化纤生产过程监控系统上位机监控子系统(附件)
根据企业生产流程，利用PLC和WINCC设计了化纤生产监控系统中的上位机子系统。论文首先分析了化纤生产监控系统的主要功能和控制要求，提出了上位机子系统的具体设计方案并完成了硬件部分配置。在此基础上，设计了PLC控制程序，实现了A2储槽高低料位报警、搅拌电机定时运行、电磁阀手自动模式切换等功能；同时组态了WINCC监控界面，实现了参数预置、工作模式切换、现场运行参数显示、故障报警信息的显示等功能以及生产过程的实时监控，完成了设计任务要求。关键词 化纤生产，PLC控制，WINCC监控目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 化纤生产过程监控系统介绍 1
2 方案设计 2
2.1 控制方式选择 2
2.2 组态软件选择 3
2.3 设计内容与步骤 4
3 PLC控制系统设计 5
3.1 系统结构与控制要求 5
3.2 PLC硬件配置 5
3.3 基于 PLC 的网络通讯结构的设计 8
3.4 PLC控制程序设计 9
4 监控界面设计 16
4.1 创建项目 16
4.2 登录界面设计 17
4.3 上位机界面设计 19
4.4 原料处理与溶胀界面设计 21
4.5 原料溶解界面设计 22
4.6 溶剂回收界面设计 23
5 通讯与仿真调试 24
5.1 连接通讯 24
5.2 仿真准备 26
5.3 仿真具体过程 28
5.4 问题解决 31
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
1 绪论
1.1 选题的背景及意义
化学纤维的理论基础是现代科学和研究高分子科学的重要组成部分；化学纤维形态、结构和性能上的特点使其成为用途广泛的服用和产业用材料；随着世界人口的增长和纤维用途的不断发展，化学纤维的需求日益增长，应用范围也日益广泛。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
1 绪论
1.1 选题的背景及意义
化学纤维的理论基础是现代科学和研究高分子科学的重要组成部分；化学纤维形态、结构和性能上的特点使其成为用途广泛的服用和产业用材料；随着世界人口的增长和纤维用途的不断发展，化学纤维的需求日益增长，应用范围也日益广泛。
纤维是人类保暖御寒所不可缺少的材料。随着用途的不断开发，化学纤维已不仅是解决人类穿衣的主要原料，而且在农业、工业、交通、水利、建筑、航空航天、环保、医疗卫生、体育、防护以及国防军工等领域都有重要的用途，已经成为经济建设、国防建设所不可缺少的重要材料。
虽然化学纤维科学技术的研究已经取得了很大的成就，但是仍存在许多比较突出的问题，这些问题亟待解决。首先国内许多企业没有形成比较大的生产规模，没有采取国际领先的生产技术，这不仅严重的制约了企业的自身发展，还导致我国的化纤成品在全球市场上的竞争力下降。其次，我国化纤生产开发能力较弱，生产的产品较为单一，缺乏更多的创新去打开市场[1]。
1.2 化纤生产过程监控系统介绍
分布式化纤生产过程监控，系统包括原料处理与溶胀子系统、原料溶解子系统、溶剂回收子系统、上位机子系统四个部分。
原料处理与溶胀子系统包括碎料机部分和溶胀釜部分，碎料机现场手工控制，溶胀釜下方的排空阀门由人工操作，主要涉及原料破碎、计量与配比、溶胀等控制。原料溶解子系统包括溶解釜部分，本子系统主要涉及溶解釜、缓冲槽、中间槽、过滤器的温度与液位以及料液输送控制。溶剂回收子系统包括溶剂回收装置，本子系统主要涉及多效蒸发器、滤液储槽、溶剂接收槽的温度、浓度、PH值及相关料液的输送控
制。上位机子系统主要涉及工艺界面设计、参数预置、工作模式切换、现场运行参数
显示、故障报警信息的显示与处理等。主要控制流程如下图所示：
图1-1 控制流程图
通过这一控制流程，分布式化纤生产过程监控系统主要实现纤丝生产过程实时监控、参数预置、工作模式切换、现场运行参数显示、故障报警信息的显示与处理等功能，保证了化纤生产过程的安全运行。
2 方案设计
2.1 控制方式选择
通过查阅资料，发现智能控制在化纤生产过程监控系统中的运用已经有很多。早期，继电器—接触器控制系统多为控制系统所采用，但是随着电子科学技术的快速发展、控制要求的不断提高，继电器—接触器控制系统已不能满足现代化纤生产过程监控系统的控制要求，因而被逐渐淘汰，取而代之的是PLC系统、现场总线控制系统、DCS系统等控制方法。
