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摘要：介绍了将DCS组态软件引入本科教学的毕业设计环节，要求学生完成生产过程中的一项具体项目，实现数据的显示、逻辑控制、报表等DCS功能，有利于提高学生的实践技能，满足社会对于本科毕业生专业技能逐渐提高的要求。
关键词：DCS；组态软件；毕业设计
作者简介：李海广（1975-），男，内蒙古包头人，内蒙古科技大学能源与环境学院，讲师；武文斐（1964-），男，内蒙古包头人，内蒙古科技大学能源与环境学院，教授。（内蒙古 包头 014010）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）11-0155-02
如今工业生产已经进入集中控制（DCS）时代，[1]高自动化的大型发电厂及钢铁企业相继投产，对于工科院校的本科毕生学生，掌握DCS相关知识是非常重要的。国内的很多高校都相继开设了DCS课程，[2-4]但是单纯的教学还满足不了学生掌握DCS的要求。毕业设计是一个非常重要的实践环节，如果将DCS工作任务引入毕业设计中，使学生能够具体完成一个简单的工程内容或项目，是非常有利于学生对于DCS的理解和运用。DCS作为工业生产的控制系统，其组成非常复杂，涉及计算机、控制、所属专业等知识，系统包括数据采集、控制执行、DCS组态、数据显示、事故报警、历史数据等子系统，其中DCS组态是DCS的核心环节，需要其他系统支持同时又相对独立。学生在组态环节进行学习和开发，是非常好的毕业设计环节，但是真正的DCS平台，并不适合学生开展学习和研究，而对于中小工业项目的组态软件，具有价格便宜、应用平台低、入门容易等优点，是学生进行毕业设计非常理想的工作平台。
一、组态软件介绍
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能。以往开发工业控制系统全部采用编程方法，而往往程序的编制需要一定经验积累，往往是专业的程序员才能够胜任，但是计算机程序员确不具备相应的专业背景，这样开发的工业程序灵活性比较差，如果现场工业对象稍有变动，必须修改该程序的源代码，而这项工作常常是非常难的。组态软件的出现，解决了这个问题，组态软件提供了理想的平台，使开发者不用关心具体的语言命令，将重点放在工程本身的实际需求，这一点也同样非常适合学生的条件。[5]
我们在学生毕业设计中采用的是由北京亚控自动化软件有限公司开发的组态王软件，是国内较有影响的组态软件，组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。提供多种硬件驱动程序。具有易用性、开放性和集成能力。
二、毕业设计过程
在毕业设计选题时，针对内蒙古科技大学热能动力专业，选择发电厂热力设备控制为组态对象，主要针对锅炉、汽轮机的系统，指导学生按照以下步骤来完成设计任务。
1.文献查阅
在给学生下发设计任务书后，要求学生熟悉论文题目，在教师指导下查阅相关资料、文献。
2.分析发电厂的热力系统提出组态方案
根据电厂中的某个系统进行组态设计，要求学生分析热力系统组成、设备特点、控制要求，将组态要求的设备参数、控制逻辑汇总，并保证组态方案能够达到“自动化，一体化”的目的。
3.学习使用组态王软件编程序
指导学生在学习过程中，主要考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控画面来显示热力系统设备、参数。通过数据来实现DCS功能，能控制阀门开启与关闭，控制事件的触发等，以动画方式显示控制设备的状态、报警窗口、实时趋势曲线等。
4.组态工作内容及要求
根据设计题目要求的组态方案，进行组态工作，如开发一个凝结水系统的监控图。实现的目的是：数据的实时监控，输入一个给定的模拟信号参数来运行系统，具体工作如下。
（1）创建一个新的工程——电厂循环冷却水系统工程。
（2）定义硬件设备并添加工程变量——添加在工程中所需的变量，包括内存变量和I/O变量，用于采集现场数据或电脑控制系统向现场传送数据。
