延长油田股份有限公司靖边采油厂十一号联合站油田监控系 统毕业设计.doc

第一章 概 述1.1课题概述本课题来源于延长油田股份有限公司靖边采油厂十一号联合站油田监控系统的研究项目，目的是通过对该站监控系统的可靠性研究，确保监控系统正常工作,保证原油平稳集输和安全生产，有效控制生产技术指标，减轻工人劳动强度,提高工人的工作效率和安全系数使联合站的自动化水平得到较大提高，达到良好的经济效益和社会意义。1.2课题背景 随着我国加入WTO组织，中国能源市场的竞争将日趋激烈，油田企业要适应这种变化，除不断提高原油产量外，加快生产管理自动化和安全监控设备的建设，也是提高竞争力的有效手段。在油田地面工程，特别是具有综合处理能力的联合站原油生产，油、气、水处理、原油集输装置技术改造相比一般总是相对滞后，如生产过程参数的监测和生产过程控制装置技术陈旧，设备老化等诸多影响安全生产的问题都亟待解决。我国油田采油厂联合站大多是在70年代所建，因为当时原油产量低，集输处理量小，靠人工测量、手动操作即可完成。但是随着生产规模的扩大、原油产量的提高，使联合站的集输处理量不断增加，原有工艺和系统出现了很多问题。由于监测参数量多，靠人工检测化验数据误差大，计量原油不准确，人工检测储油罐液面、油水界面不精确;控制系统落后、安全性低等。这些因素给联合站生产操作和管理带来很大困难。日前，国内一些油田地面联合站都作了较大的技术改造，以适应安全生产和现代化管理的要求。如新疆塔里木油田三塘湖联合站，建立了生产过程监控系统，站内控制室将全站工艺流程、生产参数等统一监控，减少了安全隐患，减少了每天上岗操作工人的数量，减轻了工人劳动强度，提高了生产率。但是国内大多数中小油田联合站依然没有建立生产监控系统，检测方式落后，控制系统采用气动仪表甚至是手动控制。因此，研制开发油田企业的生产过程实时监控系统，对生产装置的关键回路及主要工艺参数进行实时采集和动态跟踪监视，同时将生产过程系统与管理系统紧密结合起来，实现生产过程实时信息与管理信息的集成，为管理决策层提供可靠的决策依据，具有很大的实际意义和明显的经济效益。第二章 国内外油田集输联合展监控系统研究现状2.1国外研究现状国外油田自动化监控工作起步较早.早在五十年代，美国海湾公司就建成了第一套自动化监控输送系统（Ledge Automatic Control Transmission System，简称LACT）装置，解决了原油的自动收集、处理、计量和输送问题。六十年代，Arco油气公司的Iatan East Howard油田将PLC（可编程序逻辑控制器）用于注水控制，并很快发展到报警、泵控、橇装试井装置等其它领域。国外油田在二十世纪八十年代就达到了分布式监控阶段。目前国外油田更是建立了从原油生产、储存、销售全面监控的自动化系统，将自动化系统上升到了现代管理的高度。目前国外油田更是建立了从原油开采、存储、加工、销售全面监控的自动化系统，将自动化监控系统上升到了现代管理的高度。如：英国石油公司建立的自动化监控系统可以根据监测到的地质情况自动控制油井的产量，保证地层原油达到最大采收率。美国LUFKIN公司最近推出的PRC油井自动控制系统功能齐全，完全能够满足对油田抽油机井进行全方位测控的需要。而且，美国油田甚至将原油销售过程中温度影响体积导致的销售差额都考虑、设置到自动化管理系统中，代表了当前世界的最高水平。2.2 国内研究现状国内油田联合站在监控系统领域起步较晚，初期发展比较缓慢.。九十年代以来在长输管道方面、西部油田、海洋采油平台引进了一些比较先进的自动化设备和技术，在经过近十年的发展应用后也达到了集中分布式监控阶段，正向着网络化、智能化的现代企业自动化方向发展。新疆彩南油田是我国投入开发的第一个百万吨级自动化沙漠整装油田，它位于新疆准噶尔盆地东部，自然条件极为恶劣。该油田建成一个两级SCADA计算机监控系统。系统硬件全部采用贝克公司（美国BAKER CAC）的产品。实现了采油井、采注计量站定时巡检、自动倒井计量、集中处理站数据监控、油气采集、信息采集及处理的全面自动化。被誉为“世界一流，国内领先”，是陆上油田开发的典范”，效益好、成本低的“高效开发油气田”。吐哈油田从1992年开始相继建立了鄯善、温吉桑、丘陵三大主力油田的自动化监控系统。该系统配套油藏工程、采油工程、油气集输工程、轻烃回收工程和水、电、通信、公路、消防等工程，系统复杂，功能齐全，在国内陆上油田尚无先例。该油田地处人口稀少，环境恶劣，且系统的测控点多而分散，覆盖区域广，工艺过程参数的多样性且不稳定，形成的控制子系统多，为此在油气水集中处理的联合站采用大型TDC-3000或大型PLC（可编程序逻辑控制器）集散控制系统，与分散的井站采用RTU“三遥”的远程终端装置构成分布式数据采集和就地控制的方法，通过无线或有线传输的结合融于NOVELL网中，而形成一体的合成系统。系统内连接着27家国内外厂商的一万多台智能仪表，实现了井口计配站无人值守，自动监视生产状态并报警。