1、哈爾濱工業大學華德應用技術學院畢業設計（論文）摘 要本文簡述了某一原油集輸監測系統的功能結構及及組態王組態軟件在該系統中的應用。聯合站的總體工藝流程以及電脫罐的工藝流程及其監控，上位機與下位機的網路連接。介紹了基于組態王的儀表液位控制系統組成。組態王監控界面設計和監控的硬件結構以及組態王與工藝實際現場的模擬，動態數據顯示和現場設備的實時監控、調試和運行。應用表明，該系統工藝流程顯示直觀，人機界面友好，易于操作。系統運行穩定，維護成本低，對于相關的工程應用具有一定的價值。關鍵詞： 聯合站 監控系統 組態軟件 AbstractThis paper briefly describes the fun

2、ction of a monitoring upper machine and lower machine network connection. Introduces the instrument level control system based on kingview. Kingview monitor interface design and monitor the hardware structure and kingview and process of the actual scene simulation. Crude oil electricity to take off

3、the tank water level control as a kind of process control, the system can realize the data input, dynamic data display and real-time monitoring, debugging and operation of the field device. Application shows that the system process flow display intuitive, friendly man-machine interface, easy to oper

4、ate. The system runs stably, low maintenance cost, have certain value for relevant engineering applicationsKeywords： joint station monitoring system Configuration software目錄摘 要.IAbstract.II第1章 緒論.11.1聯合站油水分離控制系統國內外發展趨勢11.1.1聯合站油水分離系統自動控制的意義11.1.2國內、外現狀及發展趨勢11.2 聯合站油水分離系統面臨的問題3第2章 監控系統總體方案設計.52.1 聯合站

5、及其電脫水過程簡介52.1.1聯合站油水分離工藝流程簡介52.1.2電脫水工藝技術指標及流程62.1.3技術指標62.1.4電脫水工藝流程72.2 監控系統82.2.1監控系統的設計方案82.2.2監控系統的基本功能82.3 系統軟件設計平臺92.4 系統的硬件構成102.5 本章小結11第3章 組態軟件設計與建立.123.1 建立新的工程123.2 設備的配置133.3 構造數據庫變量143.3.1數據詞典中變量的類型：143.3.2數據變量的定義153.3.3變量基本屬性說明：163.4 設計圖形界面173.4.1新建畫面173.4.2趨勢曲線183.4.3報警和事件203.4.4實時報表

6、243.5 建立動畫連接263.6 本章小結28第4章 運行與調試.294.1基本調試294.2本章小節30結 論.31致 謝.32參考文獻.33附錄1.34附錄2譯文.36-IV-哈爾濱工業大學華德應用技術學院畢業設計（論文）第1章 緒論1.1聯合站油水分離控制系統國內外發展趨勢1.1.1聯合站油水分離系統自動控制的意義聯合站油水分離主要通過游離水脫水、沉降脫水、電脫水三個階段，每個階段的放水含油和出油含水要求要達到規定的指標，從而實現污水回注和成品油平穩外輸目的。油水分離過程同時要經過加溫、加壓、加藥等工序。目前，油田原油生產已進入高含水期，聯合站的任務變得更加繁重。較之以前，聯合站的工作

7、效率，生產質量，能源消耗，都變得重要起來。聯合站油水分離過程是多入多出系統，且變量間耦合嚴重，干擾因素多且作用頻繁，系統可控性差選擇適合此過程特點的最優控制策略，開發出一套完善的聯合站油水分離過程在線監測與控制系統，故障診斷報警系統具有重大的現實意義。完善的控制系統能大幅度地節省人力及提高設備利用率。控制系統使用后應使各階段出油含水率降低，做到平穩外輸：并且水中含油量減少，使收油泵起停次數降低，每次運行時間減少，延長泵的使用壽命。出水含油率的降低又可大大降低二次分離的消耗1。1.1.2國內、外現狀及發展趨勢 目前，在國內各種規模的聯合站中油水分離控制過程大多數還采用手動或半自動控制防水。即一次

8、儀表加手操器方式或根據經驗來控制手動閥門的開啟度。在這個環節上自動化程度很低，急待解決。而在發達國家同類設備中，已基本上實現了全自動控制，即脫水、加藥、污水處理、平穩外輸過程的全自動調節及控制。在這方面，我國處于落后狀態的主要原因是傳感器及調節儀表的性能質量均達不到要求，現場及操作人員素質欠缺，過去開發的一類型的自動控制系統無法使用等。近年來，隨著各類先進控制產品的引入及操作人員素質的不斷提高，采用先進的全自動控制系統來控制脫水過程已經實現，并在不斷推廣。 就我國而言，聯合站自動放水經歷了三個主要階段： 第一階段： 屬于探索階段，期間各種方式混雜，各種方式在部分領域取得一定發展，由于元件、控制

9、理論的局限，就其根本而言（即保證外輸油含水率）是失敗的。第二階段：由于計算機技術的發展，以其獨立開發的計算機系統或兼容機控制系統為核心，這類系統一般預先設置油中含水率和系統壓力等控制參數，通過實時優化軟件，根據控制參數的變化、每隔 3 秒隨時調節放水閥及界面，含水率在規定的范圍內變化，已基本實現自動控制，但還存在以下不足：根據經驗數據控制分離過程，調試階段工作復雜，投產使用一段時間后，某些外部關鍵參數可能變化，這將影響控制的可靠性與穩定性，使放水及輸出油指標降低甚至不合格。由于一次儀表、特別是點位式界面儀的局限性，必然使只有部分數據取自現場儀表，油水界面、油中含水和水中含油指標顯示數據非實際值