（3）制作图形并实现动画连接——按循环冷却水系统的要求做出各个画面，然后实行动画连接。
（4）编写语言命令——通过脚本程序的编写来实现复杂的控制，如水位大小的调节，阀门开度大小调节等。
（5）进行系统的其他配置——系统同时实现报警，实时数据显示，历史数据记录，报表打印记录等功能。
（6）保存系统开始运行——这个系统就初步的完成了。
（7）进行系统的调试——初步设计的程序会存在很多问题和很多的缺陷，通过使用组态王调试程序，直至正确位置。
三、毕业设计成果
本文列举某位学生开发的发电厂凝结水系统，如图1所示。其系统包括主系统——电厂凝结水系统；组态王的报表系统——实时数据监控；历史数据查询；实时报警显示；历史报警显示；组态王控件系统——液位实时曲线：凝汽器水位实时曲线、除氧器水位实时曲线、凝汽器水位实时曲线。
在图1的凝结水系统监视画面中，包括了凝结器、除氧器、低压加热器、补水箱、电动调节门等设备，显示了凝结水水位、补水箱水位、低压加热器水位等数据，此外该系统还具备了设备的启停，如图2A，实时报表显示，如图2B。
经过对显示数据的外部赋值，还能将整个系统运行起来，具备了一定的现场仿真功能。
四、总结
随着社会对本科毕业生专业技能的要求逐年提高，要求学生具备较高的实际操作能力和自主学习工作能力。利用组态软件开展毕业设计任务，使学生深入到具体的生产工作实践环节中学习，具有很好的人才培养意义。该毕业设计的教学方法也具有普遍性，实际操作性较强，具有推广价值，也有待于近一步的探讨和研究。
参考文献：
[1]宋邦富.DCS应用及发展[J].化学工程与装备,2010,(3).
[2]李文宇,冯秀芳.DCS仿真系统在教学中的应用[J].科技情报开发与经济,2006,(6).
[3]甘源,王薇.DCS系统在自动化教学中的应用[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2007,(2).
[4]许红兵.浅析DCS实践教学系统在电力系统高职院校中的实现[J].中国电力教育,2006,(S2).
[5]居芳,等.火电机组热力系统在线能损分析软件组态开发[J].中国电力教育,2005,(S2).
（责任编辑：苏宇嵬）
关键词：DCS；组态软件；毕业设计
作者简介：李海广（1975-），男，内蒙古包头人，内蒙古科技大学能源与环境学院，讲师；武文斐（1964-），男，内蒙古包头人，内蒙古科技大学能源与环境学院，教授。（内蒙古 包头 014010）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）11-0155-02
如今工业生产已经进入集中控制（DCS）时代，[1]高自动化的大型发电厂及钢铁企业相继投产，对于工科院校的本科毕生学生，掌握DCS相关知识是非常重要的。国内的很多高校都相继开设了DCS课程，[2-4]但是单纯的教学还满足不了学生掌握DCS的要求。毕业设计是一个非常重要的实践环节，如果将DCS工作任务引入毕业设计中，使学生能够具体完成一个简单的工程内容或项目，是非常有利于学生对于DCS的理解和运用。DCS作为工业生产的控制系统，其组成非常复杂，涉及计算机、控制、所属专业等知识，系统包括数据采集、控制执行、DCS组态、数据显示、事故报警、历史数据等子系统，其中DCS组态是DCS的核心环节，需要其他系统支持同时又相对独立。学生在组态环节进行学习和开发，是非常好的毕业设计环节，但是真正的DCS平台，并不适合学生开展学习和研究，而对于中小工业项目的组态软件，具有价格便宜、应用平台低、入门容易等优点，是学生进行毕业设计非常理想的工作平台。
一、组态软件介绍
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能。以往开发工业控制系统全部采用编程方法，而往往程序的编制需要一定经验积累，往往是专业的程序员才能够胜任，但是计算机程序员确不具备相应的专业背景，这样开发的工业程序灵活性比较差，如果现场工业对象稍有变动，必须修改该程序的源代码，而这项工作常常是非常难的。组态软件的出现，解决了这个问题，组态软件提供了理想的平台，使开发者不用关心具体的语言命令，将重点放在工程本身的实际需求，这一点也同样非常适合学生的条件。[5]
