毕业设计：油库的设计.doc

1 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，我们已经开始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。现在国内外都将计算机监控系统对油田联合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油库的自动化监测注入了新的活力。因为油库是油气运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。所以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的提高生产率、减少事故发生率、降低工人的劳动强度。本文主要针对油库发油、卸油等工艺过程介绍了其计算机监控系统硬件以及软件的设计。1.1 油库1.1.1 油库的简介所谓油库是指将开采的原油集中进行管线运输，进行油罐的存储，完成对来油、输油及有关储油量的计算、盘存管理。在此过程中，对含水的原油要进行脱水工艺处理，这样就形成了原油集输的若干个工艺处理过程。在开采原油时，我国的很多油田都是中后期开采，油田由于注水所开发出的原油含有较多的水分，目前一般为5080，有的甚至高达90，因此需要将原油中所含的水用各种方法分离出来。随着我国自动化水平的提高，油库生产实施自动化监控已经迫在眉睫。油库是油田集输的重要组成部分，油库是实现油的安全储存，保证运输的油质量的重要过程，它直接关系到后一级单位如加油站的运作能否长期、安全平稳生产，对整个油从开采到投产使用的整个流程的经济效益有极大的影响。 随着油田开发进入高含水后期，油库工艺过程更加复杂，采用人工监控和常规仪表监控已很难满足生产要求。油库是油田原油集输生产运输中最重要的生产工艺过程，它是集发油、卸油等多个工艺系统为一体的综合性生产过程，主要包括输油脱水、污水浅处理、污水深处理、注水、锅炉和配电等生产岗位或工艺环节。上世纪九十年代，计算机控制开始应用于联合站生产过程，并取得了一定的应用效果。但由于在方案选型、设计和管理维护等方面存在一些问题，总的来讲，应用效果不够理想。目前，油库生产工艺过程的控制主要有人工监测控制、常规仪表自动监测控制、计算机监测控制等三种方法。人工监测控制是由岗位操作人员根据检测仪表反映的工艺参数变化情况，凭经验对生产过程进行人工控制，其工作效率和安全系数都很低，已不能满足较高的工业过程控制的要求。常规仪表控制采用各种检测和控制仪表实现对现场各种工艺参数的采集处理、显示、报警和调节控制，保证生产过程的高效、安全和平稳运行。这种控制方式已在油库生产中得到了广泛的应用。计算机监测控制是从上世纪七十年代迅速发展起来的一种功能强大的现代工业过程控制方法。它采用计算机技术与自动化仪表相结合，对工业生产过程中的各种工艺参数进行处理、运算、显示和控制。相对于常规仪表控制，它可以提供更为复杂的控制算法，通过对各种相关参数进行综合分析，实现协调管理和优化控制。综上所述，在油库生产过程中，如何合理选择、设计安全可靠和便于维护的计算机监控系统，保证油库生产的平稳运行和优化控制，实现节能降耗和安全生产，提高生产管理水平，是目前自动化技术在油田生产应用中面临的重要课题。1.1.2 油库的工艺流程1.1.3 油库计算机监控的目标本课程设计研究目的是针对油库发油，装油、卸油等工艺过程的分析，进行监控系统的硬件与软件设计，同时对系统的适应性进行研究，建立一套具有实际应用能力的监控系统。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加油库全面自动化监控提供了可能。应用基于组态王6.51的计算机监控技术，实现油库计算机监控系统的上位机监控，达到如下目的：（1） 实现对库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。（2） 实现对库内的设备运行状况、压力、流量、温度、液位，以及库区内的可燃气体浓度的监测。2 油库计算机监控系统设计2.1 计算机监控系统的简介2.1.1 计算机控制系统的组成原理计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。计算机监控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）、输入输出装置（模块）、检测、变送机构、执行机构。如图2.1所示。计算机应用程序组态软件/数据库操作系统硬件I/O接口输入输出输出检测/变送检测变送检测变送功放执行被监控对象图2.1 计算机监控系统的组成原理图2.1.2 计算机控制系统的设计原则控制系统按照功能齐备、工作可靠、检测准确、操作简便、自动化程度较高，具有良好的开放性、节省资金、留有继续开发余地的原则设计。