10、而是計算值。這樣，對于含油率較穩定的站而言是失敗的。第三階段：工控機場地總線、集散控制系統階段。通過設備網（DeviceNet）采集現場一次儀表參數和控制相關執行機構，通過控制網（ControINet）實現本站系統狀態的監測與控制，通過信息網（EtherNet）實現與整個計算機管理信息系統的互連。油水界面和出油含水檢測采用射頻導納連續液位變送器。這種控制方式，是油水分離智能控制發展的必然趨勢，他具有低成本、高可靠性、可擴展性等優點。1983年，Honeywell 推出了智能化儀表，它在原模擬儀表的基礎上增加了計算功能的微處理器芯片，在輸出的420mA 直流信號上迭加了數字信號，使現場與控制室之

11、間的連接模擬信號變為數字信號。之后，世界上各大公司推出了各種智能儀表。智能儀表的出現為現場總線的誕生奠定了基礎。智能儀表的出現為現場信號的數字化提供了條件，但不同廠商提供的設備通信標準不統一，束縛了底層網絡的發展。現場總線要求不同的廠商遵從相同的制造標準，組成開放的互連網絡是現場總線的發展趨勢。現場總線網、智能化設備儀表的發展，不可避免地影響著 DCS 的體系結構，現在可以看到的一個明顯的趨勢是 DCS 的進一步分散化。傳統的DCS，在 I/O控制站這一層仍然是一個集中式的結構，有些系統出于成本或其它方面的考慮，將I/O控制站的規模做得很大。這種考慮包括：高性能CPU 的價格己降得很低，為了充

12、分發揮 CPU 的能力，可以將一個I/O控制站的點數、回路數擴充，以降低成本。但是這種設計提高了危險性的集中度，如果為了提高可靠性增加冗余措施，系統成本仍然會上升，因此并不是一個理想的解決方案。從當前的發展趨勢看，利用現場總線網和智能化設備、智能化儀表，加上通用的工控機完全可以組成一個小型的 DCS，這就對傳統的 DCS 提出了挑戰，因為基于現場總線網的 DCS 具有很多優越性，無論從系統的成本上、可靠性上，安裝使用、維護的方便性及可擴充性上都有很大的優勢。傳統的 DCS只有在 I/O 控制站這一層進一步分散化，采用現場總線網技術，形成以現場總線網基礎的、以智能 I/O 模塊構成的分布式控制站

13、。也就是說，將過去 DCS中集中式的 I/O 控制站變成分布式的控制站，在傳統DCS 網絡的下一層再引入一層現場網絡，基本控制單元深入到了設備控制這一級，形成設備級網絡、控制級網絡和管理級網絡這樣三層網絡結構，以此來滿足不斷提高的應用需求。1.2 聯合站油水分離系統面臨的問題在聯合站集輸流程中主要分為油、氣、水三個系統，油系統主要指的是游離，水電脫水、輸油等幾個崗位；氣系統在聯合站只進行計量，不進行控制，水系統包括污水、污水處理、注水等崗位。油系統的工程流程是全密閉的，水系統中存在許多緩沖罐且都是常壓的，因此，一般只在油系統中存在各控制參數的耦合關系。游離水崗主要控制參數有：沉降罐液位、沉降罐

14、壓力、沉降出油量、沉降放水量、沉降罐出油含水。電脫水崗主要控制參數有：脫水器界面、脫水器壓力、脫水器油量、脫水器放水量、外輸油含水。主要干擾因素是來液量的變化和來液含水率的變化。其中控制輸出：游離水脫除器油出口含水率、放水含油率、系統壓力；沉降脫除器油出口含水率、放水含油率、系統壓力，電脫水器油出口含水率、放水含油率、系統壓力。操縱輸入：游離水脫除器放水量、油出口流量；電脫水器放水量、油出口流量。干擾輸入：中轉站來液量、來液含水率。（1）保持游離水脫除器界面平穩 對游離水脫除器來說，脫除器界面是一個重要參數，因為其界面的波動將直接影響到油水分離的效果，為此在每個脫除器上都裝有界面子控制系統。（

15、2）保持游離水脫除器系統壓力平穩 對游離水脫除器來說，其系統壓力也是一個重要參數，因為若出現高壓時處理不及時，很可能造成安全閥跑油等嚴重事故，壓力過低越出限值時，影響電脫水系統操作，嚴重時電場波動，造成事故。（3）保持電脫水器界面平穩 對電脫水器來說，從自身平穩操作來說，應保持界面穩定，為此應設置脫水器界面控制子系統，當界面由于某種干擾（如來液量）而變化時，界面控制控制子就通過改變脫水器放水量和油出口流量來維持界面平穩。但是油出口流量的變化將引起脫水器匯管的壓力的波動。（4）保持電脫水器系統壓力平穩 作為電脫水器，其系統壓力是一個重要的參數，為保持系統壓力平穩，在每個脫水器出油匯管上都裝有壓力

