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1、基于DCS的造纸厂纸机配浆监控系统设计【实用文档】doc文档可直接使用可编辑，欢迎下载西安建筑科技大学课程设计（论文)任务书专业班级: 学生姓名：指导教师(签名）：一、课程设计（论文)题目基于DS的造纸厂纸机配浆监控系统设计二、本次课程设计（论文）应达到的目的本次课程设计是自动化专业学生在学习了计算机控制技术与系统和过程控制及仪表两门专业必修课程及单片机原理与应用、可编程控制器等相关专业选修课程之后进行的一次全面的综合训练，其主要目的是加深学生对计算机控制技术相关理论和知识的理解，进一步熟悉计算机控制系统工程设计的基本理论、方法和技能；掌握工程应用的基本内容和要求,整合各专业课程的理论知识和方
2、法,做到理论与实际的统一;培养学生分析问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力，并按要求编写相关的设计说明书、技术文档和总结报告等。三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）以造纸厂纸机配浆系统为背景，利用组态软件实现对监控系统的设计。具体要求如下：。熟悉造纸厂纸机配浆系统的工艺,进行IO节点的设计；2掌握计算机控制系统中DC现场控制站和操作员站的设计方法，进行上下位硬件设计与选型；3。学习KingView组态软件,纸机配浆上位监控系统流程画面，分组画面、报警画面和趋势画面、历史记录的设计;4.绘制系统硬件结构图;5撰写课程设计报告一份,要求字数00
3、50字。四、应收集的资料及主要参考文献：1王再英等过程控制系统与仪表.机械工业出版社,00。潘新民,王燕芳微型计算机控制技术.高等教育出版社，2013王锦标。计算机控制系统清华大学出版社,2084组态王Verson6.3用户手册2006五、审核批准意见教研室主任（签字）目录摘要31绪论3。1概述31.造纸厂的工艺52纸机配浆系统的工艺及/O节点的设计62.1纸机配浆系统.2配浆过程自动控制62。3I/O节点的设计8 CS控制系统及上下位硬件3。1DS系统简介932 D现场控制站03S操作员站13。下位硬件设计及选型115 硬件设计12。1 电源模块23.。2中央处理器模块12353S300模拟
4、量模块选择24 KingVie组态软件设计13. inView组态软件简介3。纸机配浆上位监控系统1443纸机配浆上位监控系统画面设计144。3.监控系统流程画面设计44.3。报警画面和趋势画面设计154.3历史记录设计5总结1参考文献17摘要纸在人民生活中的作用有：载体文化、信息载体；工农业材料、产品载体。保护、装饰材料日常生活使用、建筑使用；加工材料充当特殊条件下的加工、工具材料。造纸技术水平是国家经济发展标志：1、纸的消耗量与国内生产总值增长呈同步趋势。、纸的消耗量与人民生活水平提高呈同步趋势。2005 年我国纸产量达5600万吨，居世界第 位。目前我国有造纸企业3500余家。但大多造纸
5、业存在问题是：设备落后、能耗、物耗高、产品质量差、档次低、进口量大等原因.近年来,我国造纸业速发展：仅2010年总产量达5115。8万吨,表观消费量5184。96万吨,人均消费量9 g/人。年 本次课程设计主要是对于机制造纸中的配浆系统进行设计，以达到合理配比、智能控制、节约成本的效果。采用OLLSYS公司的HOLYYSMS多级分布式集散控制系统（DC),对纸生产线中的控制环节进行了优化处理.本设计利用ingiew组态软件对其进行了编程，编写了配浆，液位高停泵、液位高报警等程序。关键词:集散控制系统，HOLYSY-MS，控制软件,KngVew组态软件1绪论。概述计算机的应用促进了控制理论的发展
6、。先进控制的理论和计算机技术的发展推动了工业控制的微机化、智能化和网络化，也推进了先进控制理论的应用.同时，先进控制理论的成功应用也促进了控制理论的持续和深入的开展。因此，计算机在工业生产和理论研究中发挥的作用是无法估量的.同时采用计算机控制可以实现工业过程连续化、大型化和精密化的要求,可以进行在线运算，完成一些比PI更灵活的控制.计算机控制是关于计算机技术如何应用于工业生产过程自动化的一门综合性学问。计算机控制的应用领域是非常广泛的,从计算机应用的角度出发,工业自动化是其重要的一个领域；而从工业自动化的领域来看，计算机控制系统又是其主要的实现手段。可以说，计算机控制系统与用于科学计算及数据处
