计算机监控系统举例课件

计算机监控应用举例单片机液位控制系统系统要求：根据水位高低变化来启停水泵，从而将水槽液位控制在一定的范围内。控制系统实现：单片机加外围接口电路。系统原理图AT89C2051ABCKM5V5V5V24V~220VP1.0P1.1P1.2P1.3XTAL.1XTAL.2要注意的问题系统共有三个地，要注意分开如果电动机功率比较大，要加一级接触器要考虑停电、故障时系统处于安全状态尚未考虑启动/停止按钮系统的特点价格低操作简单可靠性不高控制精度不高啤酒生产计算机监控系统浸泡发芽干燥、粉碎制麦过滤、煮沸糖化糖化酒花冷却发酵发酵酵母冷却包装CO2罐装图10.2

啤酒生产流程图粉碎、糊化大麦辅料酶成品系统配置系统的硬件结构采用研祥的EVOC系列工控机和数据采集模块，具体如下：

机箱/底板/电源：IPC-810A/6113LP4/7271AT

主板：FSC-1613VN

CPU：Celeron1.0G

硬盘：80G

采集模块：

ARK-24520（232转485模块）

ARK-24018（8路温度采集）——采集各种温度信号

ARK-24017（8路模拟采集）——采集含氧量、水流量模拟信号

ARK-24052（8路数字输入模块）——各种开关量采集

ARK-24060（4路继电器输出模块）——报警输出

人机界面软件可以采用通用组态软件来开发。发酵控制系统结构图系统配置系统的硬件配置采用研祥的EVOC系列工控机和数据采集与控制卡

机箱/底板/电源：IPC-810A/6113LP4/7271AT

主板：FSC-1613VN

CPU：Celeron1.0G

硬盘：80G

PCL-813（模拟量输入）

PCL-726（模拟量输出）二氧化氯发生器计算机监控系统待消毒的水清水池水泵流量计自来水水射器电磁阀电接点压力表余氯传感器图10.6自来水消毒过程二氧化氯发生器二氧化氯信号名称检测/执行器件信号类型数值范围温度检测PT100+温度变送AI4-20mA余氯检测余氯传感器AI4-20mA流量检测流量传感器AI4-20mA欠压检测电接点压力表DI通/断缺水检测电容式接近开关DI通/断缺料检测1电容式接近开关DI通/断缺料检测2电容式接近开关DI通/断温度控制固体继电器DO通/断余氯控制计量泵PO0-180P/min计量泵开关计量泵DO通/断延时停机电磁阀DO开/停报警报警器DO开/停I/O信号

