过程控制系统精选(九篇)

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第1篇：过程控制系统范文

关键词：过程控制系统；设备数据管理；日志系统

1.过程控制概述

过程控制的主要任务是指通过各种的协调方法与协调措施，对生产制造过程中的各个设备的数据以及产品制造数据等进行统计与分析，从而防止生产过程中可能发生的生产计划脱离与目标偏差，并对已经出现生产计划脱离与生产制造目标偏差等问题进行处理，最终保证生产制造活动的顺利完成，保证生产进行控制、在制品控制、以及生产制造过程中的成本控制与质量控制。

过程控制系统一般是指由被控对象、测量变送、计算机和执行机构组成的闭环控制系统。其中控制器的设计用到经典的控制理论和现代控制理论，并通过计算机来进行相关操作与实现。计算机控制的建立在自动控制理论和计算机技术为基础之上的。其中，自动控制理论是计算机控制的理论基础。而不断发展的计算机技术为自动控制理论的发展与应用提供了丰富的空间。计算机网络以及各种通信技术的发展，使得过程控制的范围与阶段极大的得到了扩张。目前，企业生产管理的全过程的信息化的实现方法逐渐趋于成熟。

过程控制系统所涉及的数学基础可以从以下几个方面进行了解。由于在生产制造过程中的大部分物力参数通常通过模拟信号来进行表示，而计算机采用的信号通常是数字信号，为了保证信号传递的通畅无阻需要进行数模转化，从而实现两种不同信号的转换。过程控制系统通常起到的作用体现在连接生产管理系统与基础自动化系统的连接作用上。除了这些工作，过程控制系统还要对生产过程中不同的数据进行有效的管理。所以控制系统中需要进行信号的采样、信号的保持以及信号的变化。要对生产制造过程中的数学模型分为输入与输出模型和状态空间模型两种类型。输入输出模型主要是为了描述过程在输入函数的作用下的输出特性，它只刻画过程的外部特征。而状态空间模型则对过程的内容进行描述，通常揭示了过程内部的运动状态。

现代过程控制理论为过程控制系统提供来了理论技术。通过利用现代过程控制理论，不但可以有效地解决简单控制的问题，而且可以设计复杂的控制系统。特别是多输入与多输出系统，非线性响应系统，时变系统以及随机系统等等。现代控制技术涉及到过程控制的很多方面，比如系统状态的最优估计、最有控制、过程识别以及自适应控制等等。

2. 过程控制系统的主要功能与技术要求

过程控制系统具有以下功能：与生产管理计算机进行通讯的功能；能够接收并管理生产计划数据的功能；原料数据与生产要求数据的功能；工作人员交接班数据的功能；向生产管理系统发送生产计划申请的能力；原料数据申请的能力等等。

企业的生产作业计划一般采用如图1所示的模式。通常企业根据客户的需求制定整个产品的生产需求计划，并根据产品各个部件的零部件特征分发至各个加工车间，制定不同零部件的加工计划。为了保证生产作业计划的顺利完成，需要根据生产作业计划进行生产进度控制；为了实现产品制造过程中消耗资源与费用的降低，需要进行通过过程控制系统成本控制；为了经常保持科学的原材料、在制品的数量，需要进行高效的库存控制。这一系列工作于过程控制系统密不可分。

3. 现代生产企业的过程控制信息系统组成层次

现代生产企业的信息系统包含了过程控制层、制造试行层以及企业资源规划层。其中由于过程控制直接面向企业生产过程，因此对过程控制系统要求具有极高的实时性、可靠性、数据完整性与可用性。过程控制系统的工作原理如图2所示。

当前先进的网络技术为过程控制的实现提供了强有力的实施基础。现场总线是过程控制系统实现的重要基础。它与Internet等信息网络系统具有明显的区别。一般而言，现场总线是在标准网络协议的基础上实现的，并进行了一定的简化。现场总线一般只包括IOS/OSI七层模型中的三层。也就是现场总线只具有物理层、数据链路层以及应用层。过程控制系统利用现场总线，将企业生产自动化系统中最低层的现场控制器与现场职能仪表设备互联形成实时控制的通信网络，也被称为工程的底层网络。

过程控制因素是生产过程建模的参数，一般而言它是由不同模式下的生产特征与生产过程控制决策所共同决定的。在生产过程中，在制品的控制的最终目标是为了将在制品的库存数量保持在一个合理的级别。即能够维持企业正常的生产，又可以保证企业生产物流的连续性，从而尽量建设企业库存量，从而尽可能的降低企业生产成本。

企业在制品的控制主要取决与车间生产类型与生产组织的形式。在大批量生产模式下，在制品的通过加工路线单与工票凭证，来保证在制品数量的稳定。随着计算机网络在生产中的应用，不同的过程控制系统应运而生。这些过程控制系统利用先进的计算技术，实现了在制品物流信息的追踪与监督，为生产过程中的控制提供了动态的数据。因此，利用过程控制系统提供的在制品生产信息，可以实现对制造过程中产品控制的最终目的。

过程控制系统能够将生产过程中产品的各种质量问题与加工失误率降至最低。过程控制系统通过建设整个制造过程中产品的质量状况，通过对原材料与不同零部件的检验，使产品在各个生产阶段的不合格率尽可能的降低。

参考文献：

[1]金以慧， 王诗宓. 过程控制的发展与展望[J]. 控制理论与应用， 1997， 14（2）： 145-151.

第2篇：过程控制系统范文

【关键词】连铸机过程控制基础自动化跟踪 服务器

中图分类号：TL362文献标识码： A 文章编号：

1.前言

冶金行业在国民经济发展中始终占有重要地位，虽然我国现阶段已经成为世界钢铁的生产和消费大国，但在技术经济等各方面指标与发达国家间存在较大差距，要缩小差距很重要的一点就是切实推进企业的信息和自动化应用建设。目前纵观冶金行业在各主要生产流程上基本普及了基础自动化级控制，过程控制级虽然有了一些进步，但由于数学模型的研发缓慢及引进消化吸收效果不佳等情况，过程控制技术本身仍然具有很大的发展空间，对提高产品质量有不可替代的作用。

2.过程控制系统的软硬件构成及网络规划

2.1 硬件构成

硬件由连铸工段PC服务器DELL PowerEdge 2800；服务器电源；以太网卡； 研华工控机；软件Windows2000Server；数据库Oracle；开发软件VB6.0组成。

2.2 软件构成及网络规划

2.2.1 过程控制系统设计初始必须在结构设计上充分考虑工厂三级（L3）和与其他生产作业区域的二级系统的通讯和数据接口的应用需求，保证在系统处理速度、数据量级、通讯接口等方面适应生产组织的发展要求和数学模型进一步升级的需求。一级单独设立网段，确保数学模型运行的效率，网络交换机采用两层结构，把一、二级网络介质在物理层面上分置，保证网络间安全隔离互不影响，在PC服务器选取上采用双CPU系统配置，服务器电源热备，磁盘阵列同时采用镜像，系统磁盘与数据磁盘分离布置，可以在故障处理时缩短恢复时间。