7、理的一般计算机是两类不同用途、不同结构组成的计算机系统.计算机控制系统是融计算机技术与工业过程控制于一体的综合性技术,它是在常规仪表控制系统的基础上发展起来的。图1 计算机控制系统硬件组成框图) 主机由中央处理器（CPU）、内存储器(RM、RO)和系统总线构成的主机是控制系统的核心。主机根据过程输入通道发送来的实时反映生产过程工况的各种信息，以及预定的控制算法，做出相应的控制决策，并通过过程输出通道向生产过程发送控制命令。主机所产生的各种控制是按照人们事先安排好的程序进行的。这里,实现信号输入、运算控制和命令输出等功能的程序已预先存入内存,当系统启动后,CP就从内存中逐条取出指令并执行，以达到
8、控制目的。2) 常规外部设备常规外部设备由输入设备、输出设备和外存储器等组成。常规的输入设备有键盘、光电输入机等，主要用来输入程序、数据和操作命令。 常规的输出设备有打印机、绘图机、显示器（CRT显示器或数码显示器）等，主要用来把各种信息和数据提供给操作者。外存储器有磁盘装置（软盘、硬盘和半导体盘)、磁带装置,兼有输入/输出两种功能,主要用于存储系统程序和数据.这些常规的外部设备与主机组成的计算机基本系统（即通常所言的计算机）,用于一般的科学计算和管理是可以满足要求的,但是用于工业过程控制，则必须增加过程输入/输出设备。3） 过程输入输出设备过程输入输出设备是在计算机与工业对象之间起着信息传递
9、和转换作用的装置,除了其中的测量变送单元和信号驱动单元属于自动化仪表的范畴外,主要是指过程输入/输出通道(简称过程通道)。过程输入通道包括模拟量输入通道（简称/D通道)和数字量输入通道（简称DI通道），分别用来输入模拟量信号（如温度、压力、流量、液位等)和开关量信号(继电器触点、行程开关、按钮等）或数字量信号（如转速、流量脉冲、BCD码等）。过程输出通道包括模拟量输出通道（简称D/A通道）和数字量输出通道（简称DO通道），D/A通道把数字信号转换成模拟信号后再输出，DO通道则直接输出开关量信号或数字量信号. 4） 操作台 操作台是操作员与系统之间进行人机对话的信息交换工具，一般由CR显示器（或
10、LED等其他显示器）、键盘、开关和指示灯等构成。操作员通过操作台可以了解与控制整个系统的运行状态。操作员分为系统操作员与生产操作员两种.系统操作员负责建立和修改控制系统,如编制程序和系统组态;生产操作员负责与生产过程运行有关的操作。为了安全和方便，系统操作员和生产操作员的操作设备一般是分开的. ） 接口电路主机与外围设备（包括常规外部设备和过程通道）之间，因为外设结构、信息种类、传送方式、传送速度的不同而不能直接通过总线相连，必须通过其间的桥梁-接口电路来传送信息和命令。计算机控制系统有各种不同的接口电路,一般分为并行接口、串行接口、管理接口和专用接口等几类。6） 通信设备现代化工业生产过程的
11、规模一般比较大，其控制与管理也很复杂，往往需要几台或几十台计算机才能分级完成控制和管理任务。这样,在不同地理位置、不同功能的计算机之间就需要通过通信设备连接成网络，以进行信息交换。2造纸厂的工艺造纸厂,是通过机制流水线的形式进行造纸的工厂。造纸分有机制和手工两种形式.机制是在造纸机上连续进行，将适合于纸张质量的纸浆,用水稀释至一定浓度,在造纸机的网部初步脱水，形成湿的纸页，再经压榨脱水，然后烘干成纸。手工则用有竹帘、聚酯网或铜网的框架,将分散悬浮于水中的纤维抄成湿纸页，经压榨脱水，再行晒干或烘干成纸。造纸机械的基本组成部分按照纸张形成的顺序分为网部、压榨、前干燥、后压榨、后干燥、压光机、卷纸机
