论文总字数：13430字

摘 要

随着我国经济发展以及科学技术的提升，社会生产力大幅度提升，对我国工业生产要求提出了更高质量的要求，生产方式也日趋复杂。就自动化行业来说，更是对工业控制提出了越来越高的要求，也是顺应党的中国共产党十九大提出的由高速增长经济向高质量发展的转型。

IFIX是GE智能平台提供的自动化硬件和软件解决方案。在工业系统设计中功能强大、人交互性强，易于学习和使用的软件更是备受欢迎。不仅提供了大量动态元素、动画向导等绘图工具等，可以有效解决工业控制软件存在的种种问题，在PLC及PAC在工业领域中的广泛应用。

基于IFIX 油品储运监控系统工艺监控设计具体包括：建立储运系统数据库设计各个油罐的详细参数的监控画面以及巡视图；设计油品温度的实时曲线及历史曲线；设计系统实时报警及历史报警查询。

关键词：iFIX，、油品储运监控系统、工业控制

Abstract

With the development of China's economy and the improvement of science and technology, social productivity has been greatly improved, which puts forward higher quality requirements for China's industrial production, and the mode of production is becoming increasingly complex. As far as the automation industry is concerned, it puts forward higher and higher requirements for industrial control, which is also in line with the transformation from high-speed growth economy to high-quality development proposed by the 19th National Congress of the Communist Party of China.

IFIX is an automation hardware and software solution provided by GE intelligent platform. In the industrial system design, the software with powerful function, strong human interaction and easy to learn and use is more popular. It not only provides a large number of dynamic elements, animation guide and other drawing tools, but also can effectively solve various problems existing in industrial control software, and is widely used in PLC and PAC in the industrial field.

Based on iFix, the process monitoring design of oil storage and transportation monitoring system includes: establishing the database of oil storage and transportation system, designing the monitoring screen and inspection chart of detailed parameters of each oil tank; Design the real-time curve and historical curve of oil temperature; Design system real-time alarm and historical alarm query.

Key words: iFIX, oil storage and transportation monitoring system, industrial control

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 4

1.1 设计背景 4

1.2 课题任务 5

第二章 iFIX3.0的介绍以及学习 6

2.1 组态软件的介绍 6

2.1.1 组态软件的概述 6

2.1.2 组态软件的发展历史、现状及前景 6

2.2 iFIX 组态软件 7

2.2.1 iFIX 简介 7

2.2.2 iFIX 软件结构 7

第三章 软件设计 9

3.1总体设计 9

3.2建立SCADA系统 10

3.3 画面设计 13

3.3.1 巡视图 13

3.3.2 油罐的详细参数 16

3.3.3 工艺流程 17

3.3.4导航条 19

3.3.5标签组 20

3.4 设计历史曲线 20

3.5设计历史报警查询 22

3.6 iFIX的安全 25

第四章 总结与展望 28

4.1总结 28

4.2展望 28

致谢 29

第一章 绪论

1.1 设计背景

随着我国经济发展以及科学技术的提升，社会生产力大幅度提升，对我国工业生产要求提出了更高质量的要求，生产方式也日趋复杂。就自动化行业来说，更是对工业控制提出了越来越高的要求，因此，在工业系统设计中功能强大、人机交互性强、易于学习和使用的软件更是备受欢迎。组态软件能够很好的解决传统工业控制软件存在的种种问题，能够提供用户根据具体的被控对象和控制目标组态，建立符合用户要求的自动化控制工程。所以各种过程控制技术和组态软件实时监控技术应运而生。

石油成品油作为21世界最重要的化石原料和能量，在现代工业里拥有着举足轻重的地位。新中国刚成立，由于技术匮乏加之帝国主义的科技经济封锁，很长一段时间都处于“贫油”状态，经过一代代人的拼搏奋斗终于摆脱困境，使我国油品走上市场，随着时间的推移，逐而衍生出相匹配的工业控制油库管理体系。油库储油罐区分布空间范围广、需要监控设备多，布局复杂，所以应用到的自动化监控控制系统程序安全要求更高。采用先进的管理技术，极大地改善油罐环境差、管理手段落后以及缓解油罐工作疲劳度大等，目前已经成为油库自动化建设的一项重要内容。

