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(3)自由浏览各实时／历史趁势画面；
(4)及时得到并处理各种过程报警和系统报警；
(5)在需要时，人为干预生产过程，修改生产过程参数和状态； (6)与管理部门计算机联网，为MIS提供生产实时数据。
监控组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起来的。在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的，它带动着整个社会生产、生活方式的变化，这种变化仍在继续发展。监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。
整个自动化系统中，软件所占比重逐渐提高，虽然组态软件只是其中一部分，但因其渗透能力强、扩展性强，近年来蚕食了很多专用软件的市场。因此，监控组态软件具有很高的产业关联度，是自动化系统进入高端应用、扩大市场占有率的重要桥梁。在这种思路的驱使下，西门子的WinCC在市场上取得巨大成功。
从软件规模上看，大多数监控组态软件的代码规模超过100万行，已经不属于小型软件的范畴了。从其功能来看，数据的加工与处理、数据管理、统计分析等功能越来越强。
监控组态软件作为通用软件平台，具有很大的使用灵活性。但实际上很多用户需要“傻瓜”式的应用软件，即需要很少的定制工作量即可完成工程应用。为了既照顾“通用”又兼顾“专用”，监控组态软件拓展了大量的组件，用于完成特定的功能，如批次管理、事故追忆、温控曲线、油井示功图组件、协议转发组件、ODBC Router、ADO曲线、专家报表、万能报表组件、事件管理、GPRS透明传输组件等。另外，横向而言，监控管理范围及应用领域扩大；纵向而言，功能向上、向下延伸。
1.4 论文研究的主要内容
利用煤层气进行发电是一种新的能源生产模式，具有极好的环保效益、社会效益和经济效益。通过煤层气发电的生产工艺及控制流程，总结目前国内外有关煤层气开发利用及发电站生产过程监控方面的最新方法和策略，着重研究煤层气发电站生产过程监控系统中的煤层气输送部分，采用WinCC软件实现在线显示生产现场的实时数据及流程画面，自由浏览生产过程中主要模拟量值的变化趋势，及时获得并处理各种报警信息等系统监控功能。
设计的主要任务是采用西门子的WinCC组态软件设计煤层气输送系统的监控画面，主要内容有：
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（1）学习研究某煤层气发电站的技术资料，掌握煤层气发电的生产工艺及控制流程；
（2）大量查阅最新的相关文献资料，综述总结目前国内外有关煤层气发电生产过程监控方面的最新方法和策略；
（3）在线显示煤层气输送过程的工艺画面和重要设备的运行工况及主要工艺参量的数值变化及系统运行状态；
（4）对模拟量信号进行处理，并判断其测量值是否异常；
（5）可以记录重要事件及报警信号的发生时间和顺序，并可以按序号事件或种类对时间及报警信息进行查询；
（6）可以存储各工艺参数的变化过程，显示其变化趋势，为系统的分析诊断提供有利的技术支持；
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第二章 煤层气发电生产过程工艺设备及参数要求
2.1 煤层气发电生产过程工艺及设备
在国家新的能源政策引导下，煤层气发电技术获得越来越广泛的应用。由于煤矿井下煤层气抽采系统抽采的煤层气浓度随着抽采地点和方式的不同而变化，这就要求煤层气电站的主机设备有较强的适应性，运行灵活，能够适合煤层气供应系统的特点。
煤层气发电采用的主机设备主要有以下三种形式可供选择: (1)蒸汽轮机发电机组; (2)燃气轮机发电机组; (3)燃气内燃机发电机组。
在燃气轮机技术的基础上可发展热电联产，若是已有燃煤发电站，也可将其进行改造后利用煤和煤层气作为燃料发电。目前的内燃机按点火方式主要分为两类：一类是以电火花为点火方式的，它的结构特点有一套点火系统，缸盖上装有火花塞。另一类是以柴油为点火方式的，它是在柴油发动机的基础上增加一套供气系统后构成的，这种发动机通常称为“燃气/柴油双燃料发动机”，它的结构特点是有两套燃料供给系统和油气转换装置。此设计中的主机设备采用的是燃气内燃机发电机组，下面对内燃机构造、特点、工作原理及内燃机发电的特点进行简要介绍。
内燃机的主体部分为圆柱的气缸体，在气缸体内有上下移动的圆柱形活塞，为了防止燃烧气体泄漏，在活塞上装有密封气体的活塞环。气缸体的上部为气缸盖，在气缸盖上进气通道和排气通道以及进气门和排气门，进、排气门之间装有喷油器。活塞中部装有活塞销，通过它与连杆上部相接，连杆下部连接曲轴，通过曲轴末端的飞轮输出功率。