该系统目前运行安全可靠，年稳产原油300万吨，日处理天然气210万立方米，日产轻烃660吨，日产干气160万立方米，日注水22万立方米，日处理污水0.6万立方米，这些均由自动化系统控管，实现了产量连续三年翻番。该项自动化工程投资3200万元，创效益2.9亿元，其投入产出比为19，并锻炼出一支高水平的自动化开发应用队伍，被中国石油天然气总公司列为新技术推广示范工程。虽然近年来，自动化监控技术早己不再局限于管道和海上平台，而是开始迅速向陆上石油生产业延伸，但目前在全国油田范围内，安装了此类自动化设备进行油田生产自动化监控的井、站仍不到5%。就现有的种种监控系统来看，它们分别使用了不同的仪表检测现场数据；硬件部分则有的全部采用国外的成套产品，有的利用不同型号的单片机或PC机及多种模块芯片组装而成；上位机的HMI管理系统就更是通过各种应用软件编写实现，完成各自所需的监视管理功能。但它们也或多或少存在着诸如对生产过程和设备状态参数的选择不合理；检测方法误差严重，检测次数少，不利于及时发现现场设备存在的问题；下位机采集速度慢，达不到实时要求；上位机分析处理手段欠缺，很多情况下，不能对数据进行局部细微的分析，难以让工程技术人员准确的掌握第一手资料。从国内油田监控系统的发展过程和今后的发展趋势来看，远程监控技术越来越多的应用到油田监控系统当中，而且必将向油田的网络化和数字化方向发展。第三章 十一号联合站监控系统简介3.1十一号联合站工艺流程十一号联合站主要完成油气生产过程中原油及天然气的收集和输送任务，是油气生产的关键过程。十一号联合站的主要工艺流程包括有来车卸油、管输进站、油气分离、原油沉降脱水、存储和汽车拉油外销等。联合站内设有卸油鹤位和两个装车鹤位，同时配备有2400m3/d注水能力和2800m3/d的污水处理能力。现在油站正在逐步发展，各方面逐渐趋于成熟。下图3-1为十一号联合站主要工艺流程简图。油田生产管理运作情况描述： 图3-1 十一号联合站的工艺流程简图3.1.1 十一号联合站原油生产工艺流程分析计量站来油首先经过换热器进行加热，经过加热以后进入油气分离器，油气分离器可以将原油进行油、气、水三相分离。分离出来的天然气经过天然气分离器与天然气分水器进入锅炉房或供生活用气，或者经过放空管被排放出去。从油气分离器出来的原油进入到沉降罐，再一次进行油水分离。经过这次沉降，进入到净化罐进行原油净化，便可以进行原油外销。另外还有汽车拉油到卸油池，在经过卸油罐进入到进站管线。图3-1-1是十一号联合站的工艺流程图。图3-1-1十一号联合站工艺流程图3.1.2 十一号联合站水流工艺分析水流工艺在联合站正常生产中起着重要的作用。从下图3-1-2中，我们可以了解到水路图中包括有注水泵房、锅炉间、水处理间。污水池中的污水经过污水回收泵进入到污水缓冲罐，经过提升泵提升后进入注水罐，最后进入到注水泵房中通过注水泵注入注水井中。在水处理间中将水进行软化处理后进入锅炉进行加热。锅炉中经过加热以后的水是用来加热原油的，即要进入换热器。消防水罐中的水是在出现火灾时用来灭火的。十一号联合站的水流工艺如下图3-1-2所示。图3-1-2十一号联合站水路图3.2 十一号联合站监控系统简介十一号联合站自动监控系统采用PLC(可编程逻辑控制器),实现站内的工艺流程监控，保障工艺流程的安全，可靠，平稳的运行，实现工艺系统参数的显示，数据处理，报警和数据归档。控制室设在仪表间，全站的仪表信号全部引到控制室。监控系统是由硬件和软件两大部分组成的。如下图3-2所示。图3-2监控系统组成结构图3.2.1系统硬件介绍 （1）系统硬件介绍十一号油田联合站控制系统采用2台工控机(IPC)作上位机,1台可编程控制器S7-300（PLC）作为下位机，构成IPC+PLC+Profibus的集散控制系统，实现了油田联合站生产过程中各工艺参数的自动检测与控制。综合考虑控制要求的指标，系统可靠性、安全性、扩展性，以及系统的性能价格比，还有系统应具有一定的先进性，进行系统硬件的选择与配置。根据十一号联合站的工艺特点和工艺设备的技术要求，系统的整体设计分为显示器、工控机、PLC、模拟量与数字量输入输出模块。系统的通讯连接采用Profibus总线与MPI通讯协议将系统有机地结合在一起，使系统具有充分的开放性、准确性，同时保障了系统具有较先进的监测、控制水平。本次监控系统的I/O点数统计如表3-2-1所示：信号类别监测控制顺控安全机泵运行总计自动手动输入信号AI420mA两线制4444DI无源触点22输出信号AO420mA22DO继电器触点220V AC/10A1515CIORS185（MODBUS）表3-2-1 十一号联合站监控系统I/O变量表监控系统的硬件设备如表3-2-2所示：序号名称型号技术要求数量1工控机主机研华IPC610IPC-610H/PCA-60006LV/P4、2.4G512M/80G/1.44M/52X2台2三星显示器22寸CRT22寸三星显示器2台3彩色打印机HP-5100SE彩色喷墨打印机1台4CPUCPU 313C-2 DP16个数字量输入(均可用于报警处理)和16个数字量输出1块5模拟量输入模块西门子SM33116路模拟量输入5块6模拟量输入输出模块西门子SM3341块7数字量输入模块西门子SM3211块8数字量输出模块西门子SM3221块9可编程逻辑控制器PLC S7-3001块10网卡CP5611网卡2块表3-2-2联合站监控系统设备清单十一号联合站监控系统硬件配置如下图3-2-1所示。