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图2.4 PCS7 上位机
图2.5 PCS7现场控制级
SIMATIC PCS7过程控制系统是全集成自动化（TIA）的核心部分，为生产、过程控制和综合工业中所有领域实现统一且符合客户要求的自动化平台。通过采用 SIMATIC PCS 7 的全集成自动化解决方案，可实现一致性的数据管理、通讯和组态，性能优异并可前瞻性地确保满足典型的过程控制系统应用需求。
1. 简单而可靠的过程控制
2. 用户友好的操作和可视化，并可通过因特网实现 3. 系统范围内功能强大、快速、一致性的工程与组态 4. 系统范围内的在线修改
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5. 在各个层级的系统开放性 6. 灵活性和可扩展性
7. 与安全相关的自动化解决方案 8. 广泛的现场总线集成 9. 仪表与控制设备的资产管理
PCS7软件包含以下应用程序，我们可以用它组态一个基本的PCS7工程: 1. PCS7工程组态系统—ES
SIMATIC管理器是工程组态控制的控制中心，是工程组态工具套件的综合平台，同时也是SIMATIC PCS7过程控制系统所有工程组态任务的组态基础。SIMATIC PCS7项目各个方面的创建、管理、归档和记录都在这里进行。
组态内容主要包括：控制系统硬件，包括分布式 I/O 和现场设备、通讯网络、用于连续和批生产过程的自动化功能（AS 工程组态）、操作和监视功能（OS 工程组态）、诊断和资产管理功能。
CFC连续功能图:CFC 编辑器是用于图形方式组态和连续自动化功能调试的工具。在功能强大的自动路径选择和 HMI 消息集成组态的支持下，可将预组态的功能块在 CFC 内部定位、组态和互连。除了便捷的编辑功能外，CFC功能也包括强大的测试和调试功能，以及可以单独组态的文档记录功能。
仿真:使用 S7-PLCSIM 仿真软件，用户可以在 PG/PC 上对用 CFC/SFC 创建的用户程序进行测试，而不管目标硬件是否可用。因此，在早期开发阶段就可以检测并消除错误。 这样就可以快速进行调试，降低成本并获得更高的程序质量。
2. PCS7操作员系统—OS
通过 SIMATIC PCS 7 过程控制系统的操作员系统，操作人员可方便而安全地执行过程。 操作员可以通过各种视图来观察过程序列，并在必要时进行干预，从而对系统进行控制。操作员系统架构具有很大的可变性，可灵活地适应不同的工厂架构和客户需求。该架构的基础是由完美协调的单用户系统操作员站（OS 单站）和具有客户端 / 服务器架构的多用户系统操作员站所构成。
窗口功能:不固定位置的窗口可显示某个设备或控制对象的具体参数或趋势，方便操作员对其进行操作或分析。
消息系统:每个 OS 单站 /OS 服务器最多可组态 150000 条消息：预定义的系统消
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息，由系统事件触发、单个或群组消息，由过程状态的更改初始化、操作员输入消息，在手动操作对象时产生，集成在操作员系统中的消息系统通过AlarmControl功能，来记录这些过程消息和本地事件，并将其保存在消息归档中，然后进行显示。 3. 西门子自动化系统—AS
自动化系统具有如下特点：模块化无风扇的设计、强大的扩展能力和坚固的结构、单一或冗余设计、全面的通讯功能、集成的系统功能、集成安全功能、简单连接集中式或分布式 I/O，我们提供的所有自动化系统都选用有硬件控制器的独立控制器，并且是由西门子预组装和测试的完整系统。高达科技根据项目的具体需求，确定自动化系统的类型。主要依据是点数及根据点数测算的PO（过程对象）数目。
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3锅炉控制方案的设计
控制方案决定设备控制效果，观察设备的特性，根据控制要求和设备特点设计去设计控制方案。在控制中，阀门的开闭形式及控制器的正反作用对控制效果也有很大影响。对于工业传热设备，锅炉控制目的是：工业介质达到规定温度，即对工业介质加热或冷却，使其在规定温度范围内；工业介质改变相态，即根据工业要求，对工业介质加热或冷凝改变相态；回收热量，根据工业工艺要求，取温度为被控变量，平衡设备热量。
3.1仿真锅炉的设计原则
锅炉是工业设备中特殊的传热设备，与一般传热设备不同，它有自身的结构和特点。锅炉控制主要目的是在不超负荷、安全生产的前提之下，使蒸汽具备适当温度和压力，同时需要遵循生产安全、环保的一系列条件。控制系统设计应考虑一下几点。 1. 满足产品质量及产量要求。
本课题产出产品为过热蒸汽，满足过热蒸汽产量的前提下，保证过热蒸汽的输 出稳定，维持在允许的波动范围之内，同时让输出的过热蒸汽的温度与压力达到工 艺要求。在生产指标主要控制环节为燃烧控制及减温器控制。 2. 满足生产安全指标
安全是生产的必要条件，除氧器压力及水位，锅炉的汽包水位，炉膛压力等必 须符合相关安全标准范围。同时，所有工序按序进行，生产过程保持稳定。因此， 要充分考虑各生产过程可能产生的各类问题。 3. 满足生产优化指标
当前社会越来越强调节能，环保，主要在烟气排放控制环节及燃烧环节，节约 热能，控N-氧化碳的排放量，保证节能，环保。 4. 阀门开闭形式选择原则
控制阀正反作用选择对控制方案至关重要，对于控制阀作用选择，人员及设备 的安全应放在首位。当故障发生时，阀门应恢复到锅炉冷态状态，防止故障发生。 其次考虑控制质量，保证工艺介质出口温度在正常范围内。 5. 控制器正反作用选择
控制器、控制阀、被控对象、测量变送器及偏差环节构成控制回路。控制回路
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为负时，遇到干扰，系统响应衰减达到稳定。所以，在控制设计中，控制回路为 负。根据各个控制回路各组成符号乘积符号为负原则，确认控制阀、被控对象、测 量变送器及偏差环节的符号，即可确认控制器的正反作用。
3.2仿真锅炉的工艺流程
本论文针对 SMPT－1000仿真实验装置，被控对象为自然循环锅炉系统。工艺流程主要包括: 汽包、燃烧系统和过热蒸汽系统 3 部分，如图3.1。
图3.1锅炉工艺流程图
1. 汽包水位控制系统软化水经上水泵 P1101 后分成 2 路，一路去减温器 E1101，与过热蒸汽换热，并微调过热蒸汽的温度，然后与另一路给水混合进入省煤器 E1102，吸收烟气中的余热。被烟气加热成饱和水的锅炉给水全部进入汽包 V1102，再经过对流管束和下降管进入锅炉水冷壁，吸收炉膛辐射热变成汽水混合物，然后返回汽包 V1102 进行汽水分离。汽水分离是汽包的重要作用之一，汽包 V1102 顶部设放空阀 V1104，汽包中部设水位检测点LI1102。分离出的饱和蒸汽再次进入炉膛 F1101 进行汽相升温，成为过热蒸汽。
2. 燃烧系统燃料经燃料泵 P1102 泵入炉膛 F1101 的燃烧器，空气由变频鼓风机
