化工车间控制仿真系统设计文献综述

 2022-08-16 06:08

化工车间控制仿真系统设计

摘 要：在迅速发展的现代科技推动下，多数工厂的自动化程度越来越高，要求的控制技术水平也相应的越来越高，则需要更多硬件设备与软件技术的支撑。而本文主要描述了为什么使用工业控制计算机及其应用，以及组态软件的简介和发展概况。在化工车间这一场景中工控机和组态软件的具体运用和控制仿真系统的实现。

关键词：工控机；组态软件；化工车间

  1. 工业控制计算简介及发展概述

工业控制计算机（Industrial Personal Computer，IPC）是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制用的计算机，简称工控机[1]。而在工业自动化设备和信息产业基础设备中它变得不可或缺。与外国学者研究相比中国学者对工业控制计算机这方面的研究相对较晚，是在二十世纪五十年代之后自1958年对该领域有了一定的成果。对于中国知网对工业控制计算机的主题词进行搜索发现对该领域的文献篇数总共有4449篇。如表1所见，根据1958年至2019年的文献统计发现了在1986年之前相关的领域研究甚少基本都是在10到20篇左右，而后发生了迅速的增长且研究趋势保持稳态。在中国改革开放40年的推动下，工业控制计算机已经广泛应用到了国民经济的各行各业中，主要应用领域为工业自动化和控制（Industrial automation amp; control）、测试与测量（Test amp; Measurement）、仪器仪表（Instrumentation）、航空电子设备（Avionics）、航天设备（Aerospace）、国防装备（Defense）、能源（Energy）等[2]。而工控机备受关注的原因在于PC的开放性。其硬件和软件资源极其丰富，并且为工程技术人员和广大用户所熟悉。基于PC的控制系统近年来发展迅速，并且已经成为DCS、PLC未来发展的参照物。

它正20%以上的速率增长，远远超出了DCS、PLC。值得注意的是，各大制造商已接受了IPC的技术路线[3]。

表1 工业控制计算机相关文献统计

  1. 组态软件简介及发展概述

而在使用工业控制计算机设计的过程中则会使用到组态软件。组态软件是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件，即SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）软件，亦称人机界面或HMI/MMI（ Human Machine Interface/ Man Machine Interface）软件，在国内俗称“组态软件'。“组态（Configure）的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写复杂的计算机程序。组态软件自1999入市以来便得到了快速的发展，使用率逐步攀升。在社会对计算机控制系统的需求逐年增高的情况下，组态系统在市面上便形成了众多产品。按照使用对象来划分，可以将其分成两类:第一类是专用组态软件，主要由工业自动化厂商为自己的系统专门开发，如:Honeywell公司的Plantscape. RockWell公司的RSView.西门子公司的WinCC、GE公司的Cimplicity等。第二类是通用组态软件，不针对特定系统，开发者根据自身实际需求来选择合适的软硬件构建计算机控制系统。通用组态软件发展迅速，是组态软件的主流趋势。目前国外开发的有FIX/fix、InTouch. Citech, Lookout. TraceMode和Wizcon等。国内开发的有昆仑通态(MCGS)、组态王( Kingview)、 Syall2000、 ControX2000、 Force Control和Fame View等[4]。

  1. 化工车间控制仿真系统设计

在迅速发展的现代科技推动下，多数工厂的自动化程度越来越高，要求的控制技术水平也相应的越来越高，则需要更多更优质的硬件设备与软件技术的支撑。更何况是化工车间这样的生产作业环境下，在生产制造过程中伴随着一定的危险性和未知性，其中温度、压力、液位、所有阀门的开关、泵的启停及反应时间等因素会对生产制造以及生产的安全性起到很大的影响。所以更需要优良的检测系统和自动控制投入其中。而组态软件的出现很大程度上满足了这一需求。而该论文选择的组态软件为“组态王”，该软件是由国内研制开发的一款性能优良的通用组态软件。它集控制技术、数据库技术、人机界面技术、网络技术、图形技术于一身, 包含动态显示、报警、控件、趋势、及网络通信等组件,提供了一个友好的用户界面[5]。

  1. 组态王功能简介

在设计仿真系统之前，首先我们应了解组态王的功能：①数据采集与数据处理功能：②数据存储功能：包括数据查询、数据管理和数据显示等；③系统故障或事故报警；④现场动态图形功能：显示现场生产过程或实时状态；⑤自动或召唤出实时和历史报表功能或数据曲线显示功能。⑥便利的人机界面。

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