12、等。其工艺为流浆箱输出的纸浆在网部脱水成型，在压榨部进行压缩使纸层均匀，经过前干燥进行干燥,接着进入后压榨进行施胶，再进入后干燥器烘干处理，然后利用压光机使纸张平滑,最后通过卷纸机形成母纸卷。造纸工艺流程图如下所示：图12造纸厂纸机配浆系统的工艺2纸机配浆系统的工艺及I/O节点的设计2。纸机配浆系统配浆的目的是通过配浆的机械作用，处理水中的纸浆纤维,使其发生物理化学变化而获得一些特定的性质,以满足纸或纸板生产的质量要求。针叶木浆配浆过程:针叶木浆由双圆盘磨浆机和高位箱组成的串联连续循环配浆系统.在正常工作时,系统进行串联连续循环配浆。但在有些情况下，如:刚开始配浆时，需要进行循环配浆。成浆送入
13、针木成浆池.阔叶木浆配浆过程：阔木浆由2双圆盘磨浆机和高位箱组成的串联连续循环配浆系统。在正常工作时，系统进行串联连续循环配浆。但在有些情况下,如:刚开始配浆时，需要进行循环配浆。成浆送入针木成浆池。损纸配浆过程的其他要求:在有些配浆过程中需要间歇的对配浆设备进行清洗工作。2。2配浆过程自动控制(a）自动控制回路。配浆过程的流量自动控制回路；配浆过程差压控制及内循环量的控制.(b）配浆设备恒功率控制（通过对成线盘磨的功率自动/手动的分配，实现进、退刀，调整配浆设备动刀和静刀间隙)，保证配浆质量的连续稳定以及设备的正常运行。（）配浆机设有浆压、水压、油温等连锁控制装置，保护设备正常运行.（)系统
14、设有清洗水压力手动遥控系统，在配浆过程结束时用一清洗配浆设备，为下一次配浆作好准备工作。（e）系统设有配浆过程三通控制功能，可以实现连续配浆和循环配浆的切换功能。（f）配浆质量控制,质量控制是配浆控制的最后一个环节，用配浆度软测量技术测得配浆度(用化验值校正)，用以控制配浆设备稳定配浆质量。（g）保存几组配浆过程最佳参数,可直接调用。（h）顺序停、开车控制，紧急停车控制。图1 生产线流程简图针木浆板或阔木浆板经水力碎浆机碎浆后，形成45浓度的原浆，分别经过各自的双盘磨配浆线配浆，形成约36浓度的成浆，分别储存在各自的成浆池中。由干损纸碎浆机来的损纸浆经盘磨配浆后,加上网部回收的湿损纸浆，储存在
15、损纸成浆池中。三种浆按一定比例配成生产用的混合浆，浓度调到2.左右,经冲浆池稀释后到纸机流浆箱抄造。在此过程中还要控制加入各种助剂。浆料从流浆箱出来后上纸机网部、真空系统、白水回收系统以及蒸汽系统,最后到卷纸机.2。I/O节点的设计控制系统选用北京和利时系统工程股份有限公司的HLLIAS-MAS。该系统采用POFIUSP现场总线技术，具有可靠、先进、高性价比的特点。在硬件上,系统的电源、主控单元、I/设备、网络都采用冗余技术,提高了硬件的可靠性。而且,采用特殊保护措施，系统的所有模块(AI、A、DI、DO）都可带电插拔，对系统的运行不产生影响。根据工艺要求和现场情况，设置两个DCS主控室，分别
16、位于纸间和浆间,主控柜和1扩展柜以及浆间操作站位于浆间S室，2#扩展柜和纸间操作站位于纸间DCS室，三个OMRON可编程控制器分别安装在现场操作台内,通过PROFIBUSD总线和主控单元F80交换数据.主控柜内安装有互为冗余的5W电源模块FM共个，互为冗余的主控单元FM81共个，路模拟量输入模块FM148A共6个,6路模拟量输出模块FM51共4个，16路开关量输入模块共4个，16路开关量输出模块FM171共3个；1#扩展柜内安装有互为冗余的电源模块FM91共个,I模块FM1A共7个,O模块FM151共5个，I模块共5个，DO模块F171共3个；3#扩展柜内安装有互为冗余的电源模块FM11共2个
17、,A模块FM148A共四个,AO模块M151共3个，DI模块共1个，DO模块F共1个。系统图如图42所示。图2生产线控制系统图功能化分为以下几种。主控柜：针木配浆线、阔木配浆线、损纸线、配浆系统。1#扩展柜:助剂、真空系统、白水回收系统。扩展柜：蒸汽系统、表面施胶。LC:各盘磨的连锁控制、恒功率控制。3 DS控制系统及上下位硬件3.1CS系统简介随着生产规模的扩大，信息量的增多,控制和管理的关系日趋密切.对于大型企业生产的控制和管理,不可能只用一台计算机来完成.于是，人们研制出以多台微型计算机为基础的分散控制系统(istibutedContrl stm，CS)。DCS采用分散控制、集中操作、分