CRT三星显示器CRT三星显示器研华工控机IPC-610H研华工控机IPC-610HUPS电源CP5611CP5611PLCS7-300CPU313C2DPSM331SM331SM331SM331SM331SM334SM321SM322HP-5100SE打印机PROFIBUS总线图3-2-1十一号监控系统硬件配置图（2）系统硬件功能简介研华工控机简介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：64 KB 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。7.PLC S7300可编程逻辑控制器S7-300/300C系列CPU单元S7-300模块化微型PLC系统，满足中、小规模的性能要求,各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务,简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活,方便用户和简易的无风扇设计。当控制任务增加时，可自由扩展大量的集成功能，使它功能非常强劲。SIPLUS S7-300用于恶劣环境条件下的PLC扩展温度范围从-25°C到+70°C，适用于特殊的环境(污染空气中使用)，允许短时冷凝以及短时机械负载的增加。S7-300采用经过认证的PLC技术易于操作、编程、维护和服务,特别适用于汽车工业、环境技术、采矿、化工厂、生产技术以及食品加工等领域 低成本的解决方案。3.2.2系统软件介绍一个监控系统的监控软件的好坏，直接影响到整个监控系统的应用水平。而从应用的角度，评价一个监控软件的标准大致有以下几个方面：(1) 功能完善。监控软件是整个油田监控系统(包括所有设备)功能的集中和最后反映，一个符合具体需求且功能完善的监控软件能使监控系统的使用效果得到最大程度的发挥。 (2) 运行稳定可靠。对监控系统而言，要保证其数据的实时性和连续完整，就必须保证监控软件连续稳定正常地运行。 (3) 界面友好。操作人员和监控系统的交互是通过监控软件的界面进行的，能否把各种采集数据及控制按钮与生产工艺在界面上合理安排、能否使软件的各种功能操作简易明了十分重要。一个界面友好的软件将缩短操作员培训时间、提高操作效率和舒适程度、减少操作出错的可能。 (4) 实时性好。监控软件能不能在尽量短的时间内反映所有被测参量数值发生的变化及执行要求的操作，对监控系统来说是一个重要方面。 (5) 通用性好。为了便于以后的维护和更新中心站的设备，监控软件必须在一些主流操作系统下都能顺利安装和运行，对计算机硬件没有特殊要求。 (6) 扩展性好。扩展性好包括两个方面的内容：当整个监控系统情况发生变动或容量增加时，监控软件能够在原来的基础上进行扩展；监控软件能够提供标准的数据接口，便于和其它应用程序进行数据交换。3.3 组态王6.53介绍基于对系统软件设计要求的分析，本系统软件设计采用了北京亚控自动化科技有限公司的组态王Kingview6.53组态软件完成油田生产安全监控软件设计。下面简单介绍一下组态王6.53。(1) 组态王6.53软件包组态王6.53软件包由工程管理器ProjManager、工程浏览器TouchExplorer、画面开发系统TouchMak（内嵌于工程浏览器）和运行系统TouchVew四部分组成。工程管理器：ProjManager用于新工程的创建和已有工程的管理，是计算机内所有应用工程的统一管理环境，用于新工程的创建与删除，并能对已有工程进行搜索、备份及有效恢复，实现数据词典的导入与导出等功能。工程浏览器：TouchExplorer是应用工程的设计管理配置环境，进行应用工程的程序语言的设计、变量定义管理、连接设备的配置、开放式接口的配置、系统参数的配置、WEB发布等。画面开发系统：TouchMak是应用工程的开发环境，用于完成画面设计、动画连接、程序编写等工作。它具有先进完善的图形生成功能；数据词典提供多种数据类型，能合理地提取控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录等功能简捷操作。运行系统：TouchVew是组态王6.53软件的实时运行环境，开发的画面只有在此运行才能实时反映现场的运行情况。它负责从控制设备中采集数据、操作记录、趋势曲线等监视、存储功能，并按实际需要记录到历史数据库。（2）组态王与下位机的通讯组态王把每一台与之通讯的设备（硬件或软件）看作是外部设备，目前能连接PLC、智能仪表、板卡、模块、变频器等几百种外部设备，为实现和外部设备的通讯，组态王内置了大量设备的驱动作为组态王与外部设备的通讯接口，在开发过程中只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”窗口完成连接工程。