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燃?xì)庹揪W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-05-21  作者:wqb  瀏覽次數(shù):823
一、概述
對(duì)一個(gè)燃?xì)庹緛?lái)說(shuō),連續(xù)的液位、壓力和溫度等監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)測(cè)十分重要。操作員需保證從中央控制室綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)處在較高的安全水平上。當(dāng)相關(guān)參數(shù)偏離正常范圍時(shí),系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)通知操作員采取糾正措施。本系統(tǒng)完成了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和處理,在CCR(中央控制室)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)控點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)能對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布在全國(guó)各地分散燃?xì)庹军c(diǎn)的集中監(jiān)控,可以在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握各燃?xì)庹镜倪\(yùn)行現(xiàn)狀(包括燃?xì)饬髁?、?chǔ)罐液位等監(jiān)控參數(shù)),完成緊急情況下的報(bào)警,實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)庹具M(jìn)行整體集中的管理,便于資源的優(yōu)化配置,為全面實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化奠定基礎(chǔ)。
二、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案
依據(jù)業(yè)主(華桑燃?xì)夤荆┪?,并根?jù)儀表及工藝專業(yè)所提供的資料與要求制定了適用于華桑燃?xì)庹竟こ套詣?dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)方案如圖1所示,這種以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng),使得系統(tǒng)具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等鮮明優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)可劃分為現(xiàn)場(chǎng)控制層、監(jiān)控層、遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)場(chǎng)控制層可由現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、控制、聯(lián)鎖等功能。
監(jiān)控層采用組態(tài)軟件,若設(shè)備層采用的是儀表控制,則現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的采集通過(guò)PCI板卡完成(如本系統(tǒng)的武清子站),采集到的數(shù)據(jù)送入組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),經(jīng)過(guò)適當(dāng)數(shù)據(jù)處理,完成合適的畫面和組態(tài)設(shè)置。監(jiān)控層對(duì)下連接控制層,對(duì)上連接管理層,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的作用。
在遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理層,利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)直接參與核算,消除了繁瑣的人工計(jì)算過(guò)程和工作強(qiáng)度,提高了管理水平。通過(guò)班組核算制,把實(shí)際生產(chǎn)中的有關(guān)參數(shù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出來(lái),然后按企業(yè)確定的核算公式進(jìn)行計(jì)算,從而得到班組一定時(shí)間內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益及各崗位的費(fèi)用支出,用戶可以根據(jù)需要定時(shí)打印班組核算表,并利用數(shù)據(jù)庫(kù)把相關(guān)參數(shù)保存起來(lái),也可以通過(guò)WEB服務(wù)器上傳,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理功能。

 



三、系統(tǒng)的功能及實(shí)現(xiàn)
1、系統(tǒng)的功能
系統(tǒng)底層設(shè)備的控制、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和處理可由下位機(jī)完成,也可通過(guò)板卡完成數(shù)據(jù)的采集。系統(tǒng)具有流程及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看功能,每個(gè)子站均有各自的流程圖,并在相應(yīng)位置顯示壓力、溫度、流量等參數(shù)??偛坑懈髯诱玖鞒虉D及分布控制圖,在相應(yīng)位置顯示各監(jiān)控點(diǎn)參數(shù),且還包括全站模擬量一覽表??傆[圖和流程總貌如圖2和3所示。


