基于力控的發(fā)油控制系統(tǒng)設(shè)計

引言

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，各企業(yè)廣泛采用計算機控制技術(shù)，新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標準的工業(yè)計算機軟硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它們具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等鮮明優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且常在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級的微型計算機和工作站為主，目前更趨向于工業(yè)微機。

組態(tài)軟件的功能

組態(tài)軟件可謂是工業(yè)控制不可或缺的工具，組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和i/o設(shè)備，與高可靠的工控計算機和網(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，進行系統(tǒng)集成。

系統(tǒng)概述

某油庫發(fā)油監(jiān)控及計量部分，由人工來操作完成，手工錄入數(shù)據(jù)庫。因此，發(fā)油監(jiān)控數(shù)據(jù)庫更新速度慢且容易產(chǎn)生差錯。發(fā)油控制系統(tǒng)和開票系統(tǒng)不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不便于對數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。通過本次系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了由原來的四個發(fā)油鶴位擴展至十個，對發(fā)油控制、計量、溫度等各種參數(shù)及時準確的顯示，并對數(shù)據(jù)進一步處理分析，能夠?qū)⒃诎l(fā)油過程中產(chǎn)生的異常情況在較短的時間內(nèi)反應(yīng)給總控室內(nèi)的監(jiān)控人員，來實現(xiàn)對異常情況的及時處理，最后將這些數(shù)據(jù)都寫入數(shù)據(jù)庫，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)選擇力控組態(tài)軟件開發(fā)環(huán)境，針對硬件設(shè)備專門開發(fā)驅(qū)動程序;通過力控提供的豐富的畫面組態(tài)功能完成用戶要求的參數(shù)顯示，報警提示，多功能報表等，使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(sqlserver)完成自動計量功能，并將其嵌入到組態(tài)畫面的多功能報表中。

系統(tǒng)設(shè)計

發(fā)油控制器共10臺。這10臺發(fā)油控制器分布集中，一個控制室，發(fā)油區(qū)與監(jiān)控室距離近，且不要求網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，下位通過購買專門的傳感器采集溫度、流速、體積、故障等參數(shù)，并上傳到發(fā)油控制器，再通過485總線上傳，將數(shù)據(jù)采集到實時數(shù)據(jù)庫;通過組態(tài)軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理等，將計量系統(tǒng)嵌人到該系統(tǒng)的報表畫面.以實現(xiàn)監(jiān)控與計量一體化。

系統(tǒng)硬件設(shè)計

發(fā)油區(qū)數(shù)據(jù)的采集和傳輸由各種傳感器等硬件組成。每個發(fā)油控制器上安裝有溫度計、流量計、電液閥等傳感器和流量控制設(shè)備，傳感器采集到的數(shù)據(jù)匯集到發(fā)油控制器，實現(xiàn)發(fā)油參數(shù)的底層采集;各個鶴位上的發(fā)油控制器通過rs485總線連接，接口與工控機的rs485接口連接，實現(xiàn)整個發(fā)油區(qū)發(fā)油參數(shù)上傳。采集設(shè)備網(wǎng)絡(luò)分布如圖1所示。

發(fā)油區(qū)監(jiān)控與采集系統(tǒng)由用戶、實時監(jiān)控、系統(tǒng)設(shè)置及幫助部分組成，通過菜單形式組織起來。用戶部分包括用戶管理、登錄、注銷等功能。實時監(jiān)控部分包括鶴位畫面顯示、故障顯示、報警記錄等功能。系統(tǒng)設(shè)置包括發(fā)油鶴位參數(shù)設(shè)置、設(shè)備初始化等功能。幫助中提供了詳細的系統(tǒng)操作說明。

軟件實現(xiàn)

數(shù)據(jù)處理流程

系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

li/o設(shè)備組態(tài)

所謂i/o設(shè)備組態(tài)，就是在力控中建立相應(yīng)的設(shè)備，完成各種通訊設(shè)置。由于購買的成套設(shè)備，所以有專門的由力控開發(fā)的驅(qū)動程序。本系統(tǒng)有十個發(fā)油控制器，要對十個發(fā)油控制器分別組態(tài)，選擇串口通訊，設(shè)置端口，并對每臺設(shè)備分配地址(如圖4)。