2.2.2 软件数学模型涵盖了结晶器漏钢预报模型、结晶器非正弦振动模型、板坯扇形段轻压下模型、二冷水动态冷却模型。

2.2.3 在以太网络规划方面在连铸区域操作室单独设置二级终端机，在一级和二级终端上分别设置人机接口程序，通过网络交换机分别对各自的服务器进行访问。数据获取上由二级负责完成同一级基础自动化的通讯接口程序编制，二级负责与三级通讯接口中的二级服务器范围内的程序编制。其中一级基础自动化将需交换数据单独编制数据块存储，由二级计算机采用OPC方式直接访问数据块。

3.过程控制系统功能设计

3.1 系统构成

（1）计划子系统 （2）连铸设备子系统 （3）连铸生产实绩子系统 （4）火焰切割子系统 （5）数据通讯子系统（6）板坯跟踪子系统 （7）维护子系统（8）报表查询打印子系统

3.2 子系统设计

3.2.1 计划子系统

接收三级下传的生产计划目标，制定连铸区域的生产详细计划，以及对三级计划的修改和反馈。可以不依赖三级数据进行生产计划的排定，保证系统的相对独立性和完整性。

子系统包含内容主要有：生产合同号、钢种、精炼炉号，精炼出钢标志、铸机号、连铸总炉数、去向、计划板坯号、坯长、坯宽、坯厚、坯重、切割流标志、尾坯最小定尺长、

3.2.2 连铸设备子系统

完成铸机内板坯的跟踪、炉次跟踪、浇铸长度的计算和反推、大包中包实时重量的跟踪趋势、结晶器漏钢预报模型计算、结晶器非正弦振动模型计算、板坯扇形段轻压下模型计算、二冷水动态冷却模型计算、尾坯优化切割模型的计算等。

炉次跟踪不仅包括在大包到平台、受包位、浇铸位的跟踪，还包括从开浇后大包钢水在中包内、结晶器内、扇形段内、切割机开始结束、去毛刺、喷号的整个过程中的跟踪。

根据大包重量、中包重量、大中包实测温度、当前浇速预计浇铸长度和浇铸时间，计算钢坯切割数据和分配喷号数据，实时跟踪在切割完成时自动生成坯料数据和喷号数据。预估各流当前拉速下的大包更换周期，为转炉和精炼提供依据。

3.2.3 连铸生产实绩子系统

主要完成生产过程数据的采集和存储、调用、显示、上传到三级计算机的任务。

包括大包包号、包次、钢包重、空包重、钢包净重、钢包开浇重量、钢包停浇重量、上台时间、到浇铸位时间、上台温度、开浇时间、停浇时间、中包包号、包次、中包开浇时间、中包停浇时间、中包温度、中包重量、中包空包重、中包热换、大包换包、每流的拉速、每流的浇铸计长、每流结晶器号、每流结晶器振动振幅、频率、结晶器冷却水表号、结晶器冷却水进水压力、进水温度、结晶器宽边外弧水量、结晶器宽边内弧水量、结晶器窄边左侧水量、结晶器窄边右侧水量、结晶器宽边进出水温差、结晶器窄边进出水温差、二次冷却水1-15路各路水量、二次冷却气3-15路各路气量、扇形段驱动辊各段拉坯力、预设板坯号、板坯所属炉次号、板坯计划长度、板坯设定长度、板坯实际长度、板坯理论重、头尾坯长度、切断时间、向三级发送的标志。

3.2.4 火焰切割子系统

火焰切割子系统主要完成切割机的板坯切割、板坯称重、板坯尾坯的优化切割计算功能，自动采集切割长度和切割开始、结束标志上传至三级计算机。

板坯称重装置将切割后的板坯在输出段辊道上称重，顺序向二级计算机发送称重开始结束标志和称重数据，并上传至三级计算机。

尾坯优化切割计算功能可以减少尾坯浪费，在保证最小定尺前提下，对最后几块坯进行长度优化，提高收得率。关键点就是在大包浇铸停止时准确计算中包内残余钢水量，自动计算扇形段内至切割机头部的剩余坯长以及中包内钢水剩余浇铸时间给操作工提示。

3.2.5 数据通讯子系统

通讯子系统完成二级计算机与三级计算机间的通讯任务、二级计算机与一级计算机的通讯任务。

3.2.6 板坯跟踪子系统

板坯跟踪子系统主要完成板坯切割后的跟踪，包括称重时、去毛刺时、喷号时的跟踪任务，对跟踪的修正由后部操作室人员完成，生成的板坯可以与大包浇铸长度相对应。

3.2.7 维护子系统

用来完成对系统的日常维护任务，包括系统数据初始化、一级状态设定、三级状态设定、系统日志、系统通讯连接参数和状态、系统备份、系统用户权限设计和管理、报警记录。

3.2.8 报表查询打印子系统

用来完成生产报表的查询和打印功能，分为操作工艺数据报表、班报表、周报表、月报表。

操作工艺数据报表主要以大包为单位统计在一个炉次的时间内大包的信息、中包的信息、结晶器的水信息、结晶器振动信息、二冷水、二冷气信息、以及开浇停浇信息、拉尾坯信息、拉速信息，与拉速变化相关的信息每隔3分钟系统自动从一级计算机数据块中读取。

班报表以板坯为单位统计每块切割后的板坯的信息，包括坯的切割时间、钢种、坯长、坯厚、坯重、坯号、坯质量记录、坯对应大包炉次。

周报表以班生产数据为单位统计一周时间内每班生产的板坯规格、板坯数量、板坯合格数量、合格率、每班大包统计数量。

月报表以班生产数据为单位，统计一个月时间内生产数据，内容同周报表。

4.编程和测试

编程和测试步骤：

4.1 初步需求设计和内容确定后，要对硬件配置参数进一步落实确认，特别是接口参数。

4.2 二级计算机人工录入画面的设计、内测。

4.3 与三级、与一级计算机接口程序编制，需要确定采集的数据地址以及采集策略的规定。

4.4 编制二级系统程序。对各数学模型程序的编制，参数优化。

4.5 按子系统进行系统内测，子系统间数据模拟测试。

4.6 与一级计算机通讯模拟测试，根据测试结果进行修正。

第3篇：过程控制系统范文

关键词:过程控制;实训评估;实训管理

中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 10-0000-03

Producing Practice Training Process Control System Analysis and Design

Lu HongJi Gang

(Institute of Computer Technology,Beijing Information Technology College,Beijing100018,China)

Abstract:Productive training is to achieve work and study together,how can the school production internship training to achieve the effect? In addition to the hardware environment to simulate an enterprise environment,but also in the production process to achieve enterprise management.Process control training has been a problem,if you want to achieve business process control standards,technical means must be taken, both by hand or man-made control difficult to achieve the desired results. This article describes the training process control system design methods and design ideas,through process management software and network platform for real-time control and management process to complete the project progress tracking,quality control,process online review and so on. Through this system the production of simulated training to enable students to enterprise management.