圖2.組態(tài)畫面總覽圖




圖3.流程總貌圖

數(shù)據(jù)采集頻率從毫秒級(jí)到任意可調(diào),以滿足不同通訊級(jí)別的要求。實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)參數(shù)的低低報(bào)警、低報(bào)警、高報(bào)警、高高報(bào)警的設(shè)置。以不同顏色形式,把當(dāng)前報(bào)警、已確認(rèn)報(bào)警和已恢復(fù)報(bào)警區(qū)分開來(lái),每個(gè)報(bào)警量可以顯示它的節(jié)點(diǎn)名、位號(hào)、描述、報(bào)警產(chǎn)生時(shí)間、報(bào)警消除時(shí)間、狀態(tài)、當(dāng)前值等信息。從上位機(jī)可以查看報(bào)警,并且可以對(duì)所有的報(bào)警進(jìn)行打印。同時(shí),從上位機(jī)可以查看事件記錄,例如:某操作員于什么時(shí)間進(jìn)行登錄,什么時(shí)間退出登錄等。并可以進(jìn)行打印。
故障自動(dòng)應(yīng)變處理,將發(fā)生故障情況下,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況與系統(tǒng)安全運(yùn)行條件要求的邏輯功能進(jìn)行自動(dòng)判斷及處理,并通過(guò)遠(yuǎn)程控制單元對(duì)每個(gè)點(diǎn)的監(jiān)控及時(shí)在主機(jī)上反映出故障原因并顯示自動(dòng)處理后系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
趨勢(shì)顯示是帶有時(shí)間標(biāo)志的一個(gè)數(shù)據(jù)圖表,顯示為時(shí)間函數(shù)的趨勢(shì)曲線。一個(gè)趨勢(shì)顯示能夠顯示數(shù)條不同顏色的趨勢(shì)曲線。歷史(歸檔或存儲(chǔ))數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示亦能提供。MMI能提供歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)的顯示、打印功能。歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫面中顯示的檢測(cè)變量,可由操作員根據(jù)需要進(jìn)行選擇。趨勢(shì)圖可采用帶有時(shí)間坐標(biāo)的線狀圖顯示歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì),時(shí)間坐標(biāo)和輸入范圍是可調(diào)的,至多有8個(gè)參數(shù)的趨勢(shì)可顯示在同一畫面上,數(shù)據(jù)的采集頻率也是可調(diào)的,還可設(shè)置單獨(dú)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫面,顯示當(dāng)前時(shí)刻30分鐘內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。歷史趨勢(shì)可保存至少半年的數(shù)據(jù).
可以查看壓力、溫度、流量等參數(shù)的實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)圖。一幅趨勢(shì)圖中最多有8個(gè)參數(shù)的趨勢(shì)曲線,以不同的顏色來(lái)區(qū)分。
在上位機(jī)可以查看實(shí)時(shí)報(bào)表,實(shí)時(shí)報(bào)表中包含全線所有參數(shù)的當(dāng)前值??梢噪S時(shí)打印實(shí)時(shí)報(bào)表,也可以定時(shí)打印。對(duì)于生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表,顯示了每個(gè)參數(shù)全天24小時(shí)整點(diǎn)的值,可以進(jìn)行定時(shí)打印。同時(shí)可以公布物資設(shè)備臺(tái)帳、出勤記錄等方面的報(bào)表
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)用于儲(chǔ)存最新采集的來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)控制站,以及通過(guò)通訊控制網(wǎng)絡(luò)采集的其他系統(tǒng)的各種過(guò)程變量,這些數(shù)據(jù)可用于顯示的動(dòng)態(tài)連接或?qū)崟r(shí)報(bào)表。
通過(guò)PID運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)對(duì)各調(diào)節(jié)閥的控制??梢匀藶樵O(shè)定調(diào)壓值,使之對(duì)管線進(jìn)行自動(dòng)調(diào)壓,如圖四示。
 

圖4.調(diào)節(jié)閥的控制

通過(guò)TCP/IP方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)及畫面的遠(yuǎn)程監(jiān)視。網(wǎng)絡(luò)通信方式有多種包括:TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信、MODEM撥號(hào)通信和串口(RS232/422/485)通信等。
TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的能力。一臺(tái)PC機(jī)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)可以和多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。在一個(gè)支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中(不論是局域網(wǎng)或是廣域網(wǎng),Intranet還是Internet),各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,工作模式為“客戶/服務(wù)器”。提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序NetClient和NetServer,分別運(yùn)行于客戶端和服務(wù)器端,完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。



圖5.TCP/IP通信

MODEM撥號(hào)



圖6.撥號(hào)通信

網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)PC機(jī)安裝了組態(tài)軟件和MODEM,其中的TelClient和TelServer,分別完成客戶端和服務(wù)器端的MODEM通信功能。Web功能可使網(wǎng)絡(luò)中作為客戶的PC機(jī)直接通過(guò)瀏覽器直接瀏覽工程畫面。

 