内燃机有以下特点：
（1）装机容量l0kW-4000kW；
（2）模块化设计，体积小巧，若煤层气消耗完时可轻易的重新安装在其他地方； （3）对气体浓度变化适应性强；
（4）燃料消耗量:每天消耗甲烷约1000 m3； （5）气体入口压力低，不需要压缩机。
内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。内燃机在实际工作时，由热能到机械能的转变是无数次的连续转变。而每次能量转变，都必须经历进气、压缩、做功和排气四个过程。每进行一次进气、压缩、做功和排气叫做一个工作循环。
燃气内燃机发电具有系统简单，运行灵活，发电效率高的特点，可加余热锅炉带蒸
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汽轮机联合循环发电，虽使系统复杂，但可大大提高发电效率尤其是这种机组要求进气压力低，仅为5-35kPa适用煤层气浓度范围广，浓度6%以上均可利用，这使得燃气内燃机发电机组在煤层气发电方面获得了越来越广泛的应用。不同主机设备装机形式的特点。比较来说作为热电联产的一种原动机，燃气内燃机是一种经过实践检验的、非常成熟的设备，成套模块化的机组使系统效率优化、设计安装简单、运行管理自动化程度高。与其他两种发电形式相比，燃气内燃发电机组具有启动时间短、燃气供气压力低、对燃气浓度适应范围宽的优点，尤其是能够更为灵活的适应煤层气浓度波动的情况[8]。
2.1.1 输送系统
输送系统的主要设备有U型压力计、法兰碟阀、压力表、电磁阀、增压站、流量计及发电机，输入量和输出量为煤层气，系统的主要功能是通过排空及鼓风机增压来调解压力，并对压力进行监控。其工艺流程图如2.1所示。
煤层气 测压 排空 过 滤 测浓度 测流量 调压 测压 测温度 煤层气进入发电机 图2.1 输送系统的工艺流程图
该流程图说明了在输送部分对煤层气压力的调节，煤层气进入管道后先进行测压，通过电动阀对排空排空量进行调节，进而对压力进行控制，用过滤装置对煤层气进行过滤，过滤后进行压差测试，并经过对鼓风机带的变频器频率进行设置，调节鼓风机的转速，进而对压力进行调节，使压力保持在7-9KPa这个范围，然后用流量计对流量进行测试，并用温度传感器和浓度传感器分别对温度和浓度进行测试之后，煤层气就可以进入发电机组。
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2.1.2 发电系统
（1）煤层气进入发电机后，该阶段用190电控式天然气发动机，它为增压、中冷型式。其过程为新鲜空气经空气滤清器净化后，在混合器里与燃气混合，然后通过增压器压气机（进入发动机汽缸前的燃气先经增压器压缩以提高燃气的密度，使更多的燃气充填到汽缸里，从而增大发动机功率）作用，使其压力升高（大概130KPa），送至中冷器（空气温度的升高，从而影响发动机的充气效率），使混合气温度降底（中冷器进水温度），密度增大，从中冷器流出的混合气再分别经过两个控制功率的蝶阀，再经由进气管分别送至气缸内，两侧进气管的尽头安装防爆门，它能够快速释放进气管回火放炮能量，从而起到保护系统免遭破坏。
充气效率是指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下（1个大气压、20℃、密度为1.187kg/m2）占有气缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。大气压力高、温度低、密度高时，发动机的充气效率也将随之提高。
（2）天然气管道供给系统部分所用的设备有球阀、燃滤器、调压阀、电磁阀、燃气控制阀、混合器 、节流阀及各零部件，所用的传感器由温度传感器、压力计、速度传感器、流量计、氧传感器，该部分的工艺流程图如2.2所示。
经分离、过滤、调压阀 稳压的煤层气 减压 电磁阀 燃气控制阀控制及气体流量 混合气 中冷器冷却 鼓风机增压 混合气 空气 空气 图2.2发电机管道部分工艺流程图
该工艺流程图说明了经过处理的煤层气在发电机管道部分的过程，即经过分离、过滤、稳压后的煤层气经过调压阀的减压后，通过电磁阀进入燃气控制阀；燃气控制阀精确地控制气体流量后，进入左、右混合器，与空气按需要的比例（9%）形成可燃混合气，再进入增压器；增压后的燃气经增压器左、右出气管，中冷器进气腔进入中冷器，
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