计算机监控系统构成MT506CPU222EM235二氧化氯发生器I/O板饱和蒸汽省煤器过热器过热器空气预热器过热蒸汽给水空气烟气汽包炉膛燃料减温器图10.8锅炉工艺流程图烟道负荷调节减温水管壁控制要求汽包中的水位保持在一定的范围；过热蒸汽温度保持在一定的范围；蒸汽压力适应负荷变化或者保持给定的负荷；保持燃烧的经济性，即烟气中的含氧量保持在一定的范围；保持炉膛负压在在一定的范围。分析给水量对汽包水位高低影响最大、最直接，可以将其作为控制汽包水位的操纵量，将汽包水位作为被控制变量；减温水量对过热蒸汽温度影响最大、最直接，可以将其作为控制过热蒸汽温度的操纵量，将过热蒸汽温度作为被控制变量。燃料量、送风量和引风量都对燃烧过程有直接影响，对蒸汽压力、烟气氧含量和炉膛负压影响最大，可以将其作为控制蒸汽压力、烟气氧含量和炉膛负压的操纵量，将蒸汽压力、烟气氧含量和炉膛负压作为被控制变量。水位控制系统Hr(s)H(s)FwG0d(s)G0w(s)图10.12汽包水位控制系统结构图FdGwvGcw2(s)Gcw1(s)Fwd水位给定信号锅炉控制系统的选择常规仪表PLCIPC+I/O板卡IPC+I/O模块集散控制系统重要的是,各回路之间的相互协调!氧化铝生产线计算机监控系统经破碎合格的矿粒铝土矿配入一定量的石灰、苟化碱和循环母液，经过原料磨研磨成合格粒度和一定液固比的原矿浆。原矿浆由高压隔膜泵送入溶出系统，在高温、高压、强碱的条件下充分溶出，使有效成分Al2O3进入铝酸钠溶液中，有害成分SiO2、Fe2O3、TiO2等进入残渣中。经过溶出后的矿浆用一次洗液稀释成合格的稀释料浆，送入沉降槽进行分离。分离后的铝酸钠溶液经过中间降温后在分解槽中加入晶种后沉淀析出氢氧化铝。得到的氢氧化铝被送往焙烧系统，在1100℃左右的高温下煅烧成氧化铝。而分解后得到的溶液经蒸发到一定浓度后送回原料制备工段重新进行配矿。被分离出来的赤泥经过新水多次反向洗涤后过滤分离，得到滤饼，打入赤泥坝堆存。原料制备工段原料制备是氧化铝生产中的第一道工序，其任务是为下道工序备制好合格的原矿浆。原料制备过程包括磨矿、配料等作业。高压溶出是固体与液体之间发生化学作用的多相反应。磨矿的目的是使参与化学反应的各成分混合更均匀，接触面积更大，反应更迅速。由球磨机排出的矿浆经棒磨细磨分级后，粒度符合要求的矿粒被输送至下一工序，不符合要求的较粗矿粒成为反砂，被送回球磨机再磨。这样既可保证原矿浆细度合格，又可避免过磨，从而提高磨机产能和降低动力消耗。为保证原矿浆细度，磨矿中需严格控制球磨机内的矿浆液固比、分级机溢流矿浆的液固比和反砂量。高压溶出工段图10.2为单管预热-高压釜溶出系统的流程图。固含比较高的矿浆在加热槽中进行加热；然后在预脱硅槽中常压脱硅一定时间。预脱硅后的矿浆配入适量碱，使矿浆的固含和温度降低，用高压隔膜泵送入5级单管加热器，用10级矿浆自蒸发器的前5级产生的二次蒸汽加热，使矿浆温度进一步提高。然后进入5台加热高压釜，用后5级矿浆自蒸发器产生的二次蒸汽继续加热，再在6台反应高压釜中用高压新蒸汽加热到溶出温度。然后矿浆在3台保温反应高压釜中保温反应一段时间。高温溶出浆液经10级自蒸发，温度降低后，送入稀释槽。高压新蒸汽单管加热器一二三四五1#2#3#保温罐反应压煮器0#9#8#7#6#5#4#3#2#1#1#2#3#4#5#6#加热压煮器1#2#3#4#5#自蒸罐去稀释隔膜泵加热脱硅槽脱硅槽高压溶出流程图气动隔膜泵

气动隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。气动隔膜泵其有四种材质：塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁晴橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六乙烯。以满足不同用户的需要。安置在各种特殊场合，用来抽送种常规泵不能抽吸的介质，均取得了满意的效果。是一种由膜片往复变形造成容积变化的容积泵，其工作原理近似于柱塞泵。沉降分离工段

从溶出后槽流出的溶出矿浆在缓冲器中加入一次洗液进行进一次脱硅得到稀释料浆，以便降低溶出铝酸钠溶液的稳定性，以提高种子分解的速度、分解率和铝酸钠溶液的粘度，稀释料浆在稀释槽中在稀释槽中停留一定时间后，送入分离沉降槽进行固液分离。从分离沉降槽中溢流出来的铝酸钠溶液称为粗液，再由控制过滤机滤去其中浮游物之后，得到精液。精液送分解工序进行分解，而经浓缩后的赤泥从分离沉降槽的底流排出，流入底流槽，用沉降过滤器作四次反向洗涤。一次洗液返回球磨机前的闸流量计，洗后赤泥加入循环水送入赤泥堆场。

分解工段由上一道工序送来的精液，首先经板式热交换器进行冷却降温，然后用泵送入连续分解的进料槽。与此同时，向进料槽加入种子。溶液的分解在一组串连的分解槽内进行。分解浆液系利用具有一定坡度的流槽从一个分解槽流入另一个分解槽，直至最后一出料分解槽。分解工序在将铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝结晶析出的同时，得到苛性比值较高的碱溶液，该碱溶液返回供溶出下一批铝土矿之用。蒸发工段

