应用于石油化工生产装置的便携式监控仪的研究与开发

摘要

本文从软、硬件方面分别设计与开发了一台适用于石油化工生产过程的便携式监控仪，对其生产过程的监控提出一种新的解决方案。监控仪硬件的实现过程，包括硬件的设计与选型，以及集成整合的设计与实施。对组成本监控仪的每一个部件和它们所实现的功能都进行了详细的描述，通过合理的布局设计将硬件集成到监控壳体中，同时考虑到外部接口与抗震、散热等情况。软件部分具体实现步骤，包括了数据库、接口以及应用程序的开发。其中，数据库是本监控仪的核心内容，本课题选用PI数据库系统作为监控仪的核心数据库，在此基础上，开发适合其的接口与监控软件。最后，依次完成软件部分的整合。
　　 本监控仪在使用时，将该故障诊断仪通过以太网接口接入石油化工生产装置的DCS系统，或通过外挂式多路AD/DA数采器直接接入现场信号仪表柜。监控仪体积小、重量轻、便于携带，解决了故障诊断技术向实际工业现场应用的瓶颈问题，尤其对于配备DCS系统或PLC或智能仪表的石油化工生产装置，具有网线一插即可的优点，使用非常方便。
　　 经过Aspen Dynamic模拟生产流程来检验本监控仪的实际效果，通过测试可以看出，监控仪能顺利与主机相连进行数据交互，实时反映生产过程的运行状态，同时，当关键参数发生变化时，能出现即时报警。安装上故障诊断软件后通过分析数据库中数据能够显示诊断结果，以供技术人员或者操作员参考。监控仪能基本实现了先前设计的功能。

目录

文摘

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致谢

第一章 绪论

1.1引言

1.2石油化工生产监控系统概述

1.2.1国内现状

1.2.2计算机监控系统的意义

1.2.3监控系统的系统结构

1.3以实时数据库为核心的监控系统

1.4本文主要的研究工作

第二章 监控的理论与算法研究

2.1过程故障的监控与故障诊断技术

2.2故障诊断的研究现状

2.3基于主元分析与偏最小二乘的过程监控方法

2.3.1主元分析(PCA)与偏最小二乘(PLS)

2.3.2多向主元分析(MPCA)与多向偏最小二乘(MPLS)的监控原理和步骤

2.3.3多向主元分析(MPCA)监控方法

2.3.4多向偏最小二乘(MPLS)监控方法

2.4动态MPCA与动态MPLS

2.4.1动态MPCA

2.4.2动态MPLS

2.5监控方法在聚丙烯生产牌号切换过程中的试验结果

2.5.1聚丙烯生产过程概述

2.5.2聚丙烯生产装置切换过程的监控

2.6小结

第三章 便携式监控仪的总体设计

3.1引言

3.2监控仪的功能设计

3.3硬件设计路线

3.4软件设计路线

3.4.1实时数据库的设计

3.4.2实时数据库与DCS的接口技术

3.4.3实时数据库与应用程序的接口技术

3.4.4应用软件实现的功能与设计

3.5小结

第四章 便携式监控仪的硬件实现

4.1硬件设备设计及选型

4.2监控仪硬件具体设计与实现

4.3小结

第五章 便携式监控仪的软件实现

5.1数据库与DCS的OPC接口实现

5.1.1 OPC接口的设计与实现

5.1.2 PI数据库系统的OPC接口配置

5.2监控仪中的数据库设计与开发

5.2.1数据库开发的一般步骤

5.2.2数据库的需求分析

5.2.3数据库中点的建立与配置

5.2.4利用ProcessBook工具完成监控界面开发

5.2.5数据库的备份与恢复机制

5.2.6数据库的安全机制设定

5.3 PI数据库与应用程序的API接口实现

5.4故障诊断软件的开发

5.4.1技术原理

5.4.2软件的使用

5.4.3应用效果

5.5监控仪软件的安装整合与使用

5.6小结

第六章 整机调试与仿真运行效果

6.1概述

6.2整机效果与启动

6.3监控软件的运行效果

6.4模拟故障的诊断效果

6.5小结

第七章 总结与展望

7.1课题总结

7.2课题中的不足与可改进的方面

参考文献

作者简介及作者读研期间获得的科研成果与荣誉