（1） 先进性。系统需在了解国内外发展动态，吸收其经验和成果的基础上进行方案的设计，使系统的技术性能和水平具有明显的先进性。（2） 可靠性。系统运行安全可靠，性能稳定，可以在恶劣环境长期连续工作。计算机监测控制系统往往负担着重要的任务，一旦出现故障，将造成整个被监控过程的混乱，引起严重的后果，由此造成的经济损失往往远非计算机监测控制系统本身的造价所能比拟。所以，能否确保长期可靠地运行成为计算机监测控制系统中首要考虑的问题。特别是对一些影响面大的重要应用系统，如连续生产过程的控制等，均不允许故障率高的系统存在。（3） 通用性。在系统的总线结构、通信规约上要标准化，采用国际国内的统一标准和规范；设计指标要有一定余地，如输入输出通道数不应用满。软件的设计也应规范化、模块化。模块要易于连接、组织。程序应可读性强，清除多余语句，有适量的说明注释，以便于修改。（4） 相容性。系统应能携挂不同类型的传感器，能够测量多种参数。（5） 扩展性。系统的设计容量要足够大，满足系统今后的扩充需要。（6） 经济性。系统的造价经济合理，性能价格比高。（7） 操作方便。系统应尽可能降低对操作人员的专业技术知识的要求，操作的内容尽可能简单明了，操作的顺序清晰简明，便于记忆。（8） 排错方便。系统中硬件的排列和安装合理，配有明显的指示或信号，有查错、诊断、故障报警程序，在故障出现时能及时对它定位排除。（9） 维护方便。系统应尽量采用标准零件部位，便于硬件的更换。2.1.3 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；模拟输入信号变化率超出限定范围，数字输入信号为报警状态及系统本身故障等。（3） 记录功能计算机监控系统具有生产运行记录的功能。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。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。（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值。报警画面显示。趋势显示画面。（5）操作系统提供工程师键盘、操作键盘、鼠标等操作。操作安全：操作输入采用密码或键锁方式，规定各操作站和操作员所管辖的范围，对操作员、工程师、维修人员、经理所处理的数据范围加以限制。2.2 油库计算机监控系统的设计油库监控最重要的是对工艺过程中的各项参数如温度、压力、液位、流量等进行实时监控。在原油分离过程中液位和压力、锅炉间的锅炉温度、以及各个重要工艺过程中的参数是油库安全、高效生产的决定性因素，所以必须在各种干扰的情况下，将液位、温度、压力等稳定控制在工艺允许的误差范围内，所以对这些参量监控就是生产过程中的关键。设计油库计算机综合监控系统，不仅节省了人力物力，而且在准确性、灵活性以及生产效率上都有明显提高，保证了油田的安全稳定生产针对油库计算机监控系统的要求，我们设计了以一台研华工控机通过通信转换器组成的分布式监控系统。由仪表检测系统负责采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。下位机控制模块要对现场进行测量、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。 仪表与模块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4一20mA的标准仪表信号，经信号电缆传送至I/O模块。模拟信号经模数转换后变为数字信号，同时对需要控制的过程参数在控制模块中进行PID运算，将运算结果经数模转换后输出4一20mA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。本次设计采用仪表与模块控制器来采集与控制现场数据。通过I/O模块控制器，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太模块、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，设计组态软件监控模块，他是岗位工人和技术工人实现对工艺过程实时监控的操作平台。图2.1是组态王的软件架构。动画显示画面数据采集线程历史记录线程其他线程设备驱动1设备驱动2设备驱动3设备驱动4PLC其他工控设备智能仪表模块组态王COM组件计算机 外部设备图2.1 组态王软件架构图3 油库计算机监控系统硬件设计3.1 系统I/O点数统计系统I/O点数通过列表的形式列举如下表。