其它控制設備在全球范圍內得到了廣泛應用。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中都預裝了系統(tǒng)軟件和應用軟件，而其中的應用軟件，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設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內容，隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內容。 　 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 　　伴隨著計算機技術的突飛猛進的發(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

39、人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識，導致計算機工業(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日趨成熟，得到了廣泛應用，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)軟件構筑完整的低成本自動化系統(tǒng)的各類智能儀表、調節(jié)器和PC－Based設備的發(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年代末期進入我國。但在90年代中期之前，組態(tài)軟件在我國的應用并不普及。究其原因，大致有以下幾點: ①國內用戶還缺乏對組態(tài)軟件的認識; ②在很長時間里，國內用戶的軟件意識還不強，面對價格不菲的進口軟件(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)項目預算中不包含軟件費用; ③當時國內的工業(yè)自動化和信息技術應用的水平還不高，組態(tài)軟件提供了對大規(guī)模應用、大量數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)控、處理并可以將處理的結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)應用的深入，在面臨規(guī)模更大、控制更復雜的控制系統(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)軟件在國內的應用逐漸得到了普及。 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，包括一個調試環(huán)

43、境。WinCC內嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài)。但WinCC的結構較復雜.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，這在大量應用和各種工業(yè)領域的應用實例中業(yè)已證明，包括：汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè)、能源供應和分配、貿(mào)易和服務行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機械和設備成套工程、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)絡進行了緊密的集成。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語言的腳本語言進行二次開發(fā)，但與iFix不同的是，Citech的腳本語言并非是面向對象的，而是類似于C語言，這無疑為用戶進行二次開發(fā)增加了難度。 ④ InTouch: 美國Wonderware的InTouch軟件是最早進入我國的組態(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)的標準PC平臺上的RSView32組態(tài)軟件，它是以MFC(微軟基礎級)、COM(元件對象)技術為基礎的運行于 Windows 9X ，Windows NT環(huán)境下的HMI(人機接口)軟件包。 (2)國內專業(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鍵字的腳本語言支持.組態(tài)王也提供多種硬件驅動程序。組態(tài)王是國內目前應用較廣的組態(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。作為國內最早加入OPC組織的軟件開發(fā)商，ControX內建OPC支持，并提供數(shù)十種高性能驅動程序。提供面向對象的腳本語言編譯器，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、應用靈活，提供從設備驅動、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,并且具有開放性結構,用戶可以掛接自己的應用程序模塊，具有良好的通用性和可維護性。真正的32位、多任務應用系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持Windows的多任務技術，有效地優(yōu)化了計算機資源，打印任務作為一個獨立工作而運行于后臺，實現(xiàn)多任務的并行處理。 ④Force Control(力控)。從時間概念上來說，力控也是國內鉸早出現(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、要被用于公司內部的一些工程項目。32位Windows下的1. 0版的力控，在體系結構上就己經(jīng)具備了較為明顯的先進性，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)庫的三層結構，而且其實時數(shù)據(jù)庫結構為可組態(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)軟件的任務及功能特點發(fā)展方向 2.2.1 組態(tài)軟件的應用前景 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，“大而全”的企業(yè)將越來越少（企業(yè)集團除外），每個DCS廠商必須把主要精力用于他們本身所擅長的技術領域，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廣闊。 　　組態(tài)軟件的發(fā)展與成長和網(wǎng)絡技術的發(fā)展與普及密不可分，曾有一時期，各DCS廠商的底層網(wǎng)絡都是專用的，現(xiàn)在則使用國際標準協(xié)議，這在很大程度上促進了組態(tài)軟

51、件的應用。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，成為國內規(guī)模最大的HMI/SCADA應用范例。 2. 現(xiàn)場總線技術的成熟更加促進了組態(tài)軟件的應用 　　應該說現(xiàn)場總線是一種特殊的網(wǎng)絡技術，其核心內容一是工業(yè)應用，二是完成從模擬方式到數(shù)字方式的轉變，使信息和供電同在一根雙線電纜上傳輸，還要滿足許多技術指標。同其它網(wǎng)絡一樣，現(xiàn)場總

52、線的網(wǎng)絡系統(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)絡系統(tǒng)具有相同的屬性，但現(xiàn)場總線設備的種類多，同類總線的產(chǎn)品也分現(xiàn)場設備、耦合器等多種類型，在未來幾年現(xiàn)場總線設備將大量替代現(xiàn)有現(xiàn)場設備，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)系的多進程操作系統(tǒng)內核，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)及一系列進行應用開發(fā)的實用工具。 　　Unix系統(tǒng)主要有以下幾個方面特點： 　　⑴ 具有一組豐富的實用軟件開發(fā)工具； 　　⑵ 具有方便裝卸的分級結構樹形文件系統(tǒng)； 　　⑶ 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； 　?、?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的發(fā)展形勢，吸引了越來越多的廠家和用戶。 　　Unix在多任務、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設備驅動程序數(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，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，微處理器技術的發(fā)展會帶動控制技術及監(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，但相應的軟件尤其是組態(tài)軟件滯后較嚴重，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），目前面向此類應用的組態(tài)軟件市場潛力巨大。 5. 組態(tài)軟件在CIMS應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，主要內容有：企業(yè)內部生產(chǎn)各環(huán)節(jié)密不可分，需統(tǒng)籌協(xié)調；工廠的生產(chǎn)過程，實質就是對信息的收集、傳遞、加工和處理的過程。CIMS所追求的目標是使工廠的管理、生產(chǎn)、經(jīng)營、服務全自動化、科學化、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)運轉效率和市場應變能力、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）。 　　自動化技術是CIMS的基礎，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總線為基礎的工控機構成簡易的分散型測控系統(tǒng)。但現(xiàn)實當中的自動化系統(tǒng)都是分散在各裝置上的，企業(yè)內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)只注重在關鍵裝置上舍得投資，引進自動化控制設備，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)品質量監(jiān)控、自動化驗分析、生產(chǎn)設備狀態(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)內部各部門間