（1）DCS系统。DCS系统即集散控制系统，又称为分布式计算机控制系统，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术等相互渗透形成的。由计算机和现场终端组成，通过网络将现场控制站、检测站和操作站、控制站等连接起来，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各类生产过程，可提高生产自动化水平和管理水平。其主要特点如下：采用分级分布式控制，减少了系统的信息传输量，使系统应用程序比较简单。真正实现了分散控制，使系统的危险性分散，可靠性提高。扩展能力较强。软硬件资源丰富，可适应各种要求。实时性好，响应快[2]。
（2）现场总线控制系统。现场总线控制系统是由DCS和PLC发展而来的，是基于现场总线的自动控制系统。该系统按照公开、规范的通信协议在智能设备之间，以及智能设备与计算机之间进行数据传输和交换，从而实现控制与管理一体化的自动控制系统，其优点：可以用计算机丰富的软件、硬件资源。响应快，实时性好。通信协议公开，不同产品可互连[3]。
（3）PLC系统。PLC是可编程逻辑控制器的简称，用它作为处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为其上位机，通过网络连接PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：编程方便，开发周期短，维护容易。通用性强，使用方便。控制功能强。模块化结构，扩展能力强[4]。
因为此化纤生产过程监控系统主要涉及原料破碎、计量与配比、溶胀控制，溶解釜、缓冲槽、中间槽、过滤器的温度与液位以及料液输送控制，多效蒸发器、滤液储槽、溶剂接收槽的温度、浓度、PH值及相关料液的输送控制，鉴于PLC拥有通用性良好、可靠性高、编程控制快捷便利、安装较为简单等优点，本次设计我选择了基于PLC的化纤生产过程监控系统设计。
PLC是可编程逻辑控制器的简称，它是最近几十年伴随着工业发展、技术进步产生的新兴产物，到如今他已经是当代工业自动化的重要支柱之一。PLC已经广泛地应用在各种自动化生产控制系统中，同时PLC也越来越多的应用到家庭自动化设备中。PLC以一种循环扫描工作方式工作，以一次扫描所用的时间为一个工作周期。CPU工作时按顺序从第一条指令开始一条一条地执行程序直到结束，结束时完成一个周期，然后从头开始新一个周期的扫描工作[5]。总的来说PLC就是一直这样循环扫描工作的。下位机软件设计中最重要的是PLC控制器的程序设计。因为PLC内部存在为数不少的存储器和定时计数器等元器件，利用它们可以进行各种逻辑编程且它的各种输
1 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 化纤生产过程监控系统介绍 1
2 方案设计 2
2.1 控制方式选择 2
2.2 组态软件选择 3
2.3 设计内容与步骤 4
3 PLC控制系统设计 5
3.1 系统结构与控制要求 5
3.2 PLC硬件配置 5
3.3 基于 PLC 的网络通讯结构的设计 8
3.4 PLC控制程序设计 9
4 监控界面设计 16
4.1 创建项目 16
4.2 登录界面设计 17
4.3 上位机界面设计 19
4.4 原料处理与溶胀界面设计 21
4.5 原料溶解界面设计 22
4.6 溶剂回收界面设计 23
5 通讯与仿真调试 24
5.1 连接通讯 24
5.2 仿真准备 26
5.3 仿真具体过程 28
5.4 问题解决 31
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
1 绪论
1.1 选题的背景及意义
化学纤维的理论基础是现代科学和研究高分子科学的重要组成部分；化学纤维形态、结构和性能上的特点使其成为用途广泛的服用和产业用材料；随着世界人口的增长和纤维用途的不断发展，化学纤维的需求日益增长，应用范围也日益广泛。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
1 绪论
1.1 选题的背景及意义
化学纤维的理论基础是现代科学和研究高分子科学的重要组成部分；化学纤维形态、结构和性能上的特点使其成为用途广泛的服用和产业用材料；随着世界人口的增长和纤维用途的不断发展，化学纤维的需求日益增长，应用范围也日益广泛。
纤维是人类保暖御寒所不可缺少的材料。随着用途的不断开发，化学纤维已不仅是解决人类穿衣的主要原料，而且在农业、工业、交通、水利、建筑、航空航天、环保、医疗卫生、体育、防护以及国防军工等领域都有重要的用途，已经成为经济建设、国防建设所不可缺少的重要材料。
