基于KingView的某沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測軟件設計

引言

在我國,由燃氣內(nèi)燃機驅(qū)動的沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),利用畜禽養(yǎng)殖場的動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,在國家大力實施節(jié)能減排,綠色低碳的政策引導下,一批熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)項目逐漸上馬,項目發(fā)電機裝機容量及數(shù)量也不斷增加。熱電聯(lián)產(chǎn)項目中,一般機組都是連續(xù)不間斷運行,同時項目中單機系統(tǒng)涉及的設備有燃氣發(fā)動機、同步發(fā)電機、余熱回收利用裝置等,需監(jiān)測數(shù)據(jù)多達上千條。一個項目如果涉及多臺機組,在運維人員有限的情況下,項目的運維難度則成倍增加。針對此問題,本監(jiān)測軟件充分利用KingView的性價比優(yōu)勢及數(shù)據(jù)字典功能,實現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)采集存儲及主要參數(shù)的監(jiān)測報警、聲音提示等功能,可以有力地支持現(xiàn)場運維工作。

本文主要介紹現(xiàn)場通信的架構設計、軟件開發(fā)的流程,開發(fā)流程涉及數(shù)據(jù)字典中的變量定義、通信測試、界面設計等主要的設計步驟。

1創(chuàng)建工程、添加設備

監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接如圖l所示,系統(tǒng)中涉及的下位機通信設備有余熱利用控制器、自用電測量多功能表、機組控制器、煙氣脫硝控制器。余熱控制PLC采用西門子品牌,通信采用西門子s7通信協(xié)議,其他設備的通信協(xié)議采用工業(yè)標準的Modbus,串口設備的數(shù)據(jù)經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關由ModbusRTU轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的ModbusTCP進行傳輸。

新建工程后,根據(jù)圖1添加待通信的下位機設備,并設計對應的設備通信地址和端口。原則上根據(jù)設備數(shù)據(jù)通信量和設備類型,選擇開啟的線程數(shù)量。軟件上建立的邏輯設備如圖2所示,監(jiān)測平臺從機組控制器采集的數(shù)據(jù)量較大,兩臺機組控制器的連接分別開啟獨立的線程:其他同類型的設備,如余熱控制PLC、自用電多功能表、脫硝控制器分別開啟一個線程,分別建立兩臺設備的連接。

2測試通信

如上所述,KingView的設備管理窗口列出了軟件中配置的1/o設備的邏輯名稱、設備名稱、通信端口和通信地址等。設備名稱代表相應的設備驅(qū)動程序。按照設備管理窗口中設計的地址分配,設置相應下位機通信設備的地址及端口等參數(shù)。KingView運行時會自動加載相應的設備驅(qū)動程序與下位機對象設備建立通信。建立一個畫面,添加多個文本控件,連接不同對象的1/o變量,進行通信測試。

3添加變量

經(jīng)初步統(tǒng)計,此熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包含I/O監(jiān)測變量約2000個,中間變量根據(jù)監(jiān)測畫面的需要在軟件中自行設定。I/O監(jiān)測變量又分為主要用于數(shù)據(jù)監(jiān)測的模擬量、開關量,用于報警傳遞的數(shù)字開關量。對于如此數(shù)量的變量,如果單獨分別建立變量,平臺的設計及維護將極為不便。此時,可利用KingView中的結構數(shù)據(jù)類型,針對系統(tǒng)中的相同對象建立一個結構體模板,然后在實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)字典中利用結構體模板,針對每個對象建立對應的結構變量。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誤,提高效率。系統(tǒng)中用到的結構變量定義如圖3所示。

圖3創(chuàng)建結構體模板

4數(shù)據(jù)存儲配置

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,對于下位機通信對象的重要工藝數(shù)據(jù),如發(fā)動機的油壓、水壓、排煙溫度,余熱利用裝置上的進出水溫度等數(shù)據(jù),平臺需要配置歷史數(shù)據(jù)庫用于數(shù)據(jù)存儲:對于通信對象的報警變量需要設置報警存儲數(shù)據(jù)庫。因此,正確的數(shù)據(jù)庫配置,對于保證數(shù)據(jù)的按需存儲極為重要。歷史數(shù)據(jù)存儲采用KingView的歷史庫,存儲于本地磁盤空間,具體配置如圖4所示。KingView可以與支持ODBC訪問接口的數(shù)據(jù)庫之間進行連接。報警數(shù)據(jù)庫采用MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫,存儲于本地,報警的數(shù)據(jù)可通過KingView的控件和s0L函數(shù)進行查詢,具體連接如圖5所示。

5畫面制作

新建畫面,調(diào)出工具箱,可以在畫面上拖放各種控件及繪制各種基礎圖形,并利用調(diào)色板進行著色。制作的畫面是靜態(tài)的,通過相關控件或圖形的"動畫連接"建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應關系,這樣,現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通過I/0接口的下位機通信設備,引起實時數(shù)據(jù)庫中變量的變化,變量的變化最終反映到畫面上。同時,KingView還提供了豐富的命令語言,用于報警的輸出驅(qū)動、變量的邏輯處理、畫面的顯示及邏輯切換,增強了數(shù)據(jù)顯示的動態(tài)效果,便于反映實際的工藝流程。

系統(tǒng)共設置主畫面、狀態(tài)監(jiān)控、發(fā)動機參數(shù)、發(fā)電機參數(shù)、實時報警、歷史報警、報警查詢、實時曲線、歷史曲線及歷史報表l0個畫面,如圖6所示。主畫面在系統(tǒng)運行時自動打開,作為系統(tǒng)狀態(tài)的概覽。

6結語

基于KingView的組態(tài)平臺開發(fā)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng),充分利用了KingView內(nèi)建的各種驅(qū)動與現(xiàn)場各PLC及控制器等建立通信,完成了數(shù)據(jù)的采集、運行狀態(tài)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)和報警的存儲及備份、報警的分類查詢和數(shù)據(jù)報表的生成等功能,在現(xiàn)場工程應用中有效協(xié)助了運維人員對設備的管理。