在运行期间，组态王就可通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据指令。每一个驱动就是一个COM对象，这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，既保证了运行的高效率，又使系统有很强的扩展性。组态王和下位机的通讯如图3-3所示。图3-3组态王与下位机的通讯(3) 组态王6.53功能简介1.基本人机界面功能组态王作为一种应用软件，有很好的人机界而，为用户提供了丰富的快速应用工具，便利的集成开发环境。2.强大通讯功能“组态王”把每一台与之通讯的设备看作是外部设备，目前能连接PLC、智能仪表、板卡、模块、变频器等几百种外部设备，为实现和外部设备的通讯，组态王内置了大量设备的驱动作为组态王与外部设备的通讯接口。组态王的大部分驱动程序采用组件(COM)技术，这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，即保证了运行系统的高效率，也使系统有很强的扩展性。组态王与I/O设备之间的数据交换采用以下五种方式：串行通讯方式、DDE方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口卡方式。3.高效的数据采集组态王对通讯程序做了多种优化处理，尽量使通讯瓶颈对系统的影响最小，同时保证数据传递的及时和准确。优化措施包括: 需求驱动的通讯方式组态王对全部通讯过程采取动态管理的方法，只有在数据被上位机需要时进行采集。对于那些暂时不需要更新的数据则尽可能减少通讯。大大缓解速率慢的矛盾。 需求合并组态王把对一个设备的多种请求(动画显示、历史数据记录、报表生成等)尽可能的合并，一次采集将满足多个功能模块的需求。 打包处理大多数的下位机都支持多个数据一次采集完成。组态王充分利用了这个特性，对于提供这种通讯功能的下位机，组态王将尽可能地把需要采集的变量进行优化组合，在一次采集过程中得到大量有效数据，有效减少了通讯的次数。4.故障诊断与恢复在工业现场中，由于通讯故障而引起的损失可能是非常巨大的，为了将这种损失降为最小，组态王精心优化了通讯故障的诊断机制，可以在极短的时间(12个采集周期)内报告故障的发生，并诊断出出现故障的下位机，非常有助于现场工程师及时排除险情。组态王的自动恢复功能是指：当上位机被更换或恢复运行后，不需要现场工程师对软件系统作任何干预，组态王通过短时间的尝试后，可以自动恢复与下位机的通讯。自动恢复功能对于保障系统可靠运行是非常必要的。当一台下位机发生故障时，组态王会自动优化通讯链，使与其下位机之间的通讯几乎不受影响，保证了通讯的高效率。5.先进的报警和事件管理完善的“监控和数据采集系统”应当能检测到非正常状态的发生，并将报警信息、按照正确的顺序登录到数据库，并且不能丢失任何数据，以便事后对它进行分析。组态王是通过报警和事件这两种情形通知操作人员过程的活动情况。组态王的事件驱动报警方式和紧凑高效的结构使得报警信息可以被完整地记录，即使突然发生大量的报警也不会遗漏。报警是过程状态出现问题时发生的警告，同时要求操作人员快速做出响应。组态王报警系统具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点，提供多种报警管理功能，包括：基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、新增死区和延时概念等功能，以及通过网络的过程报警管理。6.广泛的数据获取和处理一般地，工业现场的设备构成的控制网络负责完成自动控制的功能，保证工厂的运行，但它难于让工厂操作和管理人员看到生产过程的实际运行状况。组态王能够将数据从不同的数据源取过来，并直观、形象地显示出来，供操作和管理人员操作和分析。在组态王的开放结构中，系统可以与广泛的数据源交换数据，如ODBC数据库，OPC服务器，动态数据交换(DDE),ActiveX控件等，同时可以将数据以趋势、报表等形式显示出来。7.强大的网络和冗余功能组态王基于网络的概念，可运行在基于TCP / IP网络协议的网上，使用户能够实现上、下位机以及更高层次的厂级连网。另外，随着网络的无限蔓延，组态王每一台数据采集站从工业现场采集的数据，可以被网络上的所有其他站点直接访问，使数据在任何时间、任何地点畅通无阻。同时支持分布式网络报警、分布式历史数据库等，功能强大，稳定可靠。组态王的网络是一种基于分布式处理的柔性结构。在一个分布的系统上，可以将整个应用程序分配给多个服务器，可以提高项口的整体容量并改善系统的性能。在单主机、单网络或单设备系统中，机器或设备出现检修或故障时，整个系统都将停止运行，给生产造成损失。组态王充分考虑到现场的各种需要，提供多重冗余手段，用户可自由选择多重冗余方式来构造自己的可靠系统。