16、控制子系統。第2章 監控系統總體方案設計2.1 聯合站及其電脫水過程簡介 聯合站，即集中處理站，是油田地面集輸系統中重要組成部分。就油田的生產全局來說，油氣集輸是繼油藏勘探、油田開發、采油工程之后的很重要的生產階段。如果說油藏勘探是尋找原油，油田開發和采油工程是提供原料，那么油氣集輸則是把分散的原料集中處理，使之成為油田產品的過程。聯合站一般建在集輸系統壓力允許的范圍內，為了不影響開發井網以及油田中后期加密井網的布置與調整，應盡量建在油田構造的邊部。聯合站將來自井口的原油、伴生天然氣和其他產品進行集中、運輸和必要的處理、初加工，將合格的原油送往長距離輸油管線首站外輸，或者送往礦場油庫經其他運輸

17、方式送到煉油廠或轉運碼頭，合格的天然氣則集中到輸氣管線首站。聯合站一般包括如下的生產功能：油氣水分離、原油脫水、原油穩定、天然氣脫水、輕油回收、原油儲存及向礦場油庫輸送、污水處理、凈化污水回注地層、接收計量輸來的油氣混合物、變配電、供熱及消防等。聯合站設計是油氣集輸工藝設計的重要組成部分，對它的要求是使其最大限度的滿足油田開發和油氣開采的要求，做到集輸先進、經濟合理、生產安全可靠，保證為國家生產符合數量和質量的油田產品。2.1.1聯合站油水分離工藝流程簡介 具體的流程為：來自中轉站的高含水原油進入聯合站后，首先進入游離水脫除器，在破乳劑的化學作用下和重力沉降作用下，經合理控制，分離出大部分游離

18、水，高含水原油變成含水在20%-30%左右的含水原油。游離水脫除器的運行控制非常重要，要求在容器中部安裝油水界面檢測儀表，適時檢測油水界面的變化，并通過控制器下端放水出口的調節閥開度調整油水界面，使油水界面保持在一定范圍內，以保證油出口含水和水出口含油不超標。另外，多臺油水脫除器的出油匯到一條匯管上，要求在匯管上安裝壓力檢測儀表，適時檢測匯管壓力的變化，并通過控制安裝在匯管上的的調節閥開度調整匯管壓力穩定在0.2-0.3MPa，還要實現當壓力超高時，快速泄壓連鎖保護功能。游離水脫除器的放水匯到一條匯管上，靠自壓進入污水沉降罐游離水出口原油進入脫水加熱爐，加熱升溫至50-60，加熱后的含水原油在

19、輸送管道中與一定數量的破乳劑混合，進入符合電脫水器進行油水分離。原油在電脫水器內在電場力和化學破乳劑的共同作用下，進行油水的最終分離，經過合理控制電場強度和脫水器的油水界面，使電脫水后的原油含水達到0.5%以下，從而得到滿足要求的凈化原油。電脫水器的控制原理和游離水脫除器相同。脫出的污水進入污水沉降罐，進行污水處理。脫水后的凈化原油進入凈化油緩沖罐，在經過外輸泵外輸，具體如圖2-1 所示。2.1.2電脫水工藝技術指標及流程從地層中開采出的原油不可避免的含有大量的水，給之后的儲運、加工環節帶來了很多不利影響。因此必須對采出油進行脫水處理，以保證外輸前原有的含水量0.5%采出油中水主要以溶解水、乳

20、化水和懸浮水為主，其中乳化水最為穩定，特別對于重質油來說很難利用常規的重力沉降法將其脫除。人們針對乳化液脫水進行了很多研究，如靜電 聚合、化學破乳、微波破乳及離心分離等，其中應用最為廣泛的首推靜電聚合法和化學破乳法。靜電聚結主要適用于W/O.型乳化液，利用電場將連續相（油）中分散相（水）聚結成尺寸較大水滴，使其便于分離3。 站外含水原油破乳劑污水處理站電脫水器凈化油緩沖罐外輸含水率小于0.5%的原油加熱爐游離水脫除器圖2-1 聯合站工藝流程2.1.3技術指標 自轉接站（中轉站）來的高含水油，經脫除器脫去大部分游離水，再經過脫水加熱爐進入電脫水器，進行油水完全分離，此過程的操作應滿足的技術指標為

21、（1）為保證電脫水器正常工作，沉降脫水后的原油含水應小于30%；（2）沉降段游離脫水器壓力小于0.45Mpa；（3）在電脫水器中脫水后的原油含水小于0.5%；（4）電脫水段電脫水器壓力小于0.4Mpa；（5）沉降段和電脫水段脫出污水含油小于0.5%；2.1.4電脫水工藝流程沉降罐輸送過來的原油首先要送到加熱爐，經過加熱以利于原油的輸送，然后送到脫水器進一步脫水。本脫水崗的主要裝置有：復合電脫水器3臺、凈化油緩沖罐1臺、凈化油事故罐1臺。在脫水崗，加熱爐來油平均送到三個復合電脫水器中，同樣，來油從一側進入復合電脫水器。在復合電脫水器中，有6000v的高壓直流電場，在電場作用下油往正極去，水往負極