18、级管理、分而自治和综合协调的设计原则，自下而上可以分为若干级，如过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级等。DCS又称分布式或集散式控制系统.MCS是北京和利时(ollyss)开发的分层分布式的大型综合控制系统,用以完成大、中型分布式控制,大型数据采集监控,具有数据采集、控制运算、控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别，事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算，以及所有这些信息的组态，调试、打印、下装、诊断等功能.该系统采用了目前世界上先进的现场总线技术（ProfiBs-P总线)，对控制系统实现计算机监控，具有可靠性
19、高、适用性强等优点，是一个完善,经济、可靠的控制系统。AC系统硬件结构如下图。它是由网络、管理网关、通信网络、管理网网关、通信控制站、现场控制站、系统服务器、工程师站、操作员站、高级计算机站等组成。一个最基本的DCS应包括四个大的组成部分：至少一台现场控制站,至少一台操作员站一台工程师站(也可利用一台操作员站兼做工程师站），一条系统网络。一个典型的CS体结构如图-3所示,图中表明了DS各主要组成部分和各部分之间的连接关系.除了上述四个基本的组成部分之外,C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。以及实现现场仪表、执行机构数字化的现场总线网络。图31 DCS的内部结构
20、3. DCS现场控制站现场控制站是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所必需的运算器（即主CP)、存储器外,还包括了现场测量单元、执行单元的输入输出设备，即过程量/O或现场I/O。在现场控制站内部,主CPU和内存等用于数据的处理、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隔离的，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的影响。现场控制站内的逻辑部分和现场部分的连接，一般
21、采用与工业计算机相匹配的内部并行总线，如Mltbus、VE、TD、ISA、PCI4、PCI和CompaPCI等。由于并行总线结构比较复杂，用其连接逻辑部分和现场部分很难实现有效的隔离，成本较高，很难方便地实现扩充,现场控制站内的逻辑部分和现场I/O之间的连接方式转向了串行总线。现场控制站是MAC系统实现数据采集和过程控制的重要特点，主要完成数据采集、工程单位变换、控制和联锁算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果船送到系统服务器等功能,它由电源单元、主控单元、智能I/单元和专用机柜四部分组成.现场控制站内部采用了分布式的结构,与系统网络相连接的是现场控制站的主控单元，可冗余配置。主控单元通
22、过控制网络（NET)与各个智能I/O单元实现连接。硬件配置：可根据系统规模,配置多个控制器;每个控制器最大配置28个IO通道;单点IO模块可带电插拔，即插即用；模拟量与数字量可任意组合；100M通讯速率；支持CPP协议;电源模块与控制器可冗余热备份；提供一个RS232端口备用。3DCS操作员站操作员站(OPS)操作员站由高可靠工业微机及专用工业键盘、轨迹球或触摸屏等设备和人机对话、画面显示等专用软件组成。主要完成人机界面的功能，一般采用桌面型通用计算机系统，如图形工作站或个人计算机等。其配置与常规的桌面系统相同,但要求有大尺寸的显示器(CRT或液晶屏)和性能好的图形处理器，有些系统还要求每台操
23、作员站使用多屏幕，以拓宽操作员的观察范围。为了提高画面的显示速度，一般都在操作员站上配置较大的内存。MAC专用的操作员站软件是运行在中文indowsT上的实施监控软件。该软件包含的任务主要由模拟流程图显示、趋势显示、参数列表显示、工艺报警显示、日志和事件查询显示及控制调节和参数整定等操作功能。操作员站监控软件是最重要的人机界面，支持专用工业键盘，轨迹球或触摸屏等外部设备。操作站硬件配置要求：奔腾0以上工业PC机；16以上内存；540M以上高速硬盘；支持800600、26色以上的显示卡和显示器；1M100M自适应以太网卡.4下位硬件设计及选型上位机是指可以直接发出操控命令的计算机,屏幕上显示各种