面对如此情形，IFIX应运而生，iFIX凭借着强大的计算机处理能力、通讯手段，实现对生产过程和装备的监视及控制，通过设备采集现场的各种信息，将数据传输到系统内部，所得数据将以图形、动画等直观的形式显示出来，软件不需要编写大量的程序，可以清晰地显示在用户面前，并且方便程序员较快地熟练iFIX的使用方法，在作业中使用灵活的组态方式构建油品监控系统，大大地方便了程序人员以及提高了工作的效率，保障了油库管理的安全性。

正是由于iFIX具有效率高、操作简单快捷、可靠性好等特点，又软件兼容性好，所以无需购买专用的控制软件来完成本课题，软件能适应各种控制系统和不同场所的应用，最终决定采用iFIX来绘制油罐监控系统。

1.2 课题任务

本课题基于IFIX3.0组态设计油品储运监控系统，对油库系统进行总体的规划与设计，并在组态软件上进行模拟环境和演示。

主要完成以下任务：

1. 熟悉并学习IFIX组态软件的使用方式；
2. 了解油库系统的发展历史和工业背景；
3. 规划并设计油库监控系统的数据库；
4. 设计油品温度的实时曲线和历史曲线；
5. 设计监控实时警报以及历史警报；
6. 设计用户登录数据；

第二章 iFIX3.0的介绍以及学习

2.1 组态软件的介绍

2.1.1 组态软件的概述

什么是组态，它的英文名称“Configuration”，在英语的意思是“设置”、“配置”等意思，主要是构建人机界面环境，方便用户不需要编写代码就可以生成适合自己的需求的系统，因此该系统需要专业的程序开发人员创造开发环境并进行调试，从而获得用户要求的监控系统。然后组态并非监控系统，在此之前已经有大量的程序员编写程序，将监控系统的通用部分编写成一个软件工具并把这些工具组合在一起，以更直观的方式提供给客户。虽然如此，但是其监控系统本身仍然具有编写程序的能力，比如类BASIC语言或者是VB语言。在组态软件出现时，工程上的系统都要程序员编写乘以万计算的代码，而且兼容性差，换个环境就需要新的程序代码编写，效率极其低下。随着组态软件的出现，解决了这个问题，大大地提高了生产力，几个月的工作量一两天就可以完成。

2.1.2 组态软件的发展历史、现状及前景

一、发展历史

在上个世纪的70年代，随着PLC的问世，拉开了模块化的数字式控制器的新纪元，解决了开关量逻辑控制器—继电器控制。随着系统越来越大，带来了监控不便的特点，很多厂家就开始改变方向，纷纷借鉴DCS系统，计算机开发监控逐渐成为主流，在20世纪80年代中旬，个人计算机的普及和开放系统（Open System)概念的推广，为基于个人计算机的监控系统进入市场创造了条件。但是靠DOS软件起家，最后基本都没落了，但随着时间推移，计算机硬软件技术的发展，如何利用PC进行工业控制，成为工业控制领域里的重要研究方向，市场的发展使很多PLC和DCS厂家主动公开通信协议，向PC监控全面开放，这不仅降低了监控成本，极大地提高了效率，随着嵌入式系统、智能仪器和现场总线的出现，更使组态软件成为工业自动化系统的灵魂。

1. 发展现状

组态软件出现在上个世纪80年代，然而我国那时候由于对组态软件缺乏认识，投入大量的时间和资金编写繁重的编程开发，而错失了研发组态软件的起步，落后西方发达国家水平。随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高，国内组态软件的领头羊林伟先生的努力下，创办了中国第一个以组态软件为核心的公司亚控集团，开始了组态王的研发，并且首创性地提出模型技术，极大地缩短了开发软件的时间。目前国外从事自动化监控软件开发的厂商例如Wonderware公司 和GEFanuc公司，仍占有世界市场很大一部分份额，其研发的组态软件性能突出，我国仍存在一定差距。相比我国较为代表的为组态王、力控、MSCG的软件厂商实力也稳步提升，不断优化自身程序，实现更好的国内环境，未来组态然间的发展方向必然是不断降低工程开发工作量以及提高工作效率。