22、去。經復合電脫水作用，由復合電脫水器下部排出的污水送往污水沉降罐，再送去污水站處理。凈化油從復合電脫水器上部出油管口匯入出油匯管，如果復合電脫水器均無故障，出油合格的話（含水在0.5% 以下），則關閉通往凈化油事故罐的調節閥，出油送入凈化油緩沖罐，如果某個復合電脫水器出現故障，出油不合格的話，則關閉通往凈化油緩沖罐的調節閥，打開通往凈化油事故罐的調節閥，出油全部打入凈化油事故罐進行其它處理。凈化油緩沖罐中的油即可供人們使用，在凈化油緩沖罐的上部有兩個出口，一個用于向外輸油，另一個用于向外輸出天然氣。下面給出了電脫水段工藝流程簡如圖2-2。在脫水崗，給每個復合電脫水器一側各加一界面變送器，連接到

23、計算機的A/D接口卡相應位置，再有計算機D/A接口相應位置連接到各自的調節閥，來控制污水的排放。三個復合電脫水器從左到右所用的界面變送器為：LT101，LT102，LT103，所用調節閥為：LV101，LV102，LV103。在出油匯管處加一壓力變送器PT1，連接到計算機A/D接口卡相應位置，再有計算機連接到其調節閥LPV1上進行出油的控制。同樣，緊隨其后又有兩個調節閥，一個通往凈化油事故罐，另一個通往凈化油緩沖罐。在凈化油事故罐有液位變送器LT1，連接到報警器LA1上。在凈化油緩沖罐有一個液位變送器LT104，一壓力變送器PT2，分別連接到計算機A/D接口卡相應位置，再有計算機D/A接口卡連

24、接到相應的調節閥。 圖2-2 聯合站脫水崗工藝流程圖2.2 監控系統根據工藝要求，控制系統中需要監控的參數主要有：油水界面高度、液位、壓力、溫度和流量。2.2.1監控系統的設計方案設計中需要首先設計程序的界面，以便于操作界面完成后，需要繪制各種畫面。首先必須要具有工況圖，工況圖能夠反映出電脫罐的工藝流程，并且能夠及時從圖中了解到被監控對象的變化情況。然后需要繪制所監控對象的趨勢曲線，趨勢曲線是用來反映數據變量隨時間的變化情況。在完成趨勢曲線的繪制后，就應該設計歷史報表，數據報表是反應生產過程中的數據、狀態等，并對數據進行記錄的一種重要形式。2.2.2監控系統的基本功能實現對液位、界面、流量、壓

25、力和溫度等多參數的綜合監測，整個系統具有自動巡檢自動報警、多畫面多參數屏幕顯示、定期打印報表和設備運行狀態故障診斷等功能。整個畫面的內容可分為兩部分，一部分是構成背景圖形的部分(如沉降罐、凈化罐和加熱爐的輪廓，各種管道的圖形以及各種提示及數據顯示等)，這些圖素一次顯示出來，只要畫面不改變，不切換，它們就是不變的，所有這些均可在組態王的Make 開發狀態下完成。組態王組態軟件的繪圖圖庫提供了大量的基本圖素。另一部分定義隨實時數據的變化而變化的部分，這一部分需要在靜態的畫面定義動態數據連接，使得在View運行時畫面能隨實時的數據變化而更新。2.3 系統軟件設計平臺系統的監控軟件采用了北京亞控公司的

26、 Kingview 6.5 組態王軟件，利用它來設計液位控制系統主要步驟有：設備配置，構造數據庫變量，圖形界面的設計，建立動態連接，運行調試等。組態王是運行于Micro soft Windows 98/2000/NT 中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線程、COM組件等新技術，實現了實時多任務，軟件運行可靠。Touch View 是“組態王6.5”軟件的實時運行環境，它從設備中采集數據，并存于實時數據庫中，還負責把數據的變化以動畫的形式形象地表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監視功能，并按實際需求記錄在歷史數據庫中。趨勢曲線、工程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作

27、方法4。過程硬件組態王數據庫應用軟件 圖2-3 組態王組態軟件的體系系統數據庫是“組態王”的最核心部分。組態王組態軟件首先通過I/O驅動程序軟件接口從現場的過程硬件中獲取數據，存入組態王內部數據庫，應用軟件（如組態王的畫面運行程表生成程序等）都通過內部數據庫訪問軟件從組態王數據庫中獲取來自硬件的信息這樣就可以現在工業流程畫面上動態地顯示現場整個過程硬件的運行狀態，數據也可以按相反的順序寫回現場過程硬件，執行控制操作。組態王還可運行在基于 TCP/ IP 網絡協議的網上能夠實現上、下位機以及更高層次的廠級聯網。充分利用Windows 資源共享的特點，把組態王組態軟件的開放式結構和Micro so

28、ft Excel強大的報表功能結合起來利用組態王提供的歷史數據編程接口和動態數據交換DDE0技術等形成格式靈活、界面美觀的報表，用戶可以根據自己的需要定義報表的輸出時間和輸出周期。控制程序可以通過組態王組態軟件的命令語言實現，命令語言是擴充系統功能的有效手段，命令語言根據執行條件的不同可以分為：應用程序命令語言在應用系統啟動、退出時執行或運行期間定期執行；數據改變命令語言在給定變量的值發生改變時執行；事件命令語言 在事件發生時、存在時、消失時執行；熱鍵命令語言當操作者按下熱鍵時執行；畫面命令語言 在畫面加載、存在、關閉時執行。命令語言的語法是C語言的一個子集，簡便易學，利用命令語言可以管理報警