组态王提供五种冗余方式：通讯冗余、I/O设备冗余、计算机冗余、系统冗余和网络冗余。3.3用组态王建立应用工程的一般过程通常情况下，建立一个应用工程大致可以分为以下几个步骤：第一步：创建新工程为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。第二步：定义硬件设备并添加工程变量添加工程需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和I/O变量。第三步：制作图形画面并定义动画连接按照实际与工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。第四步：编写命令语言通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。第五步：进行运行系统的配置对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必要准备工作。第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完毕了。3.3.1建立一个新工程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5.1所示：图3-3-1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3-3-2所示。图3-3-2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3-3-3：图3-3-3 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3-3-4，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3-3-4 新建工程向导之三单击“完成”完成工程的建立。3.3.2 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3-3-5所示图3-3-5 新画面的建立新画面的属性设置如下：画面名称：11号联合站工艺流程图对应文件：pic0001.pic（自动生成的或者可以根据自己需要来定义）注释：11号联合站监控中心主画面画面风格：覆盖式画面位置：左边：0 顶边：0 显示宽度：1024 显示高度：666 画面宽度：1024 画面高度：666标题杆：无效大小可变：有效在对话框中打击“确定” TouchExploer按照指定的风格产生一幅名为“11号联合站工艺流程图”的画面。（2）使用工具箱接下来要在此画面中绘制各种图素。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3-3-6所示：在工具箱中单击文本工具，在上面输入：11号联合站工艺流程图。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兰。 图3-3-6 工具箱 图3-3-7 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3-3-8所示。图3-3-8图库管理器示意图图库中有大量现成可以使用的设备仪器，根据自己工程的需要从图库管理器中选择所需的图库精灵。图库精灵的大小可以直接利用鼠标改变。另外可以将图库精灵转换成普通元素，将不同的图库精灵组合成自己工程所需的元素，转换成普通元素后的图素可以改变其某种属性，比如，颜色、大小、位置等。利用以上所介绍方法最后生成11号联合站工艺流程图如图3-3-9所示。图3-3-9 十一号联合站工艺流程图用同样的方法画出11号联合站水路图如图3-4-1所示：图3-4-1 十一号联合站水路图3.3.3 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3-4-2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3-4-3所示。图3-4-2 设备配置向导1图3-4-3 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3-4-5所示。图3-4-5 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3-4-6所示。图3-4-6 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3-4-7图3-4-7 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3-4-8所示。图3-4-8 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