2.2 iFIX 组态软件

2.2.1 iFIX 简介

在1984年的德克萨斯州休斯顿ISA展览上，Intellution公司总裁和他的两个工程师介绍了FIX:全集成控制系统，是世界上第一个可配置的基于PC的HMI/SCADA软件程序。由此掀开了自动化和过程控制的革命。FIX全程是Fully-Integrated Control System，其中提供强大的组态功能，而且适用于VBA开发环境以及Microsoft操作系统，目前最高的版本为7.0，1998年后Intellution重新编写FIX内核，同时更名为iFIX，采用OPC、VBA等技术，可支持Window 10 64位系统。

2.2.2 iFIX 软件结构

一、节点（mode）

节点顾名思义就是一个连接点，是网络中一个通讯设备，在iFIX软件指一台运行的计算机。主要由三类组成分别是：iClient、SCADA和HMIPARK。SCADA数据采集以及实现监控，系统首先建立起过程数据库，过程中离不开软件的驱动和硬件设备的相互协作。它最重要的功能就是提供数据采集，数据通过I/O端口到达处理器，最后利用网络管理实现功能。特别的是盲SCADA服务器只具备上述两功能而无图形显示功能。相反iClient则不与软硬件直接通信，而是借SCADA获取所需的数据，从而可以获得图形、历史数据等，把这类节点统称VIEW和HMI节点。最后HMI Park则同时具有SCADA和iClient功能的节点，也可从其他网络获取SCADA节点的数据。

常见的网络节点有三种，分别为本地节点、远程节点和网络节点。本地节点的功能是通将区域内的计算机链接起来实现计算机之间的数据共享。远程节点的功能是分布式系统网络内相互连接的节点，该类型的节点不与其他网络相链接。网络节点是指不同网络间通信连接的节点。

二、iFIX的结构

iFIX软件主要由系统数据库、驱动程序软件、系统画面编辑和画面运行四部分组成。其中最主要的部分为驱动程序软件，其功能是将系统的硬件与iFIX软件连接，实现系统多功能控制。需要注意的是iFIX软件通过驱动程序软件连接硬件设备时需要将硬件设备提前连接在对应的接口上。一般一个接口通过拓展通道可实现多台设备互联。通道接口的种类有很多种，常见的有OPC通道和串口通道。而iFIX软件常见的数据采集硬件设备主要有变频器和PIC等。

三、数据库

iFIX软件的数据库主要功能是实时对系统运行数据进行检测和分析 ，一旦发现错误数据，数据库就会自动向系统报警。不仅如此数据库还能对系统运行数据进行分类存储处理，方便系统运行调用。

iFIX软件的数据库主要由数据库块构成，数据库块是指能够独立完成特定功能的指令单元。系统在运行时通过传感器采集数据，控制器将采集到的数据传输到各个系统硬件当中，iFIX软件通过连接在不同硬件上的I/O接口获取系统需要的数据。一般传输数据会收集到PLC寄存器中存储，一旦系统需要运行某段指令时，就会控制PLC寄存器从数据库中调取系统需要的数据。

数据库在处理数据时会设置数据标签和数据源。数据标签类似于C语言中的子程序，而数据源则记录了数据内容。例如在SERVER.NODE.TAG.FIELD这段数据中，TAG代表的数据标签，FIELD则代表数据源。

四、图形显示

数据库储存数据之后，一般会通过图标和图形动画显示数据库的存储情况。图形显示的优点在于可以更为直观地显示数据库信息，方便工作人员操作。数据库图形显示功能过程如下：首先数据库通过连接在不同硬件上的I/O接口获取系统需要的数据，其次将数据转入DIT，用SAC对数据进行扫描处理，读取数据的数据源信息。之后将数据导入到PDB中进行图像处理。最后iFIX软件向数据库发送图形显示请求，PDB讲图像处理之后的数据传输到DIT，最后通过驱动器将图形显示数据导入到PLC中。