24、信号变化(液压，水位,温度等)。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PL/单片机之类的.上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量）,转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此,实际情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统.在概念上，控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的。通常工控机，工作站，触摸屏作为上位机，通信控制PLC，单片机等作为下位机,从而控制相关设备元件和驱动装置。设计与选择：SIEMESS
25、MATIC运行时要进行一系列的操作,大致可分为四个阶段，以故障诊断通信处理为主的公共操作，联系工业现场的数据输入输出操作,执行用户程序的操作以及服务于外部设备的操作。S7300LC与其它可编程序控制器一样都是采用分时操作的原理，即循环扫描方式,也就是说首先扫描输入模块的状态，并更新输入过程映像区寄存器,接着执行用户程序,最后从输出过程映像寄存器将值输出到输出模块,一次循环下去。7-300P功能强、速度快,扩展灵活，它具有结构紧凑、无槽位限制的模块化结构.并且可以通过P网的接口与可编程器（）、操作员模块(OP）、和其它S系列相连.S7300主要组成部分有：导轨(A)、电源模板（PS)、中央处理单
26、元（CPU)、信号模板（SM）、模板功能（）,还可加上接口模板(M)和通信处理器（C）。3。5 硬件设计351电源模块选择电源要考虑:PS 307电源模块的特点为：连接单相交流系统（输入电压0/20V,5060HZ），输出电流2A/5A/A,输出电压24VC,防短路和开路保护，可靠的隔离特性，符合EN6090，可用做负载电源。本设计选用的是PS307 为配浆控制系统的P提供电源.3.2 中央处理器模块S00的CPU模块种类有CU312 FM、U1、CPU314、CU15、CP352DP等。CPU模块除了执行用户程序外，还为S7300背板总线提供5VD电源,并通过MP接口与其它中央处理器或编程装
27、置通信。S30的编程装置可以是西门子专用的编程器,如P70、P72、PG40、PG760等，也可以用通用微机，配以STEP 软件包,与MI卡和MPI编程电缆构成。S7-30的CPU有很多种类型，可以分为以下几种:（a）标准型：PU32、CPU31、34、315、32DP和316-DP。（b）紧凑型CPU：CU12C、13C、3CP、313CDP、314C-P和1C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能.有的有定位功能,有的带有/O。(）户外型:P12IFM、314IF、314户外型,在恶劣的环境下使用。（）高端CPU：317-2DP和CU312DP。(e）故障型CP：CPU15
28、F.本设计选用标准型CPU模块:PU31。3。5. S300模拟量模块选择30有多种型号的模拟量模块可供选择.本设计选用了1个SM33模拟量输入模块，2个SM332模拟量输出模块.SM-31模块主要完成浓度、流量以及整个系统中其他模拟量的采集功能,SM332主要处理浓度、流量的输出信号。（1）模拟量输入模块S331模拟量输入（简称模入,AI）模块SM33目前有多种规格型号，如8AI12位模块、AI12位模块和8AI1位模块，分别为8通道的2位模拟量输入模块、2通道的12位模拟量输入模块、8通道的16位模拟量输入模块。它们除了通道数和转换精度不一样外，其工作原理、性能、参数设置等各方面都一样.S