Keywords:Process control;Practice training evaluation;Practice training management

一、研究背景与意义

生产性实训在职业院校已广泛开展,但是一直没有一套有效的、先进的生产性实训过程控制方法和系统。在这样一个背景下,根据多年企业项目管理经验、软件开发经验,设计和开发了一套生产性实训过程控制系统,生产性实训管理平台,用于生产性实训实践教学实施与管理。项目经理或实训指导教师可以通过此系统对参加生产性实训的学生进行项目过程控制和管理,可以对项目进展的全过程进行监控,通过网络可以监控几十人或几百人的项目组成员工作情况,为项目管理提供了有效的、科学的现代化管理手段和方法。

二、系统总体架构设计

(一)功能结构图

(二)角色描述

(三)页面设计

(四)实体关系分析

每个项目的标准规范的参考实训流程中包括多个过程,在每一过程名下建立工单,每一工单与过程有关联。

(五)功能模块设计

1.实训基地模块。

介绍实训基地基本情况,实训结构。

2.实训管理模块。

该模块是实训平台的核心部分,首先在实训平台上选择项目,然后进入项目流程,可行性分析、项目计划、需求分析、系统设计、程序设计、编码、测试、维护。每个过程项目经理都可以下达“工单”,开发人员根据“工单”完成各项工作,项目进度和项目完成情况通过“工作日志”体现,开发人员每天都要填写“工作日志”汇报每天完成的工作情况,项目经理可以在实训平台上查阅本项目成员的“工作日志”,了解每个成员工作完成情况,随时进行督导,发现问题可以随时在平台上给与指导。各种文档都可以通过“工单”下发,通过“工作日志”上传。代码、界面设计、测试报告均可以通过这个平台传送。项目经理每天也需要填写“工作日志”发送给技术总监,技术总监负责对项目经理的管理和考核。“进度”是项目开始时设定的,由于一些环节出现问题可以调整进度,但总进度原则上不能调整,“进度”的把握是对项目经理重要的考核指标。项目经理通过实训平台对实训学员进行项目评估和实训评估。

3.实训资源模块。

可下载实训指导手册、项目案例、质量规范、软硬件资源等。

4.实训安排模块。

主要功能是实训申请,在实训平台上填报实训申请单,实训审批同意,公布实训安排,实训时间、工位位置等。

5.人员管理模块。

实训人员基本信息录入,形成实训人员唯一标示码,对实训学员进行工作安排、日常考勤、实训评价等。

6.项目立项模块

主要功能是新项目评审,通过专家评审的项目自动从待评审项目数据库中转为实训项目。同时公布项目评审结果。

三、业务流程设计

1.项目经理选择项目

2.项目经理申请实训

3.实训基地审批实训,创建项目编号,此编号贯穿整个项目。“实训安排表”自动生成。

4.项目经理建立本项目的实训学员基本信息。注意实训项目编号要选对。

5.项目经理在“项目列表”中选择当前实训的项目编号,项目名称,进入当前实训项目。

6.项目经理创建工单。

7.实训学员只能进入实训项目,其他项目名称变灰,屏蔽。

8.实训学员接到工单后仔细阅读并确认。

9.工单确认信息随时发送给项目经理。

10.项目经理发放项目文档。

11.实训学员根据工单分配的工作,进入相应的项目流程。

12.实训学员按工单要求提交项目文挡或接到项目文档后学习理解,

将描述理解的内容和补充的文档发送给项目经理。

13.项目经理给与评审意见和成绩。

14.项目经理每天都将接到“待处理文件”,“待处理文件”按时间和文件类型排序。处理过的文件名变颜色。项目经理每天检查工作日志,督促工作。项目经理对测试组的测试结果,转送给开发人员,程序修改完后,进行复测,直至测试通过。

15.实训学员每天同样也有“待处理文件”,“待处理文件”按时间和文件类型排序。处理过的文件名变颜色。实训学员每天要提交日志、程序、文档等,每天查看项目经理评审意见。

16.项目经理根据阶段情况,汇总给出实训评价,综合成绩自动计算生成。

17.项目经理提交日志、文档给技术总监。

18.技术总监根据项目经理日志、提交的文档、实训学生总体成绩、项目完成情况对项目经理进行考核。

19.项目经理可以进行新项目立项。

20.项目评审组评审通过的项目转成正式“实训项目”,加标示。

四、过程控制方法

项目管理最主要的工作是过程控制,如何实现对生产性实训的过程控制?我们借鉴了软件企业对软件开发项目管理的控制方法,借鉴了软件工程、项目管理的思想和方法,采用了CMM(能力成熟度模型)过程控制和项目质量管理方法,使项目管理从无序的初始级(CMM1级)到项目管理可重复级(CMM2级)、项目管理已定义级(CMM3级)、项目管理已管理级(CMM4级)、项目管理优化级(CMM5级)。通过这套系统项目经历可以对项目管理进行持续改进,通过项目经理下达工单、学生提交日志的模式,项目经理可以监控每位实训学生项目完成的进度和质量情况,同时可以了解每位学生生产性实训的状态,工作态度、学习态度等,工单就是项目经理给每位学生下达的任务,工作日志反映学生完成任务的情况,通过此系统解决了一位项目经理或实训指导教师难于管理和控制每位学生的问题。过程控制系统可以实现每天实时监控也可以监控项目过程的节点情况,可以建立里程碑。过程控制系统可以自定义工作流,除了软件开发项目可以通过此系统进行管理,其他项目也可以通过此项目进行管理。生产性实训负责人或院领导也可以通过此系统了解学生生产性实训的情况,因为日志反映了学生的实训状况,通过此系统也可以了解项目经理或实训指导教师组织生产性实训的工作情况,工单和日志是否认真填写,反映项目经理或实训指导教师责任心和项目经理或实训指导教师工作态度。

参考文献:

[1]卡耐基梅隆大学软件工程研究所 能力成熟度模型(CMM):软件过程改进指南 电子工业出版社 2004

第4篇：过程控制系统范文

[关键词]PLC；过程控制系统；设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0101-01

PLC控制方式，是目前自动化领域内的一种主要的控制方式。这个控制方式，和以往的方式相比，具有成本低、控制灵活、维护简单的优势，因此值得在自动化领域进行广泛的推广。

1.基于PLC的过程控制系统概述

PLC，即为一种可编程控制器，它主要是借助控制功能软件来实现系统的编程功能的，因此可以适用于较为恶劣的工业环境，它具有较强的抗干扰能力。PLC主要由以下几个特点：一、性价比较高；二、较为突出的可靠性；三、可编程强；四、在线编程较为简便。PLC的实质，是用于工业控制的计算机，其硬件结构类似于微型计算机。它的主要结构包括以下几个方便，具体如图1所示：

其工作原理为：它的工作过程主要包括三个方面，即为输入采样和用户程序执行，以及输出刷新。进过这三个阶段的流程，即可完成一个扫描周期。目前，该控制系统多用于工业制造之中。

过程控制系统属于一个封闭的控制系统。它主要包括四个组成部分，即为计算机、被控对象、测量变送、执行装置。其中，过程控制系统的控制机，就是这四个组成部分中的计算机。它依赖于现代的控制理论，以及经典的控制理论，来实现工作运行的。基于计算机的控制器，它的技术基础就是：计算机技术和自动控制化理论这两个方面。

