基于手機(jī)APP技術(shù)的萊鋼水源地控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

引言

山鋼股份萊蕪分公司能源動(dòng)力廠負(fù)責(zé)維護(hù)的深井地理位置分布分散、位置偏遠(yuǎn),有線網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋,操作人員要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備啟停,特別是雨雪天氣,操作環(huán)境比較惡劣。供水車間從挖掘現(xiàn)有設(shè)備潛力、大力降低人力資源壓力、改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境等方面考慮,依托萊鋼能源管控中心硬件設(shè)施,實(shí)現(xiàn)水源地的集中遠(yuǎn)程控制。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和3G/4G技術(shù)的成熟,使用智能手機(jī)安裝相應(yīng)的應(yīng)用軟件(APP)對(duì)工藝過(guò)程和生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控和操作成為可能。

移動(dòng)終端由于其便攜性、靈活性,配合移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò),可以用于為操作人員搭建全天候、不受地域限制的操作平臺(tái)。

1功能簡(jiǎn)介

基于手機(jī)APP技術(shù)的供水優(yōu)化控制系統(tǒng)以萊鋼能源動(dòng)力廠所轄自來(lái)水廠、水源地為控制對(duì)象,系統(tǒng)采用Modbus總線通信、DTU無(wú)線數(shù)據(jù)終端、OPC和WEB服務(wù)及中國(guó)移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、水池及管網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)控。通過(guò)對(duì)供水系統(tǒng)的壓力、流量及泵的開(kāi)關(guān)量、電流電壓、水位等進(jìn)行測(cè)量、控制及遠(yuǎn)傳,實(shí)現(xiàn)對(duì)供水過(guò)程有效的遙測(cè)及控制。

1.1傳統(tǒng)操作模式

在萊鋼自來(lái)水廠設(shè)置操作員站,通過(guò)操作畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控和操作,這是常規(guī)的操作模式。

1.2移動(dòng)操作模式

通過(guò)安卓智能手機(jī)客戶端進(jìn)行監(jiān)控和操作。該種方法不受地域影響,只要有中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋,即可對(duì)設(shè)備進(jìn)行操控,適用于偏遠(yuǎn)的水源井如清泥溝一級(jí)泵站和東泉水源地泵站。

1.3高級(jí)優(yōu)化模式

采用高級(jí)語(yǔ)言(C#)實(shí)現(xiàn)供水控制系統(tǒng)的優(yōu)化控制,根據(jù)各個(gè)供水時(shí)段對(duì)供水壓力的要求,結(jié)合尖峰平谷電價(jià)進(jìn)行調(diào)整,達(dá)到節(jié)能和降低運(yùn)行成本的目的。

2系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用4層架構(gòu),通過(guò)OPC、移動(dòng)3G/4G接入和WEB服務(wù)等成熟的技術(shù),構(gòu)成一個(gè)完整的由硬件、通信網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件構(gòu)成的平臺(tái)。

如圖1所示,該系統(tǒng)主要由PLC、OPC服務(wù)器、Webservice服務(wù)器和Android客戶端四個(gè)部分組成。

2.1現(xiàn)場(chǎng)PLC控制層

現(xiàn)場(chǎng)使用的PLC采用施耐德公司的tWido控制器,完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集,通過(guò)DTU接入中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),與萊鋼能源管控中心的企業(yè)網(wǎng)關(guān)通信。

2.2OPC服務(wù)器數(shù)據(jù)采集層

在該功能中,主要是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的PLC數(shù)據(jù)接口把PLC數(shù)據(jù)采集到PC端?？紤]到通用性,我們采用KepWareOPC服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

2.3WebService服務(wù)層

Webservice是一個(gè)平臺(tái)獨(dú)立、低耦合、自包含、基于可編程的Web的應(yīng)用程序,可使用開(kāi)放的XML(標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言下的一個(gè)子集)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序,用于開(kāi)發(fā)分布式互操作的應(yīng)用程序。

Webservice技術(shù),能使得運(yùn)行在不同機(jī)器上的不同應(yīng)用無(wú)須借助第三方軟件或硬件,就可相互交換數(shù)據(jù)或集成。依據(jù)Webservice規(guī)范實(shí)施的應(yīng)用之間,無(wú)論它們所使用的語(yǔ)言、平臺(tái)或內(nèi)部協(xié)議是什么,都可以相互交換數(shù)據(jù)。Webservice可以執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)功能。Webservice很容易部署,為整個(gè)企業(yè)業(yè)務(wù)流程的集成提供了一個(gè)通用機(jī)制。

2.4安卓系統(tǒng)移動(dòng)終端層

Android移動(dòng)設(shè)備主要通過(guò)調(diào)用Webservice服務(wù)器上的相應(yīng)method,對(duì)PLC的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě),操作人員通過(guò)簡(jiǎn)潔明了的圖形界面設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)控。

該系統(tǒng)用Eclipse平臺(tái)開(kāi)發(fā),采用Java語(yǔ)言編寫(xiě)程序。Eclipse是一個(gè)開(kāi)放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

考慮到控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求,軟件利用多線程技術(shù),做到了最小的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源和手機(jī)電力消耗,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制,畫(huà)面刷新速率達(dá)到了1s,接近WinCC等監(jiān)控軟件的指標(biāo)。手機(jī)操作界面如圖2所示。

該系統(tǒng)中Webservice服務(wù)器是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)客戶端和控制系統(tǒng)通信的橋梁,對(duì)手機(jī)客戶端的請(qǐng)求作出響應(yīng),通過(guò)調(diào)用相應(yīng)的OPC服務(wù),實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。

3結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)萊鋼水源的的PLC系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和操作,數(shù)據(jù)需要從自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò),萊鋼能源網(wǎng)、萊鋼骨干網(wǎng),穿越萊鋼企業(yè)網(wǎng)關(guān)和防火墻接入互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)水源地的遠(yuǎn)程控制。該項(xiàng)目的實(shí)施,提高了工作效率,降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了水源地管理水平。