表2-1 油库监控系统I/O变量表序号设备名称总点数 控制要求AIAODIDO1计量器16来油的温度、压力2*4=8温度、压力控制2*4=82两个汽油罐6温度、压力、液位3*2=6 3两个柴油罐6温度、压力、液位2*3=64来油泵4泵前后的压力2控制泵的起、停 1泵运行情况显示 1 5 站区 16气体浓度监测 16合计58 38 8 1 1在详细统计完I/O点数后，还要列写每个点的参数表，参数表中每一个值都必须与现场完全对应，在此仅模拟两个：表2-2 模拟量I/O点参数表I/O位号变量名称变量说明I/O类型工程单位信号类型量程上限量程下限报警上限报警下限偏差报警正常值1-1QYG汽油罐液位AI mmA10 0 9 1 1 5 1-2QYGK汽油罐液位控制信号AO mA 100 0 80 30 10 50 表2-3 数字量I/O点参数表I/O位号变量名称变量说明I/O类型正常状态信号类型信号上限信号下限逻辑极性2-1LYB来油泵启动DO 1V24 0 正 2-2LYBK来油泵运行情况DI 1V 24 0 正3.2 系统监控设备选型由前面分析可知，监控系统可采用一台工控机，下面连接PID控制表和研华ADAM4000或ADAM5000系列模块来构成。（1） 计量器的温度压力恒定控制总共有8路PID控制，可选择8路单路 PID表，因此我们选用一台昌辉公司的SWP-LCD-SSR48段PID自整定控制仪完成PID控制，选择RS-485接口型。（2） 由于所有液位、温度、压力信号比较重要，必须要再现场控制柜显示，所有要选用控制柜上的显示仪。这些显示可以选择单路显示仪，也可以选用昌辉公司的SWP-LCD-M型多通道巡检控制仪，该仪表可以轮流显示十六路模拟数据，选择RS-485接口型。液位、压力、温度信号共有38路，所有可以选用3台，由3*16-38=10路冗余。3块SWP-LCD-M型多路仪表必须选择RS-485接口型。（3） 剩余DI信号和DO信号，可以选用研华模块来完成。由于数字量输出去控制泵的起停，所以输出模块最好选用继电器输出型，可以省去后接的驱动继电器。所以可以一个ADAM-5051S（带LED显示的16路隔离数字量输入模块）和一块ADAM-4068(8路继电器输出模块)。各个模块必须选择RS-485接口型。（4） 系统还需要选用工控机、打印机、UPS等设备（5） 系统还需要操作软件和组态编程软件。表3.4 联合站监控系统设备清单序号类别名称型号技术要求数量1计算机部分工控机主机研华IPC610PIV1.8G/512MDRAM/40G/50X1台22寸彩显研华FPM-319022寸工业平板显示器1台UPS电源山特3KVA3KVA 0.5小时1台彩色打印机惠普彩色激光打印机1台3 控制器及仪表部分I/O模块研华ADAM数字量输入模块-EM221, 数字量输出模块-EM222, 数字量输入/输出模块-EM223, 模拟量输入模块-EM231, 模拟量输出模块-EM232,模拟量输入/输出模块-EM2351块智能多回路PID控制器昌辉SWP-SSR48段PID自整定控制仪，测量精度：0.5%ES，测量范围：-1999-9999字，8路输入，4路输出1块多通道巡检控制仪昌辉SWP-LCD-M16路多通道巡检控制仪，控制输出方式：电压/电流输出，设定/显示精度：0.5%FS+1位数max3块DI模块研华ADAM-5051S带LED显示的16路隔离数字量输入模块1块DO 模块研华ADAM-40688路继电器输出模块1块4控制台仪表盘柜KG-221仪表控制柜，2100900600（高宽深），配套接线端子，端子排，绘线槽及内部接线1台小型操作台西仪横河西仪横河计算机专用操作平台1台 3.3 监控系统的实现及监控方案设计 监控系统采用一台研华工控主机，一块可编程控制器，配22寸工业平板显示器，带有UPS电源的A4幅面彩色激光打印机。现场所有模拟输入量都先接入昌辉公司巡检仪，然后计算机通过RS-485总线与巡检仪及PID控制仪通信，将现场数据采集先进模块控制，然后进计算机。现场所有数字量都通过研华公司ADAM系列仪表采集和输出，通过RS485总线，计算机通过研华ADAM-5051S模块读入现场泵的运行状态，再通过研华ADAM-4068模块输出现场泵的启停指令。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 成为性价比最佳和总价最优的选择。研华工控机IPC-610H的CPU是INTEL P4 1.8-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 313C-2 DPCPU 313C-2 DP 是一个用于分布式结构的紧凑型CPU。内置数字量I/O可以连接到过程信号，PROFIBUS DP 主站/从站接口可以连接到单独的I/O单元。