圖7.WEB瀏覽

2、系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
各燃?xì)庹静杉到y(tǒng)可由ANCO系列雙機(jī)熱備PLC或通過(guò)PCI數(shù)據(jù)采集卡完成,中心監(jiān)控系統(tǒng)由組態(tài)軟件ForceControl完成。
PLC控制系統(tǒng)采用ANCO GROUP的產(chǎn)品。它采用國(guó)際通用積木式結(jié)構(gòu)組成,易安裝、易使用,系統(tǒng)可靠性、兼容性、擴(kuò)充性強(qiáng),具有熱插拔功能,遠(yuǎn)傳通訊功能強(qiáng)大、組網(wǎng)靈活、獨(dú)立完成測(cè)控任務(wù),可以嚴(yán)格保證本站設(shè)施的安全運(yùn)行、正常生產(chǎn)。應(yīng)用的ANCO PLC 的OPEN_PLC是32位元CPU,I/O點(diǎn)數(shù)從100點(diǎn)到8000點(diǎn),采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3編程軟件,有4M編程空間;遠(yuǎn)程模塊最大可連接32個(gè)站點(diǎn),距離1200m;支持RS485和RS232以太網(wǎng)端口;
中心控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件,它處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境,組態(tài)方式靈活多樣,可以提供友好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法,利用其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊能較方便的實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能,并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)備,與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合,可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口,進(jìn)行系統(tǒng)集成。
本系統(tǒng)采用的力控是運(yùn)行在Windows98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)上的一種組態(tài)軟件。其應(yīng)用范圍廣泛,如石油、化工、半導(dǎo)體、汽車、電力、機(jī)械、冶金、交通、樓宇自動(dòng)化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制、管理監(jiān)測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視/遠(yuǎn)程診斷、企業(yè)管理/資源計(jì)劃等系統(tǒng)。
四、控制原則
為保證系統(tǒng)平穩(wěn)、安全、可靠、高效的運(yùn)行,最大限度減少事故造成的損失, 控制原則如下設(shè)定:
分布式控制原則:監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式的控制原則,一般的過(guò)程控制和設(shè)備保護(hù)功能由各現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)內(nèi)的底層控制設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行,同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果上傳到中控室。中控室作為運(yùn)行監(jiān)控的決策機(jī)構(gòu),可以只是監(jiān)視,不直接介入各現(xiàn)場(chǎng)站控系統(tǒng)內(nèi)的控制,負(fù)責(zé)各站點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)控制,也可以直接介入站控系統(tǒng)進(jìn)行控制操作處理。
獨(dú)立性原則:現(xiàn)場(chǎng)各控制系統(tǒng)之間在設(shè)計(jì)上應(yīng)保持相對(duì)獨(dú)立,不能因其中一個(gè)出現(xiàn)故障而影響其它控制系統(tǒng)的運(yùn)行。
容錯(cuò)性原則:SCADA系統(tǒng)的軟硬件各個(gè)部分或全部的故障不能影響各現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的控制和運(yùn)行。系統(tǒng)對(duì)各種控制操作應(yīng)有基本的診斷和防錯(cuò)功能,以阻止錯(cuò)誤操作、誤操作或結(jié)果相互沖突的操作。為防止不同操作員對(duì)統(tǒng)一監(jiān)控點(diǎn)下達(dá)不同的控制指令,造成系統(tǒng)異常動(dòng)作,應(yīng)有控制優(yōu)先權(quán)處理程序來(lái)處理此類指令。
安全管理原則:系統(tǒng)應(yīng)有嚴(yán)格的安全和權(quán)限級(jí)別限制,不得隨意越權(quán)操作。
自動(dòng)處理原則:一般在門站或調(diào)壓站等站內(nèi)的事故和故障,在沒(méi)有及時(shí)得到中控室的響應(yīng)時(shí),應(yīng)有現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的控制設(shè)備自動(dòng)作應(yīng)急處理操作,同時(shí)向控制中心報(bào)警和報(bào)告處理結(jié)果。故障或事故范圍較大,超出現(xiàn)場(chǎng)站的控制范圍時(shí),由中控室協(xié)調(diào)處理,并做出相應(yīng)的控制操作。
結(jié)論
本系統(tǒng)保護(hù)了整個(gè)燃?xì)庹咎幵谳^高的運(yùn)行安全水平上,實(shí)現(xiàn)在中控室或在其它任何聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),可以在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握各燃?xì)庹镜倪\(yùn)行現(xiàn)狀(包括燃?xì)饬髁?、?chǔ)罐液位等監(jiān)控參數(shù)),完成緊急情況下的報(bào)警,實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)庹具M(jìn)行整體集中的管理,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息管理技術(shù)的應(yīng)用提高了生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)效率和管理水平,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化物料平衡,減少庫(kù)存和中間儲(chǔ)存,也實(shí)現(xiàn)了企業(yè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面系統(tǒng)化的信息系統(tǒng),為高層領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持,提高了企業(yè)的綜合自動(dòng)化水平。
 
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