29、M 31模块中的各通道可以分别使用电流输入或电压输入，并选用不同的量程（量程可通过量程卡来设置;没有量程卡的模块时也可以通过不同的端子接线方式设置）,有多种分辨率可供选择（15位符号,与模块有关)，分辨率不同，转换时间也不同。模拟量转换是顺序执行的,每个模拟量通道的输入信号是被依次轮流转换的。(2）模拟量输出模块SM32模拟量输出（简称模出，)模块S 332目前有三种规格型号，即4A12位模块、A12位模块和4AO1为模块，分别为通道的1位模拟量输出模块、通道的12位模拟量输出模块和4通道的16位模拟量输出模块。用于将CU送给它的数字信号转换为成比例的电流信号或电压信号，对执行机构进行调节或控
30、制，其主要组成部分是/A转换器，可以用传送指令“TPQW.”向模拟量输出模块写入要转换的数值。M 32可以输出电压,也可以输出电流.在输出电压时,可以采用2线回路和线回路两种方式与负载相连。采用线回路能获得比较高的输出精度.4KngVe组态软件设计4.1KingVie组态软件简介KINGVIE中文名叫作组态王,组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层,对上连接管理层，它不但实现
31、对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题:画面、数据、动画.通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,并以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口、实时趋势曲线等,可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能.所以本次课程设计采用组态王软件进行组态设计。设计主要分以下几个部分展开：纸机配浆上位监控系统流程画面，分组画面、报警画面和趋势画面、历史记录的设
32、计。4.2纸机配浆上位监控系统4.3纸机配浆上位监控系统画面设计4.31监控系统流程画面设计4.3。报警画面和4.3。3趋势画面设计总 结通过本次课程设计，我学习到集散控制系统（DC）是实现工业自动化和企业信息化的较好系统平台,随着电子、计算机软硬件、网络技术的发展，DC技术平台的水平也不断提高，自引入我国以来,为大型工业生产装置的自动化水平的提高做出了突出贡献，成为当今工业过程控制的主流。但是很久以来，DCS系统一直被国外厂家所控制。因此很久以来发展我国自己的集散控制系统使许多人的期望，其中系统是我国HLLSYS公司自行开发的集散控制系统。在赵老师的悉心指导下，我们完成了本次课程设计。从最初
33、的准备工作,查找课题相关的各种资料以及学习新的相关知识到论文的编写思路，老师给予我很大的指导，使我受益匪浅。在本次课程设计中,我们同学都相互帮助,相互学习,不仅增长了我们的知识，同时也促进了我们之间的友谊。通过本次设计，使我个人的综合能力有很大的提高，同时也使我对自动化专业的未来就业及专业趋势有了进一步的理解。由于本人知识面局限，设计中的不足之处请老师指导。参 考 文 献1 刘翠玲,赵敏华 集散控制系统。 北京：中国林业出版社；北京大学出版社，206.张新微,陈旭东. 集散系统及系统开放. 北京：机械工业出版社,20053吴锡祺,何镇湖. 多级分布式控制与集散系统. 北京：中国计量出版社，20
34、.4刘焕彬。 制浆造纸过程自动测量与控制北京：中国轻工业出版社，2005王常力，罗安 分布式控制系统(CS）设计与应用实例。 北京：电子工业出版社，204。6林锦国。 过程控制.南京:东南大学出版社，20017 大华纸业DCS设计图纸资料 2004。8大华纸业DC技术协议.9北京和利时MCS系统组态原理.0 吴锡祺等多级分布式控制与集散系统北京:中国计量出版社,20：6211王孟效，孙瑜，汤伟，张根宝。制浆造纸过程测控系统及工程M北京：化学工业出版社,2003：34-。12胡寿松自动控制原理.北京：科学出版社，201：56-0。前 言随着我国信息化技术的发展及安全稳定性要求的提高。在10V配电