德国西门子PLC公司生产的可编程程序控制器，在我国主要应用在冶金、化工、食品等领域内。西门子生产的可编程程序控制器，其产品主要包括LOGO、S7-200、S7-300等，这些产品具有以下几个特点：体积较小、速度较快，同时其网络通信能力较强，具有更加可靠的性能，因此可以在冶金、化工、食品等领域内进行更为广泛的推广。

2.基于PLC的过程控制系统设计

基于PLC的过程控制系统设计主要包括以下几个流程：

2.1 做好前提准备工作

用PLC做控制核心，要充分考虑在工业生产中的独特性，因为生产过程涉及多个流程，而生产机械也不尽相同。所以在底层以PLC来作为生产的基本控制时一定要多方监控和操作，做到数据合理统计分析。只有将细化了的工业生产流程和机械的特点和特性全面把握，才能在控制过程中提高运作质量水平。总的来说，在进行具体受控对象操作时，一定要从逻辑、时序和模拟上充分了解受控体机、电之间的具体联系和区别，从而在PLC控制程序设计上精确其参数，优化结构，满足要求。

2.2 过程控制具体方案流程

1）对生产工艺步骤的了解

这篇文章主要研究的是在PLC控制下裂化催化剂成胶工艺流程的具体控制方案。（此次研究过程有两个反应器）下面是裂化催化剂成胶的具体工艺控制步骤：第一点要在反应器Ⅰ中加入两种物料，分别记做物料A和物料B，在物料全部加入完毕时启动搅拌机，将搅拌工作时长控制在10min；第二点，在第一次加入物料A和B搅拌完成停止后再将物料C加到反应器Ⅰ中，将搅拌工作时长调整到15min接着搅拌，然后以同样的工作流程加入物料D进行10min搅拌，将物料E最后放入反应器Ⅰ中进行最后15min的搅拌，当加入物料E搅拌完成后，停止搅拌机。除了进行反应器Ⅰ的工作，同时还要进行反应器Ⅱ的工作，反应器Ⅱ的工作内容和流程和反应器Ⅰ相同，但是它们是相互独立和分离的，之间无任何干扰项。只是反应器Ⅰ和Ⅱ之间要进行每25min的交替运行工作，从而组成一个整体化的生产步骤流程。

2）确定控制要求

在生产设备处于初始工作状态的情况下时，其进口阀门关闭，循环阀门打开，而计量罐则保持空闲；当过程控制系统开启时，整个系统开始运转，这时情况发生反转，进口阀门会变为打开状态，而循环阀门则会转为关闭状态，而计量罐则会开始容纳所需物料；当物料加满时，进口阀门再次关闭，循环阀门再次打开，这就完成了一次完整的物料添加过程。根据反应器的需要，上述动作会呈现出循环重复的状态。

3）确定控制方案

由于在整个过程控制系统控制过程中，开关量扮演着输出和输入信号的角色，所以，在设定任务时，就将其设定为一套单机逻辑控制系统。具体流程如图2所示：

2.3 PLC输出与输入设备的选择

严格遵照过程控制系统的控制要求和设计方案是选择PLC设备的先决条件。输出设备由信号指示灯/执行设备和电磁阀组成；而输入设备由电磁阀/传感器和位置开关组成。

2.4 PLC设备的类型选择

不同的厂家生产的不同型号的PLC设备的结构、性能、容量和成本也都不同，在进行选择时，要从PLC设备的机型、容量等方面进行综合的考量。首先是机型方面，不但要保证功能可靠、维护方便，还要在性价比上占据优势，只有符合这些要求才能纳入考量范围。

2.5 设计控制软件与调试

根据该系统的具体要求，所需要的编程软件主要包括STEP7 V5.5和WinCCSP4。STEP7 V5.5主要完成逻辑控制部分程序；WinCCSP4主要实现人机界面程序设计。设计步骤完成之后，需要对其进行测试和调试。主要包括两个方面，其一是实验室的模拟，科研人员需要在实验室内对该设计进行测试，根据测试的各项数据来设计现场的调试的方案。基于PLC的过程控制系统的设计与实现，需要经过这两个步骤的测试，最终才能投入实际的生产使用之中。

3.结束语

在基于PLC的过程控制系统的设计，可以有效的节省这个系统所需的研制费用，节省了其单机手动，以及半自动控制的按钮数量，也可以最大程度的节省PLC的占用输入点数。这些运行程序方面的节省，最大程度的减少了这个系统所需的安装工作量，以及接线工作的任务量，也在最大程度上为操作这个系统的工作人员带来了很大的便利。因此基于PLC的过程控制系统设计与实现对于工业生产而言，具有十分重要的意义，因此值得对其进行广泛的推广。本文选取的设计方案，可以在恶劣的工作环境中进行有效的运行，它可以承受住现场施工的考验，其较高的通信速率、较低的出错率、较好的运行效果，均体现了其广阔的市场应用前景[1]。

第5篇：过程控制系统范文

中图分类号：TE624文献标识码： A 文章编号：

本文以乌石化公司炼油厂120万吨/年污水处理装置为例，着重讨论污水汽提装置核心单元-汽提单元检测及控制回路的设计原则及全装置控制系统的设计与选用，根据污水气体装置汽提单元对自动控制的要求，通过选用技术先进、成熟可靠的现场仪表和DCS系统，来构成污水汽提装置的自动控制系统，确保污水汽提装置能够高、稳、满、优运行。

关键词：污水汽提；过程检测及过程控制；DCS系统

1.污水汽提装置工艺原理及流程简介

污水汽提装置采用汽提法，借助水蒸汽来实现污染物的分离，即通过让废水（自塔上部经塔盘落下）与水蒸汽（自塔底部经塔盘上行）经过各层塔盘后充分接触，使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，在一定的压力和温度梯度下各组分在塔内形成一定的浓度梯度，可在塔的不同位置汽提出不同的组分，从而达到从废水中分离污染物的目的。

污水汽提装置主要用于处理炼油企业焦化、加氢、芳烃等装置排出的含硫、含氨污水，通过汽提法降低污水中的硫化物和氨氮含量，保证污水达标排放；同时从废水中回收硫化氢、氨气和净化水。

2.汽提单元流程简介及对自动控制的要求

含硫氨污水脱气、脱油后，分两路进汽提塔，一路作为冷进料，经冷却器冷至≤40℃进入汽提塔塔顶；一路作为热进料，分别与汽提塔底净化水及侧线气换热至145℃进入汽提塔上部，汽提塔底由重沸器通过加热循环水，为汽提塔提供汽提蒸汽。

通过控制汽提塔塔内的温度和压力，使污水中的NH3和H2S分别在塔的顶部和中部被汽提出，塔顶含大量H2S的酸性气送至火炬焚烧或去硫磺回收装置制硫；氨气从塔中部抽出后经过三段冷凝分离变成粗氨气去氨精制系统可制得工业液氮，回送至化肥厂利用；塔底即得到合格的净化水经冷却后送出装置，作为其他装置生产车间的回用水。