因此，314C-2 DP CPU 可以用作局部单元进行快速预处理，也可以用作带从属现场总线系统的一个高级控制。此外，可以使用于过程处理相关的功能：计数、率测量、ID控制。CPU 313C-2 DP的性能指标如下：微处理器：处理器处理每个二进制指令的时间达到 100 - 200 ns。扩展存储器：64KB 高速 RAM (相当于大约 21 K 的指令) 用于执行相关的程序部分，为用户程序提供充分的空间；微存储卡（最大8 MB）作为程序的装载存储器，也允许在 CPU 中保存项目（包括完整符号和注解）。灵活的扩展能力：多达 31 个模块，（4排结构）。多点接口 MPI：内置 MPI 接口可以最多同时建立8个与S7-300/400或与PG、PC、OP的连接。在这些连接中，始终分别为PG和OP各保留一个连接。通过“全局数据通讯”，MPI可以用来建立最多16个CPU组成的简单网络。PROFIBUS DP 接口:带有 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU 313C-2 DP 可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程)。内置输入/输出：16个数字量输入(均可用于报警处理)和16个数字量输出。3. 模拟量输入模块SM331SM331：模拟量输入模板，用来实现PLC与模拟量过程信号的连接于连接电压和电流传感器、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。该模块具有如下特点： 分辨率为9到15位+符号位（用于不同的转换时间），可设置不同的测量范围；通过量程模块可以机械调整电流/电压的基本测量范围。用PG上的STEP7硬件组态工具可进行微调。中断能力：模块把诊断和超限中断发送到可编程控制器的CPU中。诊断：模块向CPU发送详细的诊断信息。4. 模拟量输入输出模块SM334SM334：模拟量输入/输出 ，用于连接模拟量传感器和执行器，4输入，2输出。功能模拟量输入/输出模块转换：将过程的模拟量信号转换为PLC所需的数字值；将PLC的数字信号转换为过程所需的模拟量信号。功能如下：输入分辨率：8 位 (6ES7 334-0CE01-0AA0) ；12 位(6ES7334-0KE00-0AB0)输出分辨率：8 位 量程：0-10 V, 0-20 mA；通过模板上的相应连接可以进行量程选择5. 数字量输入模块SM321SM321：数字量输入模板用来实现PLC与数字量过程信号的连接。使用于连接标准开关和两线制接近开关(BERO)。数字量输入模块具有以下机械特性： 设计紧凑：坚固的塑料机壳里包括：绿色 LED 指示输入端的信号状态；通过前盖保护的前连接器的插槽；前盖上的标签区。 安装方便：没有插槽规则；输入地址由插槽决定。当在ET200M中与总线模块一起使用时，可以热插拔。用户友好的接线。功能数字量输入模块把从过程发送来的外部数字信号电平转换成PLC内部信号电平。6. 数字量输出模块SM322SM322：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 S7-300 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。 数字量输出模块具有以下特性： 设计紧凑：绿色LED，用于指示输出的信号状态；通过前盖保护的前连接器的插槽；前盖上的标签区。安装方便：没有插槽规则；输入地址由插槽决定。当在ET200M中与总线模块一起使用时，可以热插拔。用户友好的接线。RC滤波器（用于继电器模块 6ES7 322-1HF20）：继电器模块6ES7322-1HF20-0AA0的特点是有一个可切换的RC衰减网络(300 /0.1 F)，在切换大感应负荷（功率因子 = 0.4）时可降低触点电弧。功能：数字量输出模块把 PLC 的内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平。在与低漏电流的电路（例如，IEC I 型输入电路）一道使用时，网络可以断开，不会发出假的 ON 状态信号。监控系统硬件示意图如图3.3及监控系统输入输出原理图如图3.24 油库计算机监控系统的软件设计4.1 组态王软件简介组态王由Touchview和Touchmake模块构成。前者为用户提供开发环境,后者为系统提供运行环境，用户可在开发环境中进行系统设计与软件开发,如制作动画画面,进行相关变量的定义等工作。在画面制作时可充分利用Windows的图形功能,或利用专门的画图软件,甚至可直接采用现场拍摄的数码相片来完成逼真的画面制作,这比用高级语言，如VC来编写界面要快而简便。画面制作完成后,需进行必要的动画连接,使画面中的图形对象与工业生产过程中的实时变量之间建立关联，实现动画的关键是构造数据库,数据库是组态王的核心。