29、、歷史曲線及完成報表的輸出、自動地運行其它程序等功能，組態王組態軟件的運行程序在運行到此命令語言時順序執行各條指令，自動完成一系列的操作，從而可以完成操作任務的自動化。2.4 系統的硬件構成本系統硬件的結構采用了工控計算機及配套的檢測儀表構成的自動化的監測系統，如圖2-4所示。工 控 機1 2 位 A / D 板界面檢測儀 液位變送器 壓力變送器 溫度變送器 流量變送器計 數 器 板打 印 圖2-4 監控系統硬件結構圖各種變送器將測得信號通過屏蔽信號電纜從現場傳送到接口柜的接線端子板上，然后經過 A/D 轉換或硬件計數板送入計算機。由于傳感器及執行機構的性能是影響系統可靠性安全性及測量精度的關

30、鍵因素，因此采用的都是質量較好和本安防爆的產品。測量儲油罐界面采用射頻導納界面儀，液位測量采用超聲波液位計，精度可達0.5%，在目前測量界面及液位的各種設備中，是比較優秀的；測量溫度選用了Pt100傳感器，Pt100傳感器測溫穩定、精度較高；上述測量設備的輸出信號都是 4-20mA 標準電流信號形式，具有較強的抗干擾能力；測量壓力采用了遠傳壓力表，并通過轉換電路將其轉為電流信號，傳輸到接口單元；流量測量采用羅茨流量計，測量范圍可達200m/h,精度達到0.5% 5。2.5 本章小結本章著重介紹了聯合站電脫罐油水分離系統，對聯合站油水分離系統的工藝流程、技術指標、進行了介紹和分析，從軟硬件兩個方

31、面搭建出了聯合站油水分離系統的框架。-11-第3章 組態軟件設計與建立3.1 建立新的工程組態王工程管理器是用來建立新工程，對添加到工程管理器的工程做統一的管理。工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對工程重命名，搜索組態王工程，修改工程屬性，工程備份、恢復，數據詞典的導入導出，切換到組態王開發或運行環境等。假設您已經正確安裝了“組態王6.55”的話，可以通過以下方式啟動工程管理器：點擊“開始”-“程序”-“組態王6.55”-“組態王”（或直接雙擊桌面上組態王的快捷方式），啟動后的工程管理窗口如圖3-1所示。 圖3-1 工程管理器窗口新建：單擊此快捷鍵，彈出新建工程對話框建立組態王工程。

32、點擊工程管理器上的“新建”，彈出“新建工程向導之一”如圖3-2。 圖3-2 工程創建導向圖點擊“下一步”彈出“新建工程向導之二”點擊“瀏覽”，選擇新建工程所要存放的路徑點擊“下一步”進入“新建工程向導之三”，在“工程名稱”處寫上要給工程起的名字。“工程描述”是對工程進詳細說明（注釋作用），我們的工程名稱是“我的工程”，工程描述是“監控中心”。3.2 設備的配置本課程設計使用的是本機電腦模擬故采用系統自帶的PLC模擬系統：亞控仿真PLC芯片。端口：本地計算機COM2口。下面我們具體介紹如何稍作：1、在組態王工程瀏覽器樹型目錄中，選擇設備，在右邊的工作區中出現了“新建”圖標, 雙擊此“新建”圖標，

33、彈出“設備配置向導”對話框。2、在上述對話框選擇亞控提供的“仿真PLC”的“串行”項后單擊“下一步”彈出對話框。3、為仿真PLC設備取一個名稱，如：PLC1 ，單擊“下一步”彈出連接串口對話框。4、為設備選擇連接的串口為COM1，單擊“下一步”彈出設備地址對話框。5、此處填寫設備地址為0，單擊“下一步”，彈出通訊參數對話框。6、設置通信故障恢復參數（一般情況下使用系統默認設置即可）。7、請檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成”。如圖3-3。 圖3-3 設備安裝導向圖3.3 構造數據庫變量數據庫是“組態王軟件”最核心的部分。在TouchVew運行時，工業現場的生產狀況要以動畫的形式反映在

34、屏幕上，操作者在計算機前發布的指令也要迅速送達生產現場，所有這一切都是以實時數據庫為核心，所以說數據庫是聯系上位機和下位機的橋梁。數據庫中變量的集合形象地稱為“數據詞典”，數據詞典記錄了所有用戶可使用的數據變量的詳細信息7。3.3.1數據詞典中變量的類型：數據詞典中存放的是應用工程中定義的變量以及系統變量。變量可以分為基本類型和特殊類型兩大類，基本類型的變量又分為內存變量和I/O變量兩種。 “I/O變量”指的是組態王與外部設備或其它應用程序交換的變量。這種數據交換是雙向的、動態的，就是說在組態王系統運行過程中，每當I/O變量的值改變時，該值就會自動寫入外部設備或遠程應用程序；每當外部設備或遠程

35、應用程序中的值改變時，組態王系統中的變量值也會自動改變。所以，那些從下位機采集來的數據、發送給下位機的指令，比如反應罐液位、電源開關等變量，都需要設置成“I/O變量”。那些不需要和外部設備或其它應用程序交換，只在組態王內使用的變量，比如計算過程的中間變量，就可以設置成“內存變量”。 基本類型的變量也可以按照數據類型分為離散型、實型、整型和字符串型。 1、內存離散變量、I/O離散變量 類似一般程序設計語言中的布爾（BOOL）變量，只有0、1兩種取值，用于表示一些開關量。 2、內存實型變量、I/O實型變量 類似一般程序設計語言中的浮點型變量，用于表示浮點數據，取值范圍10E-3810E+38，有效