3.主要控制及操作参数表

主要控制参数见(表3-1)。

表3-1主要控制参数

4.主要检测及控制回路

4.1塔顶温度与冷进料均匀穿级调节

冷进料主要是洗涤H2S中NH3和冷却的作用，我们知道NH3在温度T≤40℃、压力P≥0.5MPa的工况下，可以相对稳定的溶解在水中而不会大量溢出，而H2S难溶于水，为气相状态游离于塔顶，这样就可以保证把高纯度的H2S经塔顶精馏段分离出，达到脱硫的目的，因此塔顶冷进料温度和流量需做均匀串级调节，通过控制冷进料量达到控制塔顶温度的目的，既保证装置队冷进料的处理能力又确保仅酸性气H2S被汽提出塔，NH3处于汽相吸收状态。

4.2塔顶压力与侧线氨气抽出量单回路调节。

如1中分析，如果侧线气（汽相氨气）被抽出过多过快，会造成塔内压力降低（P

4.3热进料温度的检测与控制

热进料温度控制范围：145℃≥T≥140℃，如果T≥145℃，塔内温度升高，塔顶NH3的量就会上升，保证不了精馏段H2S浓度≥95%的汽提工艺要求，T≤140℃，则导致温度差和浓度差在塔内的层次发生变化，氨气聚集区（富氨区发生变化），导致NH3抽不出，更多NH3溶于水导致净化水PH超标，造成生产事故。 因此热进料温度是重要的过程参数，但冷物料换热到145℃进塔，需要多级换热器换热，温度的控制主要通过作为热进料的冷物料流量控制回路（FRC-102）及换热器（E-103~E-105）三通调节回路(TRC-106）综合调节。

4.4塔底温度串级调节

（TRC-105）与塔底重沸器蒸汽流量(FRC-103)串级调节回路，塔底重沸器（E-102）通过蒸汽换热来加热塔底净化水，使净化水保持在20%左右的汽化量返回塔底，以确保汽提过程能够顺利进行，因此必须通过调节进重沸器E-102的蒸汽流量来调节净化水的汽化量，从而确保塔底温度在160℃~165℃，如果温度过超过设计温度，则说明汽化量过大，造成气体流速增大，没有在各层塔盘与污水进行充分接触就迅速冲塔，造成NH3积聚在塔顶，H2S纯度不够，生产不合格。相反，汽化量过小，造成塔内汽提不充分，污水没有汽提出H2S和NH3，塔底的净化水PH值过高，显碱性，装置生产不合格。

4.5其他控制回路

4.5.1出塔酸性气遥控回路(HC-101)

有稳定塔压作用，正常情况下控制阀HSV-101全开，酸性气外排至硫磺回收装置。

4.5.2塔底液位控制回路（LIC-101）

净化水外排流量控制，保证塔底液位稳定。

4.5.3氨气流量检测回路（FRQ-104）、净化水水质检测回路(ARA-105)

5. DCS控制系统选型

DCS(Distributed Control System)，又称为集中分散型控制系统，简称分散控制系统，其特点是以分散的控制适应分散的控制对象，以集中的监视和操作达到掌握全局的目的，即所谓分散控制集中管理。DCS系统是集计算机技术(Computer)、控制技术(Control)、通信技术(Communication)和CRT显示技术为一体的高新技术产品，是针对生产过程实施监视、操作、管理和分散控制的4C技术的结合，系统具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。 在石油化工、电力、冶金等流程自动化领域的应用已经十分成熟和普及。

根据本装置对自动控制的总体要求，装置控制系统选用日本横河电机公司CENTUM CS3000集散控制系统（DCS）。

5.1 DCS系统框图

5.2 DCS系统硬件组成

本装置CS3000 DCS系统其硬件主要包括：控制器、IO卡件、通讯模块、通讯网络、人机接口等。

5.2.1现场控制站

现场控制站是DCS的核心，包括控制器和I/O卡件，DCS由它实现对现场过程信号进行输入/输出、数据采集、反馈控制、顺序控制等。

5.2.2人机接口

包括操作员站和工程师站。操作员站实现对工艺过程运行的监视和操作，通过通讯网络与现场控制站连接；工程师站实现对控制功能的组态，直接与现场控制站连接。

5.2.3通讯网络

用于连接各个站进行相互通讯、交换数据。

5.3 DCS系统软、硬件配置

DCS系统软、硬件清单见表（5-1）：

6.总结

污水汽提装置的过程控制目前已经相对成熟，本自动控制系统在设计角度已经符合污水汽提单元的控制要求，装置一次性开车投产成功，但是现场检测仪表以及调节阀等现场执行器的选用、优化、准确的参数整定都会影响到全装置的控制品质。

参考文献

[1]《化工过程控制原理》黄聪明主编，北京理工大学出版社

[2] 《过程控制及仪表》 邵裕森主编，上海交通大学出版社

[3] 《过程检测技术》 李新光主编，机械工业出版社

[4]《电子技术基础》康华光主编，高等教育出版社出版

第6篇：过程控制系统范文

【关键词】 过程控制 钢包炉精炼

一、引言

钢包炉精炼（LF）是优化炼钢生产的一项重要工艺技术，它不仅仅能够调控产品质量，还可以优化工艺和产品结构、开发高附加值产品、节能降耗、降低生产成本、增加效益，调节生产节奏，保证生产稳定进行。通过钢包炉精炼过程控制系统包括生产标准数据管理、生产过程监控、模型计算、生产信息收集等人C界面（HMI）、外部通讯管理。

二、过程控制系统的软件架构

本软件系统使用.NET4.0框架。开发工具选用Visual Studio 2012，后台程序和前台画面都采用Microsoft Visual C#.NET高级语言开发，数据库可以通过配置可以支持目前市场上流行的通用大型数据库，如 ORACEL 和SQL SERVER等。 系统采用C/S架构，分为表现层、逻辑处理层、数据访问层。表现层（人机界面系统）：系统的操作界面采WPF技术，并应用了MVVM设计模式，把程序的业务与展现逻辑从用户界面干净地分离开，保持程序逻辑与界面分离能够帮助解决很多开发以及设计问题，能够程序能更容易的测试，维护与升级。逻辑处理层（系统逻辑处理系统）：系统根据过程控制的不同功能，分为多个功能模块比如数据通讯模块、数据采集模块、物料跟踪模块、模型计算模块等，降低不同模块间的耦合性，使得系统功能的扩展、开发和调试等到大大提高，提高了系统的灵活性。数据访问层（数据处理访问系统）：数据访问层框架采用ORM框架中的NHibernate，Nhibernate从数据库底层来持久化.Net对象到关系型数据库，大量减少开发时人工使用SQL对处理数据的时间。

三、过程控制系统实现的功能

钢包炉精炼过程控制系统应包括以下功能：

1、与外部计算机系统的通讯。过程控制系统与下列系统之间网络连接介质用工业以太网，通讯协议采用TCP/IP协议Socket方式交换数据。与上级生产管理系统（3级）计算机之间通讯数据内容包括：生产计划数据、原料数据、检化验数据、生产状态信息、生产实绩数据。与基础自动化系统之间通讯，数据交换内容为生产过程数据。