组态王6.53的软件结构由工程管理器、工程浏览器、运行系统三部分构成。工程浏览器：工程浏览器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。4.2 计算机监控系统软件组成原理图监控系统软件由上位机系统软件、组态王6.53应用软件、实时采集。监控系统软件的上位机采用图形功能完备、界面一致性好、易学易用的Windows2000NT，作为组态王6.53组态软件开发运行环境。监控系统的人机界面有以下画面组成：工艺流程图、水路图、实时报警、实时报表、实时曲线、实时报表查询、历史报警、历史报表、历史曲线、控件、开关机等画面，完成工况现场显示，实时参数显示，历史数据查询，报警，实时曲线与历史曲线显示，记录与打印。实时采集与控制接口软件与接口软件完成实时数据的采集与实时控制。如图4.1所示： 图4.1 计算机监控系统软件组成原理图4.3 油库监控系统工程的建立与动画连接4.3.1 油库监控系统工程的建立组态王的工程管理器是用来建立新工程，对添加到工程管理器重的工程作统一管理。工程管理器的主要功能包括：新建、删除工程，搜索组态王工程，修改工程属性，工程备份、恢复，数据词典的导入导出，切换到组态王开发或运行环境等，在确定正确安装了“组态王6.53”之后，双击桌面上的组态王的快捷方式，启动工程管理器窗口如图4.2所示：图4.2 工程管理器窗口工程管理器运行后，当前选中的工程是你上次进行开发的工程，称为当前工程。组态王的示例工程作为默认的当前工程。建立新工程：启动“组态王”工程管理器（Proj Manager），选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮，弹出“新建工程向导之一”如图4.3所示。图4.3 新建工程向导之一点击“下一步”弹出“新建工程向导之二”画面，在此需要选择工程所在的路径，点击“浏览”，选择新建工程所要存放的路径如图4.4：图4.4 新建工程向导之二单击“下一步”继续，进入“新建工程向导之三”，如图4.5，在“工程名称”处写上工程名称，如“11号联合站综合监控系统软件设计”，“工程描述”是对工程进行详细说明的。工程名称长度应小于32个字符，工程描述长度应小于40个字符。单击“完成”完成工程的建立。图4.5 新建工程向导之三单击“完成”完成工程的建立。4.3.2 主监控画面的的设计（1） 新画面的建立使用工程管理器新建一个组态王工程后，进入组态王工程浏览器，单击工程浏览器左边“工程目录显示区”中“画面”项，右面“目录内容显示区”中显示“新建”图标，鼠标双击该图标，弹出“新画面”对话框，如图4.6所示图4.6 新画面的建立在对话框中打击“确定” TouchExploer按照指定的风格产生一幅名为“油库工艺流程图”的画面。（2）使用工具箱绘制图素的主要工具放置在图形编辑工具箱内。当画面打开时，工具箱自动显示。如图4.7所示：在工具箱中单击文本工具，在上面输入：油库工艺流程图。字体工具可以改变文本的字体、颜色、字号。单击，弹出调色板画面。调色板是用来改变对象颜色的工具栏。 图4.7 工具箱 图4.8 调色板（3）使用图库管理器图库是指组态王中提供的已制作成型的图素组合。图库中的每个成员称为“图库精灵”。使用图库开发工程界面至少有三方面的好处：一是降低了工程人员设计界面的难度，使他们能更加集中精力于维护数据库和增强软件内部的逻辑控制，缩短开发周期；二是用图库开发的软件将具有统一的外观，方便工程人员学习和掌握；最后利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素，“一次构造，随处使用”，节省了工程人员投资。在工程浏览器中单击“图库打开图库”菜单或者单击工具箱中的，弹出“图库管理器”窗口，如图4.9所示。图4.9 图库管理器示意图图4.10 油库工艺流程图5.4.3 定义外部设备和数据变量（1）定义外部设备组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括PLC、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括DDE、OPC等服务程序。按照计算机与外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通讯、以太网、专用通讯卡等。只有在定义了外部设备之后，组态王才能通过I/O变量和它们交换数据。选择工程浏览器左侧大纲项“设备COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”，如图5.12所示。在对话框中选择亚控提供的的“仿真PLC”的“串行”项后单击“下一步”弹出对话框，如图5.13所示。