36、值7位。 3、內存整數變量、I/O整數變量 類似一般程序設計語言中的有符號長整數型變量，用于表示帶符號的整型數據，取值范圍 2147483648-147483647。 4、內存字符串型變量、I/O字符串型變量 類似一般程序設計語言中的字符串變量，可用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱、密碼等，該類型變量可以進行比較運算和賦值運算。 特殊變量類型有報警窗口變量、歷史趨勢曲線變量、系統變量三種。3.3.2數據變量的定義在工程瀏覽器樹型目錄中選擇“數據詞典”，在右側雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框，如圖3-4所示。圖3-4 定義變量畫面在對話框中添加變量如下： 變量名：原油電脫罐液位 變量

37、類型：I/O實數 變化靈敏度：0 初始值：0 最小值：0 最大值：100 最小原始值：0 最大原始值：100 轉換方式：線性 連接設備：PLC1 寄存器：DECREA100 數據類型：SHORT 采集頻率：1000 毫秒 讀寫屬性：只讀 設置完成后單擊“確定”。 用類似的方法建立另外幾個變量：游離水脫除器液位、凈化油緩沖罐液位、液位、游離水脫除器壓力、凈化油緩沖罐壓力、電脫罐溫度、出油閥流量、出水閥流量。此外由于演示工程的需要還須建立三個離散型內存變量為：游離水脫除器出料閥、凈化油緩沖罐出料閥、原油電脫罐出料閥。3.3.3變量基本屬性說明：變化靈敏度：數據類型為實數型或整數型時此項有效，只有當

38、該數據變量的值變化幅度超過設置的“變化靈敏度”時，組態王才更新與之相連接的圖素（缺省為0）。 保存參數：選擇此項后，在系統運行時，如果您修改了此變量的域值（可讀可寫型），系統將自動保存修改后的域值。當系統退出后再次啟動時，變量的域值保持為最后一次修改的域值，無需用戶再去重新設置。保存數值：選擇此項后，在系統運行時，當變量的值發生變化后，系統將自動保存該值。當系統退出后再次啟動時，變量的值保持為最后一次變化的值。最小原始值：針對I/O整型、實型變量，為組態王直接從外部設備中讀取到的最小值。最大原始值：針對I/O整型、實型變量，為組態王直接從外部設備中讀取到的最大值。最小值：用于在組態王中將讀取到

39、的原始值轉化為具有實際工程意義的工程值，并在畫面中顯示，與最小原始值對應。最大值：用于在組態王中將讀取到的原始值轉化為具有實際工程意義的工程值，并在畫面中顯示，與最大原始值對應。3.4 設計圖形界面圖形界面用來模擬現場的具體工作情況，而本系統設計的界面用來仿真原油電脫罐脫水過程運行的畫面。在本設計中，針對原油電脫水過程控制系統制作了監控主畫面、實時曲線畫面、報警畫面、實時報表、實驗數據瀏覽畫面等，在每個相應的界面上進行了相應的控件、效果和動畫素材的設計制作。使整個系統操作人性化，內容豐富化。3.4.1新建畫面1、在工程瀏覽器左側的“工程目錄顯示區”中選擇“畫面”選項，在右側視圖中雙擊“新建”圖

40、標，彈出新建畫面對話框，如圖3-5所示： 圖3-5 新建畫面 2、新畫面屬性設置如下： 畫面名稱： 監控中心 對應文件：pic00001.pic （自動生成，也可以用戶自己定義） 注釋：聯合站電脫罐油水分離過程的監控中心主畫面 畫面風格：覆蓋式 畫面位置：左邊：0 頂邊：0 顯示寬度：1024 顯示高度：768 畫面寬度：1024 畫面高度：768 標題桿：無效 大小可變：有效 3、在對話框中單擊“確定”組態王軟件將按照您指定的風格產生出一幅名為“監控中心”的畫面。3.4.2趨勢曲線趨勢曲線的作用：趨勢曲線用來反應變量隨時間的變化情況。趨勢曲線有兩種：實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線。實時趨勢曲線定

41、義過程如下： 1、新建一畫面，名稱為：實時趨勢曲線畫面。 2、選擇工具箱中的工具，在畫面上輸入文字：實時趨勢曲線。 3、選擇工具箱中的工具，在畫面上繪制一實時趨勢曲線窗口，如圖3-6所示： 圖3-6 趨勢曲線雙擊“實時趨勢曲線”對象，彈出“實時趨勢曲線”設置窗口，如圖3-7所示：實時趨勢曲線設置窗口分為兩個屬性頁：曲線定義屬性頁、標識定義屬性頁。曲線定義屬性頁：在此屬性頁中您不僅可以設置曲線窗口的顯示風格，還可以設置趨勢曲線中所要顯示的變量。單擊“曲線1”編輯框后的按鈕，在彈出的“選擇變量名”對話框中選擇變量本站點原油電脫罐油液位，曲線顏色設置為：紅色。 圖3-7 趨勢曲線屬性頁標識定義屬性頁