2、生产计划管理。此功能模块为钢包炉精炼生产工序起始端。主要显示3级系统下发的精炼计划，由操作工选择该计划进入合适的工位进行生产，并监视当前工位的生产状态。

3、生产原料管理。此功能模块管理钢包炉生产中用到的物料种类及各种属性信息。

4、检化验数据管理。此功能模块可以根据炉次号或者精炼生产顺序号查询该炉次的检化验实绩以及自动匹配该炉次计划钢种中的成分上下限数据与检测数据进行对比来指导生产。

5、生产过程监控。此功能模块主要显示工位当前的实时数据信息。数据包括：生产事件信息、测温信息、加料信息、通电信息、化验数据等，并提供钢种标准查看、手动投料、投料值管理等功能。

6、生产实绩管理。此功能模块主要根据不同的查询条件如时间、班次、班别、炉次号、计划号、制造命令号等查询炉次生产实绩数据，并提供报表打印功能。

8、模型优化管理。模型优化管理包括二个模型应用：合金加料模型、温度预测模型。该优化工具可以作为一个独立的子系统运行，但属于二级机系统的一部分，计算所需的部分关键数据以及计算的结果由二级机系统统一调配。

1）合金加料模型。合金优化配料模型的功能为：根据当前钢水中元素实际含量，当前可用的合金料，考虑一定约束条件，采用单纯形法解决线性优化问题，计算出达到钢水目标要求的化学元素含量所要加入的合金料重量。计算结果满足钢液成分要求和成本控制。

2）温度预测模型。温度预测模型采用使用神经元网络模型预报钢水温度，步骤：1.建立神经元网络模型；2.收集样本数据；3.离线学习；4.在线应用。该模型的优点是具有自学习功能，因而能够在不同程度上反应出一些不能被检测的因素对输出的影响、使用比较方便。

结论：该系统对钢包炉精炼实现了信息化的管理，便于三级系统对生产进行系统化的管理与调配，保证数据的准确性；对生产过程进行实时监控与跟踪，方便生产人员对生产进行管理与监控；对生产过程数据进行系统化的采集与分析，以便对生产过程进行优化；采用了数学模型来计算调节钢水成分所需要添加的合金重量和预报钢水温度曲线，不仅降低了生产成本，而且提高了生产效率和产品质量，从而提高了产品在国际市场中的竞争力。

参 考 文 献

第7篇：过程控制系统范文

关键词：控制仪表；系统；防爆措施

中图分类号： U173.5 文献标识码： A 文章编号：

近几年来，我国的化工生产经常会出现控制仪表和系统爆炸的安全事故，其原因是多方面的。所以过程控制仪表与系统的管理和维护一定要引起化工企业的高度重视，并且要采取有效的防爆措施，来进一步提升它的安全性和稳定性。化工企业在过程控制仪表与系统防爆措施的制定以及实施过程中，设备管理人员不但要了解其基本结构、工作原理、性能等等常规知识，而且要熟悉其生产过程控制的每一具体环节和具体步骤，这样有助于防爆措施的科学制定和严格执行。

过程控制仪表与装置的分类

电动控制仪表采用24V DC或220VAC供电，其传输信号为电信号（电流、电压或数字），电动控制仪表具有能源获取方便、信号传输和处理容易、便于实现集中显示和操作等特点，目前在工业生产过程控制中应用了最为广泛。气动控制仪表以140kPa的压缩空气为能源，其传输信号为20kPa～100kPa的气压信号，气动控制仪表具有结构简单、性能稳定、可靠性高、易于维护、安全防爆等特点，特别适用于石油、化工等有爆炸危险的场所。过程控制仪表与装置可大体分为(1)其按能源形式分类，(2)其按信号类型分类，可以分为模拟式和数字式的两种哦个类型(3)其按结构形式分类，可以分为单元组合式控制仪表、基地式控制仪表、集散型计算机控制系统和现场总线系统。

2、过程控制仪表与系统防爆措施的原因

在有些生产现场存在各种易燃、易爆气体（化工、炼油等生产现场）。将其安装在危险场所的仪表如果产生火花，这样很容易引起爆炸，所以我们应当必须具有防爆性能。

3、防爆仪表的合理选用

目前，在国内化工及仪表市场中的防爆仪表品种较多，不同防爆仪表在规格、性能、质量、用途、安全性、价格等方面存在一定的差异，化工企业在选用时一定要坚持合理的原则，并且加强对于产品类别和性能的严格区分。简单地说防爆仪表的选用要考虑以下三方面的因素：1）防爆仪表本身防爆标志级别；2）用户按生产现场具体要求选择相应级别的防爆仪表；3）防爆仪炭现场布线的选择。限于文章篇幅，这里仅叙述前面两部分的选用标准。

3.1 防爆仪表危险区域的划分

危险区域的划分是正确选择防爆仪表的前提，按照我国现行国家标准及有关规程，爆炸危险场所是按其爆炸性物质出现频度、持续时间以及危险程度从而划分为不同危险等级的区域。其中0级区域是指在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地，短时间频繁地出现或长时间存在的场所；1 级区域是指在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所：2 级区域是指在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所。

3.2 按危险区域选定相应的防爆仪表

3.2.1必须根据火焰传爆间隙和最小点燃电流比等因素决定的爆炸性气体的分类来选择相应级别的防爆仪表，如甲烷为ⅡA 级，氢气为ⅡC 级。

3.2.2必须根据点燃温度所决定的爆炸性气体的组别来选择相应温度组别的防爆仪表，如乙炔为 T2 温度组别，石汕为 T3 温度组别。

4、过程控制仪表与系统的防爆措施

目前，在国内化工业的生产过程中，对于过程控制仪表与系统防爆措施的研究具有重要的意义，而且直接关系到企业的安全生产与工人生命安全等重大问题。本文仅结合笔者多年工作经验，简要分析了过程控制仪表与系统的下列防爆措施：

4.1 隔爆型防爆仪表

采用隔爆型防爆措施的仪表称隔爆型防爆仪表， 主要是将仪表安装在一个密封的箱体内，充满不含易燃气体的洁净气体或惰性气体，并保持箱内气压略高于箱外气压。隔爆型防爆措施的特点是仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内，其表壳强度足够大。

4.2 本质安全型防爆仪表

采用本质安全型防爆措施的仪表称本质安全型防爆仪表，也称安全火化型防爆仪表。本质安全型仪表的防爆，不是通过采用充气、通风、充油、隔爆等外部措施实现的，而是由电路本身实现的，因而是本质安全的。本质安全型防爆措施适用于一切危险场所和一切爆炸性气体、蒸汽混合物，并可以在通电的情况下进行维修和整理。 但是它不能单独使用必须和本安关联设备、外部配线一起组成本安电路，才能发挥防爆功能。采用本质安全型防爆措施的控制仪表与系统， 在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。 正常状态指在设计规定条件下的工作状态， 故障状态指电路中非保护性元件损坏或产生断路、短路、接地及电源故障等情况。 对构成系统的现场设备、 安全栅必须经过国家授权认证机构防爆认证， 同时也需要认证机构签发的本安仪表和安全栅的联合取证确认该本安回路的安全性。 现场设备为简单设备时无需本安认证， 即可与已取得本安认证的安全栅配合构成本安防爆回路。简单设备是指热电阻、触点开关热电偶、发光二极管以及桥路等，设备中不含储能元件。