所謂數(shù)據(jù)庫組態(tài)，就是將設(shè)備的i/o點與力控中的變量連接起來，從而形成數(shù)據(jù)庫變量，控制數(shù)據(jù)庫變量就如同控制設(shè)備一樣，實現(xiàn)各種功能(如圖5)。

發(fā)油鶴位監(jiān)控界面

共有11個鶴位(汽油四個，柴油六個，煤油一個)，每一個鶴位信息包括鶴位編號、鶴位狀態(tài)、油品名稱、添加劑、溫度、發(fā)油單位、應(yīng)加量、實加量、溢油狀態(tài)、接地狀態(tài)、泵狀態(tài)、流量計、電液閥、鶴位、油罐車(如圖6)。

發(fā)油控制器參數(shù)設(shè)置界面

發(fā)油控制過程是一個復(fù)雜的過程，而且要求精度較高，誤差一般不超過2‰，因此要對發(fā)油控制器進行完整的設(shè)置，保證發(fā)油的速度和精度。需要設(shè)置的參數(shù)如下：油品名稱、密度、對表系數(shù)、溫度系數(shù)、調(diào)和比例、是否添加劑、關(guān)閉參數(shù)、停泵控制、過沖量、機器狀態(tài)(如圖7)。

故障顯示對于自控系統(tǒng)是十分重要的，故障顯示界面要盡量簡潔明了，讓操作人員一目了然，因此對應(yīng)每一個通道的每一個報警點獨立設(shè)置參數(shù)，在正常狀態(tài)下均顯示綠色，在有報警情況下顯示紅色，直至故障排除恢復(fù)綠色，并且伴有聲音報警，對于嚴重故障(如溢油)更會彈出對話框進行報警(如圖8)。

為了方便用戶對系統(tǒng)故障的檢測和排除，力控提供了事件記錄控件，它可以監(jiān)視并記錄i/o設(shè)備運行、實時數(shù)據(jù)庫、進程管理、網(wǎng)絡(luò)通信、開發(fā)系統(tǒng)等各種動作，并且提供查詢功能。在報警記錄方面，力控也提供相應(yīng)的控件，不僅包括報警記錄和查詢，還有確認報警的功能，使工作人員及時處理。

后臺編程

下置發(fā)油提單

讀取數(shù)據(jù)庫的發(fā)油參數(shù)，是由windows的遠程數(shù)據(jù)源實現(xiàn)的。此部分程序放在應(yīng)用程序動作中，進入程序部分的功能是打開數(shù)據(jù)庫。程序運行周期執(zhí)行中，掃描周期1000ms，檢測是否有發(fā)油申請，并完成下置(如圖9)。

發(fā)油過程的監(jiān)控包括發(fā)油鶴位的狀態(tài)、實時溫度、實發(fā)數(shù)量、應(yīng)發(fā)數(shù)量、應(yīng)發(fā)單位以及溢油和接地報警等等。此部分放入發(fā)油鶴位監(jiān)控界面的腳本中執(zhí)行，進入窗口動作，從數(shù)據(jù)庫中找到對應(yīng)鶴位的油品名稱。窗口運行時周期執(zhí)行，用于實時更新發(fā)油狀態(tài)、發(fā)油單位、發(fā)油數(shù)量。

記錄發(fā)油參數(shù)

發(fā)油完成后，要將發(fā)油的實際數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫中，以便日后查詢和出據(jù)報表。首先要解決的問題是，如何得知一次發(fā)油過程的結(jié)束，即構(gòu)造上升沿。

程序周期檢測發(fā)油是否完成，一旦完成，將把當前的鶴位信息寫入數(shù)據(jù)庫中，包括實發(fā)數(shù)量、完成時間、是否正常完成(誤差不超過2‰)。

結(jié)語

發(fā)油控制過程是十分復(fù)雜的，要控制發(fā)油誤差在允許的范圍內(nèi)，需要軟件和硬件的配合，力控很好的實現(xiàn)了這個目標。通過此次改造，無論是從上位機監(jiān)控，還是在下位機的執(zhí)行情況來看，都達到了預(yù)期的效果，系統(tǒng)運行的可靠性明顯提高，在發(fā)油過程中改善了操作人員的工作環(huán)境，而且將人為因素帶來的不利影響降到最低。

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