图5.12 设备配置向导1图5.13 设备配置向导2为仿真PLC设备取名“PLC1”，单击“下一步”弹出对话框，如图5.14所示。图5.14 设备配置向导3为设备选择连接的串口为COM1，单击“下一步”弹出设备地址对话框，如图5.15所示。图5.15 设备配置向导4根据组态王帮助填写正确的设备地址。填写完以后单击“下一步”，进入通讯参数设定。如图5.16图5.16 通讯参数设定对话框设置通信故障恢复参数（一般情况下使用系统默认设置），单击“下一步”：如图5.17所示。图5.17 设备配置向导5在确认无误后单击“完成”， 设置定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“PLC1”。即“PLC1”可以和组态王交换数据了。用同样的方法定义其他的PLC2、PLC3、PLC4等仿真PLC。（2）定义外部变量数据词典中变量类型：数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。变量的基本类型共有两类：内存变量、I/O变量。I/O变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备（如PLC、仪表等）或其它应用程序（如DDE、OPC服务器等）。这种数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王”系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序；每当下位机或应用程序中的值改变时，“组态王”系统中的变量值也会自动更新。所以那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如“反应罐液位”、“电源开关”等变量，都需要设置成“I/O变量”。内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符型。内存离散变量、I/O离散变量：类似一般程序设计语言中的布尔变量，只有0、1两种取值，用于表示一些开关量。内存实型变量、I/O实型变量：类似一般程序设计语言中的浮点型变量，取值范围10E-3810E+38，有效值7为。内存整数变量、I/O整数变量：类似一般程序设计语言中的有符号长整型变量，用于表示带符号的整型数据，取值范围21474836482147483647.内存字符串型变量、I/O字符串变量：类似一般程序设计语言中的字符串变量，可以用于记录一些有特定含义的字符串，如名称、密码等，该类型变量可以进行比较运算和复制运算。当组态王工程中定义了结构变量时，在变量类型的下拉列表框中会自动列出已定义的结构变量，一个结构变量作为一种变量类型，结构变量下可包含多个成员，每一个成员就是一个基本变量，成员类型可以为：内存离散、内存整型、内存实型、内存字符串、I/O离散、I/O整型、I/O实型、I/O字符串。定义变量的方法：对于我们将要建立的系统，需要从下位机采集到诸如温度、压力、液位、流量等信息，所以需要在数据库中针对这些信息定义相关的变量。因为这些信息是通过驱动程序采集到的，所以需要建立的变量都是I/O变量。具体定义变量的方法如下：在工程浏览器的左侧选择“数据词典”，在右侧双击“新建”，弹出“变量属性”对话框如图5.18所示。图5.18 定义变量对话框5.4.4 动画连接（1）填充的动画连接所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。这样，站内的现场数据，比如温度、液面高度、压力等，当它们发生变化时，通过I/O接口，将引起实时数据库中变量的变化。打开“11号联合站工艺流程图”画面，在需要显示液位示值的罐体上添加一个矩形框，双击该矩形框，弹出该图库的动画连接对话框，如图：图5.19 “动画连接”对话框点击“填充”，则出现如图5.20所示：对话框设置如下：变量名：本站点卸油罐液位2#填充颜色：蓝色最小值：0 占据百分比：10最大值：2.2 占据百分比：90单击“确定”按钮，完成2#卸油罐液位的动画连接。这样建立以后2#卸油罐液位的高度就随着变量“卸油罐液位2#”的值变化而变化。用同样的办法设置需要显示液位变化的所有变量。图3.20 “填充连接”对话框（2）文本的动画连接在实际操作中，操作者需要知道液位、温度、压力等变量的准确值，这个功能要通过“模拟动画连接”来实现。首先在原油加高拱顶沉降罐上添加一个矩形框，再从工具箱中选择工具，在矩形框中输入字符串“#”，这个字符串是任意的，当工程运行时，字符串的内容将被需要输出的模拟值代替。双击“#”，弹出动画连接对话框，在此对话框中选择“模拟量输出”选项弹出模拟量输出动画连接对话框，如图5.21所示：图5.21“模拟量输出连接”对话框对话框的设置如图所示。