42、：標識定義屬性頁，如圖3-8所示。在此屬性頁中您可以設置數值軸和時間軸的顯示風格。設置如下：標識X軸時間軸：有效 標識Y軸數據軸：有效 起始值：0 最大值：100 時間軸：分、秒有效 更新頻率：1秒 時間長度：30秒 4、設置完畢后單擊“確定”按鈕關閉對話框。5、單擊“文件”菜單中的“全部存”命令，保存您所作的設置。6、單擊“文件”菜單中的“切換到VIEW”命令，進入運行系統，通過運行界面中“畫面”菜單中的“打開”命令將“實時趨勢曲線畫面”打開后可看到連接變量的實時趨勢曲線。 圖3-8 標識定義頁 3.4.3報警和事件為保證工業現場安全生產，報警和事件的產生和記錄是必不可少的，“組態王”提供了

43、強有力的報警和事件系統。組態王中的報警和事件主要包括變量報警事件、操作事件、用戶登錄事件和工作站事件。通過這些報警和事件用戶可以方便地記錄和查看系統的報警和各個工作站的運行情況。當報警和事件發生時，在報警窗中會按照設置的過濾條件實時地顯示出來。1、在工程瀏覽器窗口左側“工程目錄顯示區”中選擇“數據庫”中的“報警組”選項，在右側“目錄內容顯示區”中雙擊“進入報警組”圖標彈出“報警組定義”對話框，如圖3-9所示。2、單擊“修改”按鈕，將名稱為“RootNode”報警組改名為“監控中心”。 3、選中“監控中心”報警組，單擊“增加”按鈕增加此報警組的子報警組，名稱為：電脫罐。4、單擊“確認”按鈕關閉對

44、話框，結束對報警組的設置。 圖3-9報警定義畫面 設置變量的報警屬性1、在數據詞典中選擇“原油電脫罐液位”變量，雙擊此變量，在彈出的“定義變量”對話框中單擊“報警定義”選項卡，如圖3-10所示。 圖3-10 定義變量圖 對話框設置如下： 報警組名：電脫罐液位低：10 電脫罐液位過低 高：90 電脫罐液位過高 優先級：100 2、設置完畢后單擊“確定”按鈕，系統進入運行狀態時，當“原油電脫罐液位”的高度低于10或高于90時系統將產生報警，報警信息將顯示在“監控中心”報警組中。3、報警窗口是用來顯示“組態王”系統中發生的報警和事件信息，報警窗口分：實時報警窗口和歷史報警窗口。實時報警窗口主要顯示當

45、前系統中發生的實時報警信息和報警確認信息，一旦報警恢復后將從窗口中消失。歷史報警窗口中顯示系統發生的所有報警和事件信息，主要用于對報警和事件信息進行查詢。 報警窗口建立過程如下：1、新建一畫面，名稱為：報警和事件畫面，類型為：覆蓋式。2、選擇工具箱中的工具，在畫面上輸入文字：報警和事件。3、選擇工具箱中的工具，在畫面中繪制一報警窗口，如圖3-11所示： 圖3-11 報警彈出畫面4、雙擊“報警窗口”對象，彈出報警窗口配置對話框，如圖3-12所示。圖3-12 報警窗口配置屬性頁列屬性頁：報警窗口中的“列屬性頁”對話框，在此屬性頁中您可以設置報警窗中顯示的內容，包括：報警日期時間顯示與否、報警變量名

46、稱顯示與否、報警限值顯示與否、報警類型顯示與否等等；操作屬性頁：報警窗口中的“操作屬性頁”對話框，在此屬性頁中您可以對操作者的操作權限進行設置。單擊“安全區”按鈕，在彈出的“選擇安全區”對話框中選擇報警窗口所在的安全區，只有登陸用戶的安全區包含報警窗口的操作安全區時，才可執行如下設置的操作，如：雙擊左鍵操作、工具條的操作和報警確認的操作；條件屬性頁：報警窗口中的“條件屬性頁”對話框，在此屬性頁中您可以設置哪些類型的報警或事件發生時才在此報警窗口中顯示，并設置其優先級和報警組。優先級：999 報警組：反應車間這樣設置完后，滿足如下條件的報警點信息會顯示在此報警窗口中：a、在變量報警屬性中設置的優

47、先級高于999；b、在變量報警屬性中設置的報警組名為反應車間； 顏色和字體屬性頁：報警窗口中的“顏色和字體屬性頁”對話框，在此屬性頁中您可以設置報警窗口的各種顏色以及信息的顯示顏色； 報警窗口的上述屬性可由用戶根據實際情況進行設置。 5、單擊“文件”菜單中的“全部存”命令，保存您所作的設置。6、單擊“文件”菜單中的“切換到VIEW”命令，進入運行系統。系統默認運行的畫面可能不是您剛剛編輯完成的“報警和事件畫”，您可以通過運行界面中“畫面”菜單中的“打開”命令將其打開后方可運行。如圖3-13所示。圖3-13 報警彈出窗口3.4.4實時報表數據報表的用途 數據報表是反應生產過程中的過程數據、運行狀