在氧化铝生产过程中，由于赤泥洗涤和氢氧化铝洗涤以及直接加热蒸汽的冷凝等，大量水分进入生产流程中，从而导致回头循环母液浓度降低至不符合生产上的要求。蒸发作业的主要作用是排除掉生产过程中过量的水分，保证循环母液的浓度，均衡全场的循环液量。焙烧工段焙烧是氧化铝生产中关键的一道工序，目的是脱除附着在氢氧化铝中的附着水及结晶水，并使氢氧化铝晶型转变成为适合电解铝生产要求的氧化铝。首先氢氧化铝用固体输送设备送至焙烧炉的贮仓，然后利用入炉螺旋伺将氢氧化铝送入焙烧炉的干燥区去除附着水。再送至焙烧炉的脱水区去除氢氧化铝的结晶水。然后氢氧化铝进入燃烧炉的烧成区。烧成区是气流温度和物料温度最高的区域，气流温度为1050℃~1400℃，物流温度达950℃~1250℃，氢氧化铝在此区域完成焙烧过程，焙烧好的氧化铝经冷却器逐层冷却后降温至200℃左右，最后经流化床冷却至60℃左右后用皮带输送至仓库。计算机监控系统体系结构载波带节点总线企业网IFAPWP节点1：原料制备与溶出网关CPIFAPWP节点2：分解与沉降CPIFAPWP节点3：蒸发CPIFAPWP节点4：平盘过滤CPIFAPWP节点5：焙烧CP图10.3氧化铝厂计算机监控系统的体系结构载波带I/Aseries的网络结构现场总线载波带宽带节点总线节点总线IFIFIFIFIF站站CPFBMFBM站FBM节点总线集散控制系统与PLC的连接现场总线节点总线IFCPFBMFBMFBMPLC的I/O隔膜泵电机专用通信接口AB的PLC焙烧工段设备模拟/开关信号数字信号6000kg/h制丝生产线计算机监控系统生产工艺简介烟丝制备是香烟生产中最重要的一部分，其任务是将上游工厂或车间加工好的烟叶片和烟梗加工成可供直接卷制香烟的烟丝。每小时6000千克的生产量对生产的自动化提出了很高的要求。根据卷烟厂制丝车间的制丝设备工艺布置，整个生产过程分为叶片预处理段、储存叶片段、制叶丝段、制梗段、制梗丝线段、渗兑加香段和烟丝储存段等七个部分。再加上控制整个车间生产环境（包括温度、湿度和粉尘数量）的风送除尘段共有八个小段。其主要生产工艺流程如图所示：制丝生产工艺流程图

膨胀丝梗丝叶丝烟梗叶片叶片预处理制梗制梗丝叶片储柜混丝掺配烟丝储柜制叶丝生产工艺简介叶片的预处理主要完成烟块切片、润叶回潮、加香料，然后经布料小车将叶片送入储存柜。叶片储柜完成叶片的存储和醇化并保持一定的温度和湿度。制叶丝主要实现切丝、膨胀（加湿并烘叶丝）、定型、脱水、加香和叶丝存储等功能。其中切丝机、烘丝机、流冷床本身带有PLC控制。制梗主要完成洗梗、储梗、烟梗蒸煮、压梗等功能。制梗丝主要完成切梗丝、膨胀（加湿并烘梗丝）、定型、加香和梗丝存储等功能。混丝掺配主要完成叶丝、梗丝和膨胀丝的混合以及加香等功能。计算机监控系统的要求完成生产设备的启动、运行、停机、故障处理等顺序控制以及各个设备之间的连锁控制。同时还要完成对物料和相关设备的温度、湿度、压力、水分和流量等模拟信号的采集并按照一定的控制算法完成关键参量的自动控制。风送除尘主要完成各个工段的送风除尘并将整个车间的温度和湿度控制在一定的范围内。叶片预处理段的工艺流程图烟块加湿机烟块切片机加料机布料小车储叶柜制叶丝段的工艺流程图叶片膨胀机切丝机烘丝机流冷床储柜加香机制叶丝段的主要控制参数或设备为：切丝机刀片转速、步进电机；膨胀机的蒸汽流量、烟丝传送带速度；烘丝机、流冷床的温度、水份；加香机的流量；储叶丝柜的温度、湿度。烟梗制梗段和制梗丝段的工艺流程图切梗梗清洗、烘干加料膨胀机烘梗机储梗柜制梗段和制梗丝段的主要控制参数为：梗清洗、烘干机的传送带速度、水流量、温度；切梗机刀片速度；膨胀机的蒸汽流量、烟丝传送带速度；烘梗丝机的温度、水份。混丝掺配段的工艺流程图梗丝叶丝膨胀丝电子称输送带电子称输送带储柜振动筛加香机喂料机储丝柜电子称输送带混丝掺配段主要控制参数为掺配比、加香机流量和储丝柜的温度、湿度等。被控对象概述所有的控制对象主要包括：电动机410台（其中105台为双向电动机，94台为变频电机），光电开关173个，接近开关198个，限位开关99个，电磁阀47个以及水分仪7台。另外，还有部分比较大型的设备如切丝机、烘丝机和流冷床等自带PLC。但是，可以要求设备制造商采用符合要求总线接口的PLC。综合起来，整个生产线约有2000个开关量I/O，140个模拟量I/O。制丝生产线计算机