单击“确定”按钮，完成动画连接的设置，当系统运行时，在“#”中将会显示沉降罐的实际液位。按照同样的方法设置所有需要显示实际值的变量。（3）泵的动画连接在主监控画面上双击“1#装车兼倒罐泵”，弹出对话框如图5.22所示：图5.22 “泵的动画连接”对话框对话框设置如下：变量名（离散量）：本站点装车兼倒罐泵的启停1#开启时颜色：绿色 关闭时颜色：红色单击“确定”完成对泵的启停控制的动画连接。当系统进入运行阶段时，便可以通过鼠标来控制泵的启停，当出现红色，则说明泵处于关闭状态，反之则处于开启状态。用同样的方法设置其他的泵。对画面的动画连接完成以后，点击保存后就可以切入运行状态。5.5 监控系统的报警和事件运用报警和事件记录是监控软件必不可少的功能，“组态王”提供了强有力的支持简单的控制运行报警和事件记录方法。组态王的报警和事件主要包括变量报警事件、操作事件、用户登录事件和工作站事件。通过这此报警和事件，用户可以方便地登录和查看系统的报警、操作和各个工作站的运行情况。当报警和事件发生时，在报警窗口中会按照设置的过滤条件实时地显示出来。5.5.1 建立报警和事件窗口（1）定义报警组在工程浏览器窗口左侧“工程目录显示区”中选择“数据库”中的“报警组”选项，在右侧“目录内容显示区”中双击“进入报警组”图标弹出“报警组定义”对话框，如图5.23所示：单击“修改”按钮，将报警组名称改为“联合站”。选中“联合站”报警组，打击“增加”按钮增加子报警组，命名为“工艺流程”。在增加一个“水路”子报警组。单击“确认”按钮关闭对话框，结束对报警组的设置。图5.23“报警组定义”对话框（2）设置变量的报警属性在数据词典中选择“原油加高拱顶沉降罐液位”变量，双击此变量，在弹出的“定义变量”对话框中单击“报警定义”，如图5.24所示：图5.24 报警属性定义窗口对话框设置如下：报警组名：工艺流程低：1 原油加高拱顶沉降罐液位过低高：11 原油加高拱顶沉降罐液位过高优先级别：1设置完成后单击“确定”按钮,系统进入运行状态时，当“原油加高拱顶沉降罐液位”的高度低于1或者高于11时，系统将会产生报警，报警信息将显示在“工艺流程”报警组中。（3）建立报警窗口报警窗口是用来显示“组态王”系统中发生的报警事件和报警信息，报警窗口分实时报警窗口和历史报警窗口。实时报警窗口主要显示当前系统中实时报警信息和报警确认信息，一旦报警回复后将从报警窗口中消失。历史报警窗口中显示系统发生的所有报警和事件信息，主要用于对报警和事件信息进行查询的。报警窗口的建立过程如下：新建一个画面，命名为“报警记录”。在画面上输入“报警和事件”，选择工具箱中的工具，在画面中绘制两个报警窗口，一个作为实时报警窗口，一个作为历史报警窗口，如图5.25所示：图5.25 报警窗口5.5.2 报警画面新建一个新的画面，命名“报警画面”，在此画面中将所有需要报警的参数列出来，并且从图库中找出跟各个变量对应起来。如图5.30所示：图5.30 静态报警画面做好报警画面后，通过命令语言将报警指示灯与变量的报警信息连接起来。这样用户便可以从图中直观的看出报警点。5.6 监控系统的实时参数和参数设置5.6.1 实时参数“实时参数”画面可以将所有被监控的参量都实时显示出来。首先，新建一个画面，命名“实时参数”画面，将需要监控的所有变量都以文本的形式输写到该画面上。首先在画面用画上两个方框,在方框中书写“沉降罐液位”，并且在另外一个上面书写“#”，同样将所有需要监控的变量都写入图中。在书写完所有需要监控的变量以后，双击“#”则弹出“动画连接”对话框，单击“模拟值输出”按钮，则出现“模拟值输出连接”对话框如图5.34所示：图5.34 “模拟值输出连接”对话框对话框设置如下：表达式：本站点原油加高拱顶沉降罐液位输出格式： 整数：3位 小数：3位对齐：居左显示格式：十进制设置完成后，单击“确定”按钮。用同样的方法设置余下的变量,完成后保存。5.6.2 参数设置“参数设置”可以显示出所有变量的报警上下限。在参数设置中还可以对变量的值进行调整。新建一个画面,命名为“参数设置”。在画面中用工具箱中的按钮，画三个方框，分别写上“原油加高拱顶沉降罐液位”、“上限：#”、“下限：#”。在“参数设置”图中双击“上限：#”，弹出“动画连接”对话框，单击“模拟值输入”按钮，弹出对话框“模拟值输出连接”对话框，如图5.36所示：图5.36 “模拟值输出连接”对话框对话框设置如下：表达式：本站点原油加高拱顶沉降罐液位.HiLimit输出格式：整数：2位 小数：2位对齐：居中显示格式：十进制完成后单击“确定”按钮。再单击“模拟值输入”按钮，弹出“模拟值速输入连接”对话框，如图5.37所示：图5.37 “模拟值输入连接”对话框对话框设置如下：变量名：本站点原油加高拱顶沉降罐