48、態等，并對數據進行記錄、統計的一種 重要工具，是生產過程必不可少的一個重要環節。它既能反應系統實時的生產情況又能對長 期的生產過程數據進行統計、分析，使管理人員能夠掌握和分析生產過程情況。組態王提供內嵌式報表系統，工程人員可以任意設置報表格式，對報表進行組態。組態 王為工程人員提供了豐富的報表函數，實現各種運算、數據轉換、統計分析、報表打印等。 既可以制作實時報表又可以制作歷史報表，另外，工程人員還可以制作各種報表模板，實現 多次使用，以免重復工作。實時數據報表創建過程如下： 1、新建一畫面，名稱為：實時數據報表畫面。 2、選擇工具箱中的工具，在畫面上輸入文字：實時數據報表。 3、選擇工具箱中

49、的工具，在畫面上繪制一實時數據報表窗口，如圖 3-14所示。4、報表工具箱”會自動顯示出來，雙擊窗口的灰色部分，彈出“報表設計”對話框。5、插入動態變量：合并 B2 和 C2 單元格，并在合并完成的單元格中輸入：=本站點$日期（變量的輸入可以利用“報表工具箱”中的“插入變量”按鈕實現）利用同樣方法輸入其它動態變量。5、輸入靜態文字：選中 A1 到 J1 的單元格區域，執行“報表工具箱”中的“合并單元 格”命令并在合并完成的單元格中輸入：實時數據報表演示。利用同樣方法輸入其它靜態文字，如圖 3-15 所示。 圖3-14 報表窗口圖 3-15 實時報表6、單擊“文件”菜單中的“全部存”命令，保存您

50、所作的設置。 7、單擊“文件”菜單中的“切換到 VIEW”命令，進入運行系統。系統默認運行的畫 面可能不是您剛剛編輯完成的“實時數據報表畫面”，您可以通過運行界面中“畫面”菜單 中的“打開”命令將其打開后方可運行。 3.5 建立動畫連接動畫連接指在畫面的圖形對象與庫的變量之間建立的一種關系當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數據變量的值，以實現圖形界面與對象間的雙向控制。液位示值動畫設置1、打開“監控中心”畫面，在畫面上雙擊“電脫罐” 圖形，彈出該圖庫的動畫連接對話框，如圖3-15 所示： 圖3-15 動畫連接設置對話框設置如下： 變量名（模

51、擬量）: 本站點電脫罐液位 填充顏色：綠色 最小值：0 占據百分比：0 最大值：100 占據百分比：100 2、單擊“確定”按鈕，完成電脫罐的動畫連接。這樣建立連接后電脫罐液位的高度隨著變量“電脫罐液位”的值變化而變化。用同樣的方法設置催化劑罐和成品油罐的動畫連接，連接變量分別為：本站點游離水脫除器液位、本站點凈化油緩沖罐液位。 作為一個實際可用的監控程序，操作者可能需要知道罐液面的準確高度而不僅是形象的表示，這個功能由“模擬值動畫連接”來實現。3、在工具箱中選擇文本工具，在電脫罐旁邊輸入字符“#”，這個字符串是任意的，當工程運行時，字符串的內容將被您需要輸出的模擬值所取代。4、雙擊文本對象“

52、#”，彈出動畫連接對話框，在此對話框中選擇“模擬量輸出”選項彈出模擬量輸出動畫連接對話框，如圖3-16 所示： 圖3-16 模擬值輸出畫面 對話框設置如下：表達式：本站點原料油液位 整數位數：2 小數位數：0 對齊方式：居左 5、單擊“確定”按鈕完成動畫連接的設置。當系統處于運行狀態時在文本框“#”中將顯示原料油罐的實際液位值。用同樣方法設置催化劑罐和成品油罐的動畫連接，連接變量分別為：本站點凈化油緩沖罐液位、本站點游離水脫除器油液位。其他動畫連接仿照上述過程，基本設置過程大致相同，就不再具體陳述。圖3-14 監控系統主畫面監控整體畫面如圖3-14，在此畫面運行時，即可了解整個系統的運行情況，

53、包括一次沉降罐界面、二次沉降罐和凈化罐液位、加熱爐溫度、外輸溫度、入口閥組溫度、電脫溫度、外輸壓力、電脫壓力、外輸流量等各項運行參數，當運行參數出現異常時（如超出正常運行允許的上下限），在畫面上就可了解出現問題的部位，這時單擊報警窗口按鈕，就可了解報警的具體情況，并記錄報警值、時間等信息。另外，點擊這個畫面上的圖素，進入該圖素的詳細的運行情況畫面，也可切換到實時或歷史曲線部分，可以了解當前實時運行曲線圖或任何一段記錄的歷史運行曲線圖, 進入報表畫面,可以了解各參數的實時及歷史信息, 以及報表的定義和輸出, 并可進行實時打印等。3.6 本章小結本章著重對于聯合站電脫罐油水分析系統的軟件監控設計做出了詳細的介紹，并且在文中列出了組態王軟件如何建立在監控畫面的使用方法。第4章 運行與調試4.1基本調試在運行組態王工程之前首先要在開發系統中對運行系統環境進行配置。在開發系統中單擊菜單欄“配置運行環境”命令或工具條“運行”按鈕或工程瀏覽器“工程目錄顯示區系統配置設置運行系統”按鈕后，彈出“運行系統設置”對話框，如圖4-1所示。圖4-1 運行調試畫面主畫面配置屬性頁規定TouchVew畫面運行系統啟動時自動調入的畫面，如果幾個畫面互相重疊，最后調入的畫面在前面。