软件设计

3.1总体设计

开发流程如下所示

图3.1 软件开发流程图

原油是现代工业里最为重要的化石能源，其加工工艺较为复杂，在从生产工厂输入原油到加工成成品油，需要借用强大的iFIX的编辑工具VBA，对成品油整个加工过程的数据采集和画面监控，数据采集的设计则基于iFIX实时数据库的DDE、ODBC客户端接口的开发。它的数据并来源于SIM信号发生寄存器，并不是某个真正的项目，所以没有考虑OPC 的开发。

在iFIX工作中，凡是涉及画控设计，都需要组态画面进行动画连接，将整个油罐的巡视图、各个油罐的详细数据例如温度、液位等，原油的加工过程以图像、动画的形式呈现给使用用户，其中如果某个参数超出所设定的警报值，因此需要设计监控的报警指示，这是自动化工业控制里非常重要的一个环节。

为了给使用客户更加直观的显示各个油罐的实时数据，因此需要对油罐系统的实时曲线进行设计。通过数据库查询油库的历史数据，根据此依据才能及时设计各个油罐监控系统的历史曲线。

油库的报警系统同样也需要及时地调阅查询，这样就需要设计油库地实时报警系统和历史报警查询。

现代工业系统会配套相应的管理系统，这就意味着需要编辑程序设计用户登录和用户管理两个部分方便实际工厂人员进行操作。

3.2建立SCADA系统

3.2.1 SCADA 概述

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，特别针对工业生产分布广、分布散特点所研发的系统。通俗地来说，就比如本课题地油罐系统，如果分布油罐监控分布较近，可以采用近控制的方法。如果遇到大型的油罐设备彼此距离较远，复杂的系统通常都采用DCS控制，当然PLC控制器也可以。但分布一旦达到几十公里或者几千公里，就要使用远程采集监控控制系统，也就是SCADA系统的由来。因此我们可以很明显地分析出SCADA系统于其他系统显著的区别：分布广、通讯系统复杂多变等特点。

现代工业系统非常的复杂，大型油罐设备监控系统也亦是如此，SCADA系统大都由主站端、通讯系统以及远程终端组成。在以前通讯手段还有电缆、卫星、微波，现在逐渐使用频率下降，而光纤凭借传输速率快、稳定等特点逐渐成为通讯手段的主导地位。在主机端方面现在基本都是Window系统，如今使用的计算机已经发展到非常高的水平，运行速率极快。

SCADA系统的三大优点：第一、帮助企业实时采集到生产过程中的各类数据，代替了人工作业的同时，也避免了一定的因人员工作失误所带来的损失，不仅提高了工作效率，也能实时监测到生产过程中的所有不正常数据，为产品的质量又提供了一层保障。第二、SCADA系统提供每台设备生产数据，使得生产情况直观明了，方便企业管理层人员对生产情况进行分析，同时帮助企业优化生产，使生产计划变得更科学与更合理。第三、实现对产品、生产进度、生产效率、质量信息、设备运行等管理过程的数字化与智能化改善，优化生产过程的数字化管控能力。

3.2.2建立SCADA系统的步骤

1. 设置参数

本论文设计六个油罐数据，设计到许多参数，具体如下罗列：

根据工厂的实际情况初步涉及油罐的三个重要参数：液位(Level)、质量（Quality）、压强(Pressure)。

这些参数都是模拟量所以设计数据块时把它们定义为AI块，而且所有的参数都是可以通过高精度仪器进行测量，根据三者之间的数学逻辑，建立起质量和压强的二级块。

1. 实现步骤

如图3.3和3.4所示，由于本课题是建立在仿真系统的方式上，也就是所得到的数据并非真实环境数据，而由仿真产生提供虚拟数据。

图3.3模拟量输入

图3.4数据库管理器

其中模拟输入和模拟输出的扫描不同，模拟输出则没有扫描，其原因是模拟输出是随模拟输入的变化而变化，其数据直接传输给PLC寄存器。除此之外，在设计模拟量参数时操作员也必须同时设置报警参数，因为油罐的液位质量等都是相应而发生变化，一旦油罐某项参数高于或者低于标准的限度，如果操作员不及时操作处理，容易造成机器设备的损坏，对工厂的经济效益带来巨大影响，通过i'FIX报警系统的设计，让操作员安全有效地管理现场。

iFIX的报警设计如下图3.5

图3.5数据块报警数

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