4.3 防热与防振措施

在过程控制仪表与系统的安装时，要注意选择能适合于某温度的仪表及布线材料，如果布线会受到仪表自身发热的影响，则需采取远离或隔离措施； 在受热后易变形的构件上安装电线管和保护管时，根据需要可加装挠性连接管；使用水冷式仪表装置时，考虑冻结引起的故障和停用时的措施。另外，在振动激烈的场所，尽量采用电缆布线，在金属管布线的连接处加装挠性连接管，在易受振动的地方的螺旋夹处，用弹簧垫圈和双螺母防止松动。

4.4 控制系统的防爆措施

要使整个过程控制仪表与系统的防爆性能符合安全火花防爆要求，那么必须要满足两个条件：1）在危险场所使用安全火花型防爆仪表；2）在控制室仪表弓危险场所仪表之间设置安全栅。由安全栅通向现场仪表的信导线，具有一定的分布电容和分布电感，因而储存了一定的能量。为了限制它们的储能，确保整个回路的安全火花性能，对信号线的分布电容和分布电感有一定的限制，其限制值可参阅安全栅的具体现定。

5．结束语

在我国全面构建和谐社会的背景下， 加强安全生产的管理具有重要的意义。 本文仅从专业技术角度出发研究了过程控制仪表与系统的防爆措施， 但是很多内容仍然停留于表面层次，对于其中存在的弊端和问题，需要设备管理人员在工作实践中不断去充实和完善。另外，在现代化工生产中，设备管理与操作人员一定要提高自身的安全意识， 并且严格按照规范的流程进行操作， 进而才能保障过程控制仪表与系统的防爆措施真正发挥应有的意义和作用。在危险场所使用防爆电气产品是否能够确保防爆安全，不仅有赖于设计制造和检验部门提供高防爆安全性的产品，并且也有赖于产品用户部门的安全使用性能质量再好的防爆电气产品如果使用不当。这样不仅不能起到防爆作用，甚至也有可能成为危及安全的可怕杀手。防爆电气产品的安全使用和防爆电气产品安全性能质量具有同等重要的地位防爆电气产品。，

参考文献：

[1]刘巨良.过程控制仪表[M].北京： 化工出版社，2003：59-63.

第8篇：过程控制系统范文

关键词：计算机控制系统；组态软件

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）29-0052-02

1 现代造纸的生产过程

纸在人们的日常生活中必不可少，比如写材料写报告要用到纸；学生学习要看书要写字也要用到纸；产品的包装要用到纸；广告要用到纸等等。那么现代造纸的生产过程是怎样呢？它一般可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤。

1.1 制浆的过程

造纸首先要进行制浆，因为木材由纤维素和木素相间形成的，在结构上，木材就像钢筋混凝土一样，木素就像水泥，所以木材由较多的“钢筋”和较少的“水泥”组成。制浆的生产目的就是把“钢筋”纤维分离出来用于造纸。制浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。化学制浆过程就是保留原料中的纤维素，适当地保留半纤维素和尽可能的除去木素，例如硫酸盐法蒸煮，化学品用于溶解木素，然后把木素通过筛选机从浆料中分离，经洗选之后，脱除未漂浆残余木素的25%～40%，送入漂白工序，去除制浆中有色物质，或改变其化学组分使之脱色，且进一步去除木素或其他不纯物，以提高纸浆的白度和白度的稳定性，满足生产的纸或高纯度精制浆的要求。经漂白之后生产出符合要求的纸浆。

1.2 调制过程

纸浆由制浆车间送到抄纸车间时，大多数都不能直接用于抄纸，而且为了使成纸能具有某些特性，还必须由其它浆厂购入某些具有不同特性的制浆。另外人们还需添加燃料和添加剂来获得所需的颜色和物理性能，所以需要对纸浆进行调制。纸浆的调制过程主要是散浆、打浆和加胶与充填，它影响纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短。

1.3 抄造过程

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、烘干而制成纸张。所以抄纸过程的流程为：

纸料的筛选网部压榨部压光卷纸裁切选别包装

2 计算机控制系统的设计

基于组态软件的造纸过程的计算机控制系统的设计主要包括计算机控制算法、计算机控制系统结构、监控组态软件的设计过程。

2.1 计算机控制算法

对造纸过程的生产过程的控制算法采用PID控制算法，P表示比例算法，能较快地克服扰动的影响，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值；I表示积分算法，积分能在比例的基础上消除余差；D表示微分算法，微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分参与控制，能显著提高系统的动态性能指标。考虑到比例微分积分环节的作用，计算机的控制算法采用增量式PID控制算法。

得到控制器的第K-1个采样时刻的输出值：

Uk-1=Kp[ek-1+■■ej+Td■]

将第K个采样时刻的输出值与K-1个时刻的输出值相减，就得到增量式PID控制器算法公式：

？驻Uk=Uk-Uk-1=Kp[ek-ek-1+■ek+Td■]

=Kp（1+■+■）ek-Kp（1+■）ek-1+Kp■ek-2

=Aek-Bek-1+Cek-2

其中：

A=Kp（1+■+■）e

B=Kp（1+■）

C=Kp■

它的部分程序如下：

2.2 计算机控制系统结构

在对抄纸过程的计算机控制系统中，FX系列的PLC控制器作为下层控制主站和从站，从站分别对不同的生产过程参数实现控制，主站接收从站送来的生产过程参数，对它的各个从站进行协调管理控制。根据造纸过程的生产工艺过程，整个系统是由5个S7-400过程控制站、8个S7-300过程控制从站、6个操作员站和1个监控作用的工程师站组成的集散控制系统。整个控制系统的主干网络采用ProfiBus网络，各从站与主站之间通过专用的屏蔽双绞线连接，利用西门子公司ProfiBus现场总线中的DP技术进行数据通信，并把现场将要采集的各传感器的控制信号就近接入ProfiBus DP主从站，这样不但可以最大限度地减少现场接线工作，而且因为走线距离短，可以减少信号衰减个各种干扰对信号的影响。

操作员站和工程师站作为上位机也挂接到ProfiBus 网络上，它们主要接收所有主站输送的生产过程参数，并对全厂的生产过程参数进行分析，挖掘信息，根据市场情况对每个主站实现控制。采用S7协议，另外，它们还可以同以太网进行通信，采用工业标准的TCP/IP通信协议及接口，通过交换机可与局域网或广域网进行通信。计算机系统结构图如图1所示：

2.3 监控组态软件的设计过程

监控组态软件是面向监控和数据采集的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。它不仅可以解决人机图形界面问题，而且能支持各种工控设备和常见的通信协议，提供分布式数据管理和网络功能，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。组态软件的设计步骤如下：

①首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控制对象的特征，明确技术要求。然后在此基础上进行工程的整体规划。