35、系统中，采用智能信息化监控系统能在系统稳定及安全问题上起到举足轻重的作用。目前,1配电系统应用的户外高压开关（负荷）设备基本为手动，操作时间长、劳动强度大、管理难度高，由于其本体质量问题或在恶劣的气候环境下,操作时存在一定的危险.针对此现状，有些变电站采用红外线或高频无线电密码技术就地遥控高压开关，但缺点是控制距离仅仅一百米之内，且仅限于高压开关单一的分、合闸功能操作;有些地方用电力载波或用自设电台的专用频率远程遥控高压开关，但因外界干扰多，维护工作量大，实际运行可靠性低。近些年来正在试验推广的布设光缆传输网络、配置馈线自动化远程终端控制器等0KV配电自动化工程，由于投入资金大、建设周期长、存
36、在问题多而进退维谷.本文探讨基于CG的10V配电监控系统的设计,以解决此类生产运行问题，提高0V配电系统的智能化程度。MCS（ onitor an Conrol nerad 。tm，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件,监控组态软件是面向监控和数据釆集的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大.作为一种用户无需改变运行程序原代码的软件平台工具,为实现工业控制免去了大量烦琐的编程工作,在各个工控领域逐步展示了其独特的优势并日渐成熟。近年来，工控组态软件被逐渐应用到煤矿等监控系统中，收到了良好的效果。MCS是国内比较流行且运行比较可靠的几种工控组态软件之一
37、。正因为操作简便、可视性好、可维护性强、高性能和高可靠性等特点,在自动化领域有着广泛的应用。目 录前言1摘要3第一章绪言411 10KV配电监控系统简介41. 10配电监控系统国内外发展情况41 KV配电监控系统发展趋势6第二章 MCGS简介721MCS的定义722MCG的发展阶段72MCGS的整体结构82.4MCGS的软件结构824.1组态过程82.4.2主要功能9第三章实验研究103。基于MCGS的10KV配电监控系统的目的13.基于MCGS的10KV配电监控系统的基本功能1133基于MCGS的1KV配电监控系统的控制要求134设计基本概况143基于MCGS的0K配电监控系统设计过程153
38、6基于MCG的1KV配电监控系统设计总结与展望21参考文献22摘 要变电站中，供配电监控系统是整个变电站的命脉，它对变电站内各用电设备进行集中监视和管理.变电站供配电监控系统是利用计算机技术、通讯技术、传感器技术等对电力设备正常运行及故障运行进行监测、保护、控制的系统。该系统具有自动化程度高，可靠性高、可操作性强和扩展性强等特点,能适应各种变电站对配电设备的要求。本文就某1V配电系统一段进行监控。将MCG组态软件应用到配电监控系统中，利用MCS组态软件功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合,可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。关
39、键词 C组态软件；动态化；定义数据对象；数据收集；动态显示第一章 绪言1。1 10KV配电监控系统简介电力监控系统由监控柜和监控计算机两大部分组成.监控柜中装有各种变配电设备的监测单元和控制系统电源等，它通过二次信号线与低压柜等设备相连,对低压配电柜中所有的框架断路器的运行/故障状态进行实时监测,并采集这些设备的电压、电流等电参数；监控计算机既是人机对话的界面，又对监测的中低压设备信息和数据进行存储、管理和处理。 根据各设备的不同功能，电力监控系统具备的基本功能有如下几种：一、电力监控系统的监测功能(1)对变压器的监测:通过现场总线采用通讯方式，电力监控系统监测变压器温控器输出的温度信号、超温
40、报警信号、故障报警信号等。（2)对变电室内P的监测：通过现场总线采用通讯方式，电力监控系统监测EPS巡检仪采集的市电输入电压信号、ES输出电流信号、市电频率、逆变器故障报警信号、电池欠压保护信号、充电器状态信号、主电及充电报警信号等。(）对10kV配电柜的监测：监测进线柜和馈出柜的三相线电压、三相电流、零序电压、零序电流、频率、功率因数、有功电度、无功电度、断路器状态、手车工作位置、手车试验位置、弹簧储能、接地刀状态、远方就地信号、超温报警信号、过流保护动作信号、速断保护动作等;二、电力监控管理系统的优点如下（1）节能效果显著;(2）自动记录运行参数、故障报警和操作内容；()智能化程度高，可无
