基于KingView的某沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)

引言

在我國(guó),由燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),利用畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的動(dòng)物糞便或餐廚垃圾發(fā)酵后獲得的沼氣作為燃料。該系統(tǒng)集發(fā)電、余熱利用于一體,因其充分利用沼氣這種"變廢為寶"的清潔能源,且系統(tǒng)綜合能源利用率高,在國(guó)家大力實(shí)施節(jié)能減排,綠色低碳的政策引導(dǎo)下,一批熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)項(xiàng)目逐漸上馬,項(xiàng)目發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量及數(shù)量也不斷增加。熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目中,一般機(jī)組都是連續(xù)不間斷運(yùn)行,同時(shí)項(xiàng)目中單機(jī)系統(tǒng)涉及的設(shè)備有燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、余熱回收利用裝置等,需監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多達(dá)上千條。一個(gè)項(xiàng)目如果涉及多臺(tái)機(jī)組,在運(yùn)維人員有限的情況下,項(xiàng)目的運(yùn)維難度則成倍增加。針對(duì)此問(wèn)題,本監(jiān)測(cè)軟件充分利用KingView的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)及數(shù)據(jù)字典功能,實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)及主要參數(shù)的監(jiān)測(cè)報(bào)警、聲音提示等功能,可以有力地支持現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作。

本文主要介紹現(xiàn)場(chǎng)通信的架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)的流程,開(kāi)發(fā)流程涉及數(shù)據(jù)字典中的變量定義、通信測(cè)試、界面設(shè)計(jì)等主要的設(shè)計(jì)步驟。

1創(chuàng)建工程、添加設(shè)備

監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接如圖l所示,系統(tǒng)中涉及的下位機(jī)通信設(shè)備有余熱利用控制器、自用電測(cè)量多功能表、機(jī)組控制器、煙氣脫硝控制器。余熱控制PLC采用西門(mén)子品牌,通信采用西門(mén)子s7通信協(xié)議,其他設(shè)備的通信協(xié)議采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Modbus,串口設(shè)備的數(shù)據(jù)經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)由ModbusRTU轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的ModbusTCP進(jìn)行傳輸。

新建工程后,根據(jù)圖1添加待通信的下位機(jī)設(shè)備,并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的設(shè)備通信地址和端口。原則上根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)通信量和設(shè)備類型,選擇開(kāi)啟的線程數(shù)量。軟件上建立的邏輯設(shè)備如圖2所示,監(jiān)測(cè)平臺(tái)從機(jī)組控制器采集的數(shù)據(jù)量較大,兩臺(tái)機(jī)組控制器的連接分別開(kāi)啟獨(dú)立的線程:其他同類型的設(shè)備,如余熱控制PLC、自用電多功能表、脫硝控制器分別開(kāi)啟一個(gè)線程,分別建立兩臺(tái)設(shè)備的連接。

2測(cè)試通信

如上所述,KingView的設(shè)備管理窗口列出了軟件中配置的1/o設(shè)備的邏輯名稱、設(shè)備名稱、通信端口和通信地址等。設(shè)備名稱代表相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。按照設(shè)備管理窗口中設(shè)計(jì)的地址分配,設(shè)置相應(yīng)下位機(jī)通信設(shè)備的地址及端口等參數(shù)。KingView運(yùn)行時(shí)會(huì)自動(dòng)加載相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與下位機(jī)對(duì)象設(shè)備建立通信。建立一個(gè)畫(huà)面,添加多個(gè)文本控件,連接不同對(duì)象的1/o變量,進(jìn)行通信測(cè)試。

3添加變量

經(jīng)初步統(tǒng)計(jì),此熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包含I/O監(jiān)測(cè)變量約2000個(gè),中間變量根據(jù)監(jiān)測(cè)畫(huà)面的需要在軟件中自行設(shè)定。I/O監(jiān)測(cè)變量又分為主要用于數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的模擬量、開(kāi)關(guān)量,用于報(bào)警傳遞的數(shù)字開(kāi)關(guān)量。對(duì)于如此數(shù)量的變量,如果單獨(dú)分別建立變量,平臺(tái)的設(shè)計(jì)及維護(hù)將極為不便。此時(shí),可利用KingView中的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型,針對(duì)系統(tǒng)中的相同對(duì)象建立一個(gè)結(jié)構(gòu)體模板,然后在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)字典中利用結(jié)構(gòu)體模板,針對(duì)每個(gè)對(duì)象建立對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)變量。利用這種方法可大大減少變量定義的工作量,易于查找同樣的連接錯(cuò)誤,提高效率。系統(tǒng)中用到的結(jié)構(gòu)變量定義如圖3所示。

圖3創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體模板

4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)配置

為了保證重要數(shù)據(jù)的可追溯性,便于后期的故障分析和處理,對(duì)于下位機(jī)通信對(duì)象的重要工藝數(shù)據(jù),如發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓、水壓、排煙溫度,余熱利用裝置上的進(jìn)出水溫度等數(shù)據(jù),平臺(tái)需要配置歷史數(shù)據(jù)庫(kù)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ):對(duì)于通信對(duì)象的報(bào)警變量需要設(shè)置報(bào)警存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。因此,正確的數(shù)據(jù)庫(kù)配置,對(duì)于保證數(shù)據(jù)的按需存儲(chǔ)極為重要。歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用KingView的歷史庫(kù),存儲(chǔ)于本地磁盤(pán)空間,具體配置如圖4所示。KingView可以與支持ODBC訪問(wèn)接口的數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行連接。報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)采用MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)于本地,報(bào)警的數(shù)據(jù)可通過(guò)KingView的控件和s0L函數(shù)進(jìn)行查詢,具體連接如圖5所示。

5畫(huà)面制作

新建畫(huà)面,調(diào)出工具箱,可以在畫(huà)面上拖放各種控件及繪制各種基礎(chǔ)圖形,并利用調(diào)色板進(jìn)行著色。制作的畫(huà)面是靜態(tài)的,通過(guò)相關(guān)控件或圖形的"動(dòng)畫(huà)連接"建立畫(huà)面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這樣,現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通過(guò)I/0接口的下位機(jī)通信設(shè)備,引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的變化,變量的變化最終反映到畫(huà)面上。同時(shí),KingView還提供了豐富的命令語(yǔ)言,用于報(bào)警的輸出驅(qū)動(dòng)、變量的邏輯處理、畫(huà)面的顯示及邏輯切換,增強(qiáng)了數(shù)據(jù)顯示的動(dòng)態(tài)效果,便于反映實(shí)際的工藝流程。

系統(tǒng)共設(shè)置主畫(huà)面、狀態(tài)監(jiān)控、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、發(fā)電機(jī)參數(shù)、實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警、報(bào)警查詢、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線及歷史報(bào)表l0個(gè)畫(huà)面,如圖6所示。主畫(huà)面在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)打開(kāi),作為系統(tǒng)狀態(tài)的概覽。

6結(jié)語(yǔ)

基于KingView的組態(tài)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),充分利用了KingView內(nèi)建的各種驅(qū)動(dòng)與現(xiàn)場(chǎng)各PLC及控制器等建立通信,完成了數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)和報(bào)警的存儲(chǔ)及備份、報(bào)警的分類查詢和數(shù)據(jù)報(bào)表的生成等功能,在現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用中有效協(xié)助了運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備的管理。