59、自動化程度的不協(xié)調也將影響CIMS的進程，受到損失的將是企業(yè)本身，組態(tài)軟件在這方面，即技術改造方面也會發(fā)揮更大的作用，促進企業(yè)以低成本、高效率地實現(xiàn)全廠的信息化建設。 　　⑶. 由于組態(tài)軟件具有豐富的I/O設備接口，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建設所需的投資。伴隨著CIMS技術的推廣與應用，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驅動、分布式實時數(shù)據(jù)庫、軟邏輯等為基礎將派生出大量的實用軟件組件，如先進控制軟件包、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用領域 　　組態(tài)

60、軟件的應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，這將極大地促進國產(chǎn)優(yōu)秀組態(tài)軟件的應用，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、計算機理論及技術、通訊及網(wǎng)絡技術、人機界

61、面技術(即所謂的CRT技術)等多個學科，對開發(fā)人員的軟件設計、理論及實踐經(jīng)驗都有很高的要求，廣大在校的相關專業(yè)大學生、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。 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。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用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼，因此在設計組態(tài)軟件

62、時應充分了解自動化工程設計人員的基本需求，并加以總結提煉，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、控制設備間進行數(shù)據(jù)交換； 　　2.使來自設備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關聯(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，可以適應不同應用領域的需求； 　　7.最終生成的應用系統(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。 　　自動化工程設計技術人員在組態(tài)軟件中只需填寫一些事先設計的表格，再利用圖形功能把被

63、控對象（如反應罐、溫度計、鍋爐、趨勢曲線、報表等）形象地畫出來，通過內部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與I/O設備的實時數(shù)據(jù)進行邏輯連接。當由組態(tài)軟件生成的應用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象相連的I/O設備數(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。若要對應用系統(tǒng)進行修改，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、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： 　　實時性是指工業(yè)控制計算機系統(tǒng)應該具有的能夠在限定的時間內對外來事件作出反應的特性。工業(yè)控制計算機及監(jiān)控組態(tài)軟件具有時間驅動能力和事件

64、驅動能力，即在按一定的周期時間對所有事件進行巡檢掃描的同時，可以隨時響應事件的中斷請求。 實時性一般都要求計算機具有多任務處理能力，以便將測控任務分解成若干并行執(zhí)行的多個任務，加速程序執(zhí)行速度。　　　 高可靠性： 　　在計算機、數(shù)據(jù)采集控制設備及正常工作的情況下，如果供電系統(tǒng)正常，當監(jiān)控組態(tài)軟件的目標應用系統(tǒng)所占的系統(tǒng)資源不超負荷時，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，就要利用冗余技術構成雙機乃至多機備用系統(tǒng)。冗余技術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，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，冗余技術就是用更多的經(jīng)濟投入和技術投入來獲取系統(tǒng)可能具有的更高的可靠性指標。 　　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，從機內容與主機內容實時同步，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，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)具體設備情況選擇如下幾種形式： 　?、?如果采集、控制設備與操作站間使用總線型通訊介質如RS485、以太網(wǎng)、CAN總線等，兩臺互為冗余設備的操作站均需單獨配備I/O適配器，直接連入設備網(wǎng)即可，如圖1-2所示。 　　①

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。 　?、?當主機正常工作時，從機不斷向主機發(fā)送請求。 　?、?當主機正常工作時，從機不進行任何運算，I/O SERVER 不起動，但是可以接受用戶操作，操作結果直接送往主機。 　　④ 當主機在一定時間內（超時時間）不響應從機的同步請求時，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 　?、?當故障的主機重新啟動后，發(fā)現(xiàn)從機已經(jīng)轉為主機，將自行轉為從機，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、控制設備與操作站間通訊使用非總線型通訊介質如RS232，在這種情況下，一方面可以用RS232/RS485轉換器使設備網(wǎng)變成總線型網(wǎng)，前提是設備的通訊協(xié)議與設備的地址、型號有關，否則當向一臺設備發(fā)出數(shù)據(jù)請求時會引起多臺設備同時響應，容易引起混亂。 標準化： 　　盡管目前尚沒有一個明確的國際、國內標準用來規(guī)范組態(tài)軟件，但國際電工委員會IEC1131-3開放型國際編程標準在組態(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