41、人或少人值守，节省人工；12 1V配电监控系统国内外发展情况国际上现流行的供配电监控管理系统和配电自动化主要是针对中低压系统而言的（称为馈线自动化)。供配电管理自动化是一个信息收集和处理的系统，将现代计算机技术和通信技术应用在供配电系统监视和控制上。20世纪0年代,日本已经完成了计算机系统与供配电设备相配合的供配电自动化系统，并投入运行于主要城市的供配电网络上。20世纪90年代,韩国也完成了局部供配电系统的馈线自动化,建立了自己的供配网自动化实验网络。供配电管理自动化是近几年发展起来的新兴技术,欧美和日本等发达工业国家也下大力气推广该技术,而我国这一技术才刚刚起步。目前,我国的供配电网还很落后
42、.近几年，一些地区发生电网事故导致重要用户停电,其主要原因是：电网结构薄弱、可靠性低、自动化程度低以及管理不善。加强电网建设、配电网建设，强化输电网是当务之急。因此,对供配电系统设备的改造监控和实现供配电自动化成为急待解决的问题。近几年来，在变电站继电保护中已经用可编程控制器(PLC)代替了传统的继电器,实现了利用PLC构成自动重合闸装置的控制系统,可以克服传统控制方式的不足，并且具有连线简单,工作可靠,便于调试、调整和维护，还可以和计算机联网进行远程集中控制等优点,提高了系统的可靠性，使系统的控制功能更加完善,控制精度进一步提高。在目前的很多自控系统中，常常选用PLC作为现场级的控制设备，用
43、于数据采集、状态判别和输出控制，而在系统上位机上利用工控组态软件来完成工业流程及控制参数的显示，实现生产监控和管理等功能，具有实施性好,速度快，可靠性高,运行稳定，调节灵活等优点。组态软件的人机界面友好而直观,而且具有一定的灵活性，易于扩充，整个系统运行平稳,安全可靠。这种监控系统充分利用了微型机和PL各自的特点，实现了优势互补，得到了广泛的应用。此外，从目前国际上低压配电行业的发展来看,各主要公司SEEN， ABB，HNEIDE等都己经开发或使用了基于各种现场总线的配电系统,并己采用技术合基于PL的供配电监控系统的研究作、合资等手段介绍到我国并得到应用。我国清华大学、浙江大学中控公司、沈阳自
44、动化研究所和上海工业自动化仪表所等也进入到该领域,在现场总线技术的应用方面取得了一些进展。3 10K配电监控系统发展趋势变电站中，供配电监控系统是整个变电站的命脉，它对变电站内各用电设备进行集中监视和管理。变电站供配电监控系统是利用计算机技术、通讯技术、传感器技术等对电力设备正常运行及故障运行进行监测、保护、控制的系统。该系统具有自动化程度高，可靠性高、可操作性强和扩展性强等特点，能适应各种变电站对配电设备的要求。将PLC应用于监控系统中,构建基于MCGS的组态软件的智能监控系统，通过将供配电系统中各运行参数实时采集到组态软件对应变量中由组态软件统一管理,给出系统各用电设备的运行状态、用电负荷
45、状况及故障分析,并根据系统设置和一定的控制算法，通过向执行机构发出控制调节信号或连锁信号，保证系统的正常运行,具有自动化程度较高、运行稳定、性能可靠、维护方便等特点，真正实现了统一管理,大大提高了变电站供配电监控系统的自动化水平。随着大型供配电站的发展，智能楼宇的兴起,以及工业自动化水平的提高,智能化供配电系统需求量必将大大增加.从国内外产品来看，智能型供配电系统将会向着以下几个方面发展:功能更强，可靠性更高，系统更完善。随着PLC技术的不断完善,监控技术的不断发展,以及其他相关技术的不断进步,智能化供配电系统将会向着更智能，更快捷,更人性化的方向发展。因此，供配电监控系统必将走向供配电的综合自动化：功能上的综合化、运行管理的智能化、结构上的计算机化、操作监视的屏幕化.供配电系统的综合自动化同智能楼宇系统(BAS）、企业资源计划（EP)融合在一起，达到良好管理，这己成为一种必然的趋势和发展方向.第二章 MCG简介21MGS的定义MGS(Mnito and CnrlGeerated yte，监视与控制通用系统)是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Widw平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,主要完成现场数