监控系统制丝车间的计算机监控系统是一个比较大型的系统，必须采用分布式、分层递阶的方式来实现。经过分析和设计，整个系统分为三个层次。系统的体系结构图如图10.11所示。ControlNetFlexI/ODeviceNet以太网交换机数据处理机监控服务器监控操作站监控操作站控制一段PLC控制二段PLC控制三段PLC现场操作站设备自带PLC变频器水分仪智能变送器条码阅读器客户机制丝车间计算机监控系统体系结构图主服务器系统的结构特点从硬件（网络）的观点来看。最上层为以太网；中间一层为ControlNet；最底层为DeviceNet。另一个则是从功能的观点来看。最上层为信息管理层；中间一层为集中监控层；最底层为设备控制层。系统的结构特点信息管理层由主服务器、数据处理机、监控操作站和其他客户机构成。采用客户/服务器和浏览器/服务器混合模式结构；其物理结构为以交换机为中心的星形结构。从图10.11可以看出数据处理机和监控服务器均需插入双网卡，一块为以太网卡，另一块为ControlNet网卡。客户机可以根据实际需要增减，例如可以设置主任终端、工艺员终端和质量检验员终端。系统的结构特点主服务器采用Windows2000Server操作系统，数据库为SQLServer2000。监控服务器上装RSView32监控组态软件和实时数据库。信息管理层的主要功能一是收集设备控制层和集中监控层的数据对其进行分析以及生成各类生产报表；二则是接受来自上层管理层的信息以及形成生产计划并下达。如果有必要的话，还可以完成生产管理、工艺管理、设备管理、质量管理和能源管理等功能。系统的结构特点集中监控层由数据处理机、监控服务器和监控操作站构成；均可以使用高档的工业控制机。集中监控层的主要功能为：配电柜的上电操作与显示；整条生产线或局部的启动/停止控制；整个监控系统的全部组态（包括过程参数的设定、修改查询；PID参数的整定；巡检员、工艺员和工程师三级权限管理；在线编程；设备控制层授权管理）；工艺画面显示；主要参数的趋势图和历史趋势图显示；报警信息的显示与响应；段与段、段与主工艺设备之间的信息传输与连锁控制；综合信息查询。系统的结构特点设备控制层主要由ControlLogix5555主PLC、各类I/O模块、带触摸屏的现场操作站、变频器、电机起动器、智能变送器、条码阅读器以及各类配电柜构成。设备控制层主要完成设备的启动、运行、停机、故障处理等顺序控制和连锁控制；采集物料和相关设备的温度、压力、水分、流量等过程信号，按一定的算法调节回路的控制量，以满足全线生产工艺要求；通过网络通信可将所采集的数据和状态信息送至监控管理层，或从监控管理层接受各种指令和设定参数，对生产进行调节控制。设备控制层分为两个层次，ControlLogix5555主PLC、主工艺设备自带的PLC、带触摸屏的现场操作站通过ControlNet相连接；每个ControlLogix各下挂DeviceNet总线。各类I/O模块、变频器、电机起动器、智能变送器、条码阅读器等都挂在DeviceNet总线上。因此要求这些设备都有DeviceNet接口。系统的结构特点系统将原来的8个工段按照工艺要求划分为三个控制段；每个控制段采用一台ControlLogix5555以及一台带触摸屏的现场操作站。控制段的具体划分如下。控制一段控制以下工艺段：叶片预处理段、储存叶片段和制叶丝段。共控制电动机122台，有DeviceNet节点59个。控制二段控制以下工艺段：制梗段、制梗丝段和混丝掺配段。共控制电动机144台，有DeviceNet节点66个。控制三段控制以下工艺段：储丝段和风送除尘段。共控制电动机144台，有DeviceNet节点63个。AI总线显示控制器在智能化栽培温室系统中的应用温室控制系统要求（1）AI总线系统对蔬菜大棚作物生长的主要环境参数如温度、湿度、光照、通风进行测控，实现在线闭环调节。实现对蔬菜的生长环境、技术管理、生产管理优化的科学决策。系统结构如图1所示。对于大面积蔬菜大棚种植基地，可以完成对所有大棚环境的监控、数据采集、浏览、图形画面显示、数据报警监视、历史数据处理；数据库图表分析、报表打印等功能。温室控制系统要求（2）温室控制系统，根据室内植物的要求，设定室内温度、湿度、CO2浓度的高低限范围值，输出信号控制温室天窗和侧窗的开关、天棚遮光，开灯照明，喷头，排风系统，最终实现温室大棚的自动控制功能。每个大棚具体功能：（1）检测和控制双路温湿度控制器;(2)使用上位机或现场数字键修改温湿度设定值,可查询温湿度设定值等；（3）输出信号控制温室天窗和侧窗的开关、天棚遮光，开灯照明，喷头，排风系统......并可计算出开关的时间及次数。温室控制系统要求（3）加湿：当室内湿度小于设定值时，控制喷淋开启，当室内湿度达到设定值时，关闭喷淋。