②将所有I/O点的参数收集齐全，并填写表格，以备在监控组态软件和PLC组态时使用。同时还要弄清所使用的I/O设备的生产商、种类、型号，使用的通信接口类型，采用的通信协议，以便在定义I/O设备时作出准确的选择。

③按照第二步建立的表格，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。并将实时数据库变量与I/O点一一对应，即定义数据连接。

④根据工艺过程进行画面设计，画面设计分为画面建立、画面编辑和动画编辑与链接。画面可以根据实际需要编辑制作，也可以利用组态软件提供的绘图工具进行画面的编辑制作，还可以通过程序命令即脚本程序来实现，本文采用WINCC组态软件，可以利用组态软件提供的绘图工具进行画面的编辑制作。

⑤将操作画面中图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系，规定动画属性。

⑥程序编写好后，进行在线调试，调试成功后，再连接外部设备，观看运行情况，反复调试，直到符合要求。

3 结 语

基于组态软件的造纸过程的计算机控制系统能够在计算机的显示器上动态的显示每一部分的生产情况和生产参数，并能够对生产数据进行存储和打印，这就使工人对生产过程有个动态的了解，更方便工作人员对造纸过程的控制。

参考文献：

[1] 郑文波.控制网络技术[M].北京：清华大学出版社，2001.

[2] 黄道.化工企业工程[M].北京：中国经济出版社，1999.

第9篇：过程控制系统范文

【关键词】过程控制；PROFIBUS；现场总线

一、实验系统的意义及国内外现状分析

现场总线是一种工业数据总线，它是自动化领域中计算机通信系统最底层的低成本网络。相对于传统的自动化控制系统，现场总线控制系统（Fieldbus Control System）有以下几个优点：开放式、互操作性、互换性、可集成性；数字化的信号传输；可靠性高、可维护性好；降低系统成本另外，还可以减少厂房面积、节省投资等等。现场总线的出现使传统的自动化系统产生了革命性变革。它改变了传统的信息交换方式、信号调制和系统结构，改变了传统的自动化功能概念和结构形式，也改变了系统的设计和调试方式。

据不完全统计，目前世界上出现过的现场总线约有40多种。经过多年的竞争和完善，现在较有生命力的有10多种，并仍处于激烈的市场竞争中。目前主要得到应用的一些现场总线包括：FF现场总线、PROFIBUS现场总线、CAN、WorldFIP、Interbus、ControlNet、DeviceNet、CC-Link等。到目前为止，还没有一种现场总线能覆盖所有的应用面，因此，多种总线并存的局面还可能存在相当长的时间。

其中，PROFIBUS是过程现场总线（Process-Field Bus）的缩写。1991年，PROFIBUS成为德国国家标准DIN 19245，1996年6月成为欧洲标准EN 10170，1999年加入IEC 61158协议。PROFIBUS协议根据ISO 74898国际标准，以开放系统互连ISO/OSI为参考模型。A3000高级过程控制实验系统独创现场系统概念，而不是对象系统。现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器（包括变频器及移相调压器）、以及半模拟屏，从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。OPC是OLE for Process Control的缩写（OLE对象链接和嵌入式）。它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁，是把OLE用于工业控制领域。OPC规范提供了两套标准接口：Custom标准接口，OLE自动化标准接口。通常在系统设计中采用OLE自动化标准接口。

本课题是结合A3000实验装置并基于现场总线中PROFIBUS-DP协议的控制系统。通过该设计，加深对PROFIBUS-DP协议的理解并掌握其应用以及组态控制的实现。

二、实验系统的研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

（一）研究目标

利用现场总线技术和OPC技术，实现对过程实验装置的控制，开发出基于PROFIBUS-DP变频器网络控制系统。利用SIMATIC S7系统中PROFIBUS-DP实现对实验室的A3000实验装置，实现对液位、流量、温度、压力的过程控制。基于OPC技术建立MATLAB与STEP7的通信，实现在MATLAB环境下对A3000过程实验装置进行液位特性测试，编写PID控制算法进行控制。

（二）研究内容

①在掌握PROFIBUS-DP协议的原理、结构和总线存取控制技术的基础上，利用西门子Simatic PCS7和STEP7软件对变频器、ET200S输入输出模块进行设备硬件组态，实现对A3000过程控制实验装置的数据采集与基本控制。

②结合OPC技术，利用STEP7软件实现了OPC Server。

③采用组态王工控软件，组态开发基于PROFIBUS现场总线的A3000过程控制系统，实现对A3000装置液位、流量、温度各参数的单回路、串级和前馈控制方案。

④基于OPC技术建立MATLAB与STEP7的通信，实现在MATLAB环境下对A3000过程实验装置进行液位特性测试，编写PID控制算法进行控制。

（三）拟解决的关键问题

1.利用SIMATIC S7系统对PROFIBUS-DP进行组态，以便确定实验装置的信号采集。

2.利用组态王的OPC功能，组态王作为OPC Client访问STEP7软件提供的OPC Server进行数据交换，实现对A3000装置的控制，包括简单、串级、均匀、前馈、比值控制。

3.利用MATLAB的OPC功能函数，编写M文件，建立与STEP7 OPC Server的连接，进行数据通信，实现A3000装置的简单PID控制。

三、课题的研究方法、设计及试验方案，可行性分析

（一）研究方法、设计及试验方案

调研国内外相关资料，研制一套综合A3000过程控制实验装置并基于PROFIBUS-DP的变频器网络控制系统；

利用SIMATIC S7系统对PROFIBUS-DP进行组态，将实验装置的信号采集上来，实现对液位、流量、温度、压力等参数的控制，提供OPC SERVER；

利用组态王软件组态出实验装置的流程图，研究组态出液位、流量、温度、压力控制方案，实现对A3000过程控制实验装置的常规控制组态，包括简单、串级、均匀、前馈、比值控制。

（二）课题可行性分析

目前，在自动控制系统研究和开发中，很多采用Simatic STEP7软件对PROFIBUS-DP现场总线设备进行组态，并提供出OPC数据服务器，具有OPC功能的组态王和MATLAB软件都可以对其进行数据访问，本次设计也采用此设计理念，设计中，运用组态王的OPC功能，以A3000装置为对象，完成单回路的简单PID控制和串级、前馈-反馈等复杂控制，还在MATLAB环境下编写的PID算法控制对象，如果被控对象比较简单，控制效果会良好，如果对象比较复杂效果将会变差，这主要是控制算法的优化和检测值中干扰成分的处理。在此设计中将实时数据采集到MATLAB中进行处理，就可以实现预测控制和系统辨识等分析研究。

四、总结与展望

形成一整套以PROFIBUS-DP为基础的实验室A3000实验装置，以实现对液位、流量、温度、压力的过程控制。

参考文献

[1]齐宏，冼建生.计算机仿真、仿真实验和网络实验室[J].技术应用，2004（12上）.

[2]张祖鹰.浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践[J].商场现代化，2007，7（下旬刊）.

[3]汪诗林，吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学，2000（2）：331.

[4]黄慕雄.高校教学型仿真实验室建设的现状与建议[J].电化教育研究，2005（9）.