虽然化学纤维科学技术的研究已经取得了很大的成就，但是仍存在许多比较突出的问题，这些问题亟待解决。首先国内许多企业没有形成比较大的生产规模，没有采取国际领先的生产技术，这不仅严重的制约了企业的自身发展，还导致我国的化纤成品在全球市场上的竞争力下降。其次，我国化纤生产开发能力较弱，生产的产品较为单一，缺乏更多的创新去打开市场[1]。
1.2 化纤生产过程监控系统介绍
分布式化纤生产过程监控，系统包括原料处理与溶胀子系统、原料溶解子系统、溶剂回收子系统、上位机子系统四个部分。
原料处理与溶胀子系统包括碎料机部分和溶胀釜部分，碎料机现场手工控制，溶胀釜下方的排空阀门由人工操作，主要涉及原料破碎、计量与配比、溶胀等控制。原料溶解子系统包括溶解釜部分，本子系统主要涉及溶解釜、缓冲槽、中间槽、过滤器的温度与液位以及料液输送控制。溶剂回收子系统包括溶剂回收装置，本子系统主要涉及多效蒸发器、滤液储槽、溶剂接收槽的温度、浓度、PH值及相关料液的输送控
制。上位机子系统主要涉及工艺界面设计、参数预置、工作模式切换、现场运行参数
显示、故障报警信息的显示与处理等。主要控制流程如下图所示：
图1-1 控制流程图
通过这一控制流程，分布式化纤生产过程监控系统主要实现纤丝生产过程实时监控、参数预置、工作模式切换、现场运行参数显示、故障报警信息的显示与处理等功能，保证了化纤生产过程的安全运行。
2 方案设计
2.1 控制方式选择
通过查阅资料，发现智能控制在化纤生产过程监控系统中的运用已经有很多。早期，继电器—接触器控制系统多为控制系统所采用，但是随着电子科学技术的快速发展、控制要求的不断提高，继电器—接触器控制系统已不能满足现代化纤生产过程监控系统的控制要求，因而被逐渐淘汰，取而代之的是PLC系统、现场总线控制系统、DCS系统等控制方法。
（1）DCS系统。DCS系统即集散控制系统，又称为分布式计算机控制系统，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术等相互渗透形成的。由计算机和现场终端组成，通过网络将现场控制站、检测站和操作站、控制站等连接起来，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各类生产过程，可提高生产自动化水平和管理水平。其主要特点如下：采用分级分布式控制，减少了系统的信息传输量，使系统应用程序比较简单。真正实现了分散控制，使系统的危险性分散，可靠性提高。扩展能力较强。软硬件资源丰富，可适应各种要求。实时性好，响应快[2]。
（2）现场总线控制系统。现场总线控制系统是由DCS和PLC发展而来的，是基于现场总线的自动控制系统。该系统按照公开、规范的通信协议在智能设备之间，以及智能设备与计算机之间进行数据传输和交换，从而实现控制与管理一体化的自动控制系统，其优点：可以用计算机丰富的软件、硬件资源。响应快，实时性好。通信协议公开，不同产品可互连[3]。
（3）PLC系统。PLC是可编程逻辑控制器的简称，用它作为处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为其上位机，通过网络连接PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：编程方便，开发周期短，维护容易。通用性强，使用方便。控制功能强。模块化结构，扩展能力强[4]。
因为此化纤生产过程监控系统主要涉及原料破碎、计量与配比、溶胀控制，溶解釜、缓冲槽、中间槽、过滤器的温度与液位以及料液输送控制，多效蒸发器、滤液储槽、溶剂接收槽的温度、浓度、PH值及相关料液的输送控制，鉴于PLC拥有通用性良好、可靠性高、编程控制快捷便利、安装较为简单等优点，本次设计我选择了基于PLC的化纤生产过程监控系统设计。
PLC是可编程逻辑控制器的简称，它是最近几十年伴随着工业发展、技术进步产生的新兴产物，到如今他已经是当代工业自动化的重要支柱之一。PLC已经广泛地应用在各种自动化生产控制系统中，同时PLC也越来越多的应用到家庭自动化设备中。PLC以一种循环扫描工作方式工作，以一次扫描所用的时间为一个工作周期。CPU工作时按顺序从第一条指令开始一条一条地执行程序直到结束，结束时完成一个周期，然后从头开始新一个周期的扫描工作[5]。总的来说PLC就是一直这样循环扫描工作的。下位机软件设计中最重要的是PLC控制器的程序设计。因为PLC内部存在为数不少的存储器和定时计数器等元器件，利用它们可以进行各种逻辑编程且它的各种输
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