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。
系統(tǒng)軟件設(shè)計
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。
軟件的實現(xiàn)
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)。
數(shù)據(jù)庫組態(tài)
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)。
界面開發(fā)
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)。
空閑狀態(tài) 發(fā)油狀態(tài)
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)。
故障顯示界面
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)。
事件及報警記錄界面
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
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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