我们在学生毕业设计中采用的是由北京亚控自动化软件有限公司开发的组态王软件，是国内较有影响的组态软件，组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。提供多种硬件驱动程序。具有易用性、开放性和集成能力。
二、毕业设计过程
在毕业设计选题时，针对内蒙古科技大学热能动力专业，选择发电厂热力设备控制为组态对象，主要针对锅炉、汽轮机的系统，指导学生按照以下步骤来完成设计任务。
1.文献查阅
在给学生下发设计任务书后，要求学生熟悉论文题目，在教师指导下查阅相关资料、文献。
2.分析发电厂的热力系统提出组态方案
根据电厂中的某个系统进行组态设计，要求学生分析热力系统组成、设备特点、控制要求，将组态要求的设备参数、控制逻辑汇总，并保证组态方案能够达到“自动化，一体化”的目的。
3.学习使用组态王软件编程序
指导学生在学习过程中，主要考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控画面来显示热力系统设备、参数。通过数据来实现DCS功能，能控制阀门开启与关闭，控制事件的触发等，以动画方式显示控制设备的状态、报警窗口、实时趋势曲线等。
4.组态工作内容及要求
根据设计题目要求的组态方案，进行组态工作，如开发一个凝结水系统的监控图。实现的目的是：数据的实时监控，输入一个给定的模拟信号参数来运行系统，具体工作如下。
（1）创建一个新的工程——电厂循环冷却水系统工程。
（2）定义硬件设备并添加工程变量——添加在工程中所需的变量，包括内存变量和I/O变量，用于采集现场数据或电脑控制系统向现场传送数据。
（3）制作图形并实现动画连接——按循环冷却水系统的要求做出各个画面，然后实行动画连接。
（4）编写语言命令——通过脚本程序的编写来实现复杂的控制，如水位大小的调节，阀门开度大小调节等。
（5）进行系统的其他配置——系统同时实现报警，实时数据显示，历史数据记录，报表打印记录等功能。
（6）保存系统开始运行——这个系统就初步的完成了。
（7）进行系统的调试——初步设计的程序会存在很多问题和很多的缺陷，通过使用组态王调试程序，直至正确位置。
三、毕业设计成果
本文列举某位学生开发的发电厂凝结水系统，如图1所示。其系统包括主系统——电厂凝结水系统；组态王的报表系统——实时数据监控；历史数据查询；实时报警显示；历史报警显示；组态王控件系统——液位实时曲线：凝汽器水位实时曲线、除氧器水位实时曲线、凝汽器水位实时曲线。
在图1的凝结水系统监视画面中，包括了凝结器、除氧器、低压加热器、补水箱、电动调节门等设备，显示了凝结水水位、补水箱水位、低压加热器水位等数据，此外该系统还具备了设备的启停，如图2A，实时报表显示，如图2B。
经过对显示数据的外部赋值，还能将整个系统运行起来，具备了一定的现场仿真功能。
四、总结
随着社会对本科毕业生专业技能的要求逐年提高，要求学生具备较高的实际操作能力和自主学习工作能力。利用组态软件开展毕业设计任务，使学生深入到具体的生产工作实践环节中学习，具有很好的人才培养意义。该毕业设计的教学方法也具有普遍性，实际操作性较强，具有推广价值，也有待于近一步的探讨和研究。
参考文献：
[1]宋邦富.DCS应用及发展[J].化学工程与装备,2010,(3).
[2]李文宇,冯秀芳.DCS仿真系统在教学中的应用[J].科技情报开发与经济,2006,(6).
[3]甘源,王薇.DCS系统在自动化教学中的应用[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2007,(2).
[4]许红兵.浅析DCS实践教学系统在电力系统高职院校中的实现[J].中国电力教育,2006,(S2).
[5]居芳,等.火电机组热力系统在线能损分析软件组态开发[J].中国电力教育,2005,(S2).
（责任编辑：苏宇嵬）