降湿：当室内湿度高于设定值时，控制开天窗、开通风，加强空气对流，从而达到降低室内湿度的目的。

升温：控制供热系统、关天窗、开遮阳帘（光照强时）、关遮阳（光照非常弱时）。

降温：顶部喷淋、开窗、通风、开遮阳等机构的动作。

控制设备选型温湿度控制：AI－702MFJ5L2L2S型2路显示报警仪。模块说明：J5模块2路变送器输入（内含24V供电4～20mA输入）；L2L2模块继电器触点开关量输出；S模块通讯接口。

传感器：温湿度一体化变送器，量程：湿度0～99％RH；温度－20~50℃；输出：电流4～20mA；电源：24VDC。

参数设置：设置dF回差范围

CO2控制：AI-701FL2V24型单路报警仪。模块说明：V24模块给气体传感器供电24V。

传感器：二氧化碳变送器，量程：0～20000PPm可选，输出：电流4～20mA；电源：24VDC。

CO2：室内CO2传感器检测CO2的含量，根据测量值与设定值的差别，自动控制CO2施放阀门，以调节室内CO2含量。控制设备选型

统计：天窗、喷淋、遮阳帘开启时间/次数AI－301ME5I5I5I5S型开关量输入模块。模块说明：I5模块开关量输入。有上位机软件来统计开启次数，开关量的时间历史记录曲线，呈方波，可实现多种查询。污水处理计算机控制系统污水处理的总体工艺污水处理的工艺流程大体分为：格栅处理、泵房提升、沉砂处理、一次沉淀池、曝气池处理、二次沉淀池处理、泥浆制备、昭气利用。污水处理的总体工艺工艺简介（1）格栅处理：从工厂排出的原污水必须先经过这一步，目的是通过格栅的作用，把污水中带有的大块的杂质截留下来，防止造成后面管道的堵塞。泵房提升：为了能让污水顺利的通过后续的设备，这样就要求提高水头的高度，使