基于力控的發(fā)油控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各企業(yè)廣泛采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟硬件平臺(tái)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(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)周期短等鮮明優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且常在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的重要作用。監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級(jí)的微型計(jì)算機(jī)和工作站為主，目前更趨向于工業(yè)微機(jī)。

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(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)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(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和i/o設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)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(jìn)行系統(tǒng)集成。

系統(tǒng)概述

某油庫(kù)發(fā)油監(jiān)控及計(jì)量部分，由人工來(lái)操作完成，手工錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，發(fā)油監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)更新速度慢且容易產(chǎn)生差錯(cuò)。發(fā)油控制系統(tǒng)和開(kāi)票系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不便于對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。通過(guò)本次系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了由原來(lái)的四個(gè)發(fā)油鶴位擴(kuò)展至十個(gè)，對(duì)發(fā)油控制、計(jì)量、溫度等各種參數(shù)及時(shí)準(zhǔn)確的顯示，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理分析，能夠?qū)⒃诎l(fā)油過(guò)程中產(chǎn)生的異常情況在較短的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)給總控室內(nèi)的監(jiān)控人員，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異常情況的及時(shí)處理，最后將這些數(shù)據(jù)都寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)選擇力控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，針對(duì)硬件設(shè)備專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序;通過(guò)力控提供的豐富的畫(huà)面組態(tài)功能完成用戶(hù)要求的參數(shù)顯示，報(bào)警提示，多功能報(bào)表等，使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(sqlserver)完成自動(dòng)計(jì)量功能，并將其嵌入到組態(tài)畫(huà)面的多功能報(bào)表中。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

發(fā)油控制器共10臺(tái)。這10臺(tái)發(fā)油控制器分布集中，一個(gè)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(guò)購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)門(mén)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(guò)485總線(xiàn)上傳，將數(shù)據(jù)采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù);通過(guò)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理等，將計(jì)量系統(tǒng)嵌人到該系統(tǒng)的報(bào)表畫(huà)面.以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與計(jì)量一體化。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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(gè)發(fā)油控制器上安裝有溫度計(jì)、流量計(jì)、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(shí)現(xiàn)發(fā)油參數(shù)的底層采集;各個(gè)鶴位上的發(fā)油控制器通過(guò)rs485總線(xiàn)連接，接口與工控機(jī)的rs485接口連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(hù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、系統(tǒng)設(shè)置及幫助部分組成，通過(guò)菜單形式組織起來(lái)。用戶(hù)部分包括用戶(hù)管理、登錄、注銷(xiāo)等功能。實(shí)時(shí)監(jiān)控部分包括鶴位畫(huà)面顯示、故障顯示、報(bào)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(xì)的系統(tǒng)操作說(shuō)明。

軟件實(shí)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(gòu)買(mǎi)的成套設(shè)備，所以有專(zhuān)門(mén)的由力控開(kāi)發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序。本系統(tǒng)有十個(gè)發(fā)油控制器，要對(duì)十個(gè)發(fā)油控制器分別組態(tài)，選擇串口通訊，設(shè)置端口，并對(duì)每臺(tái)設(shè)備分配地址(如圖4)。

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

發(fā)油鶴位監(jiān)控界面

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

發(fā)油控制器參數(shù)設(shè)置界面

發(fā)油控制過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，而且要求精度較高，誤差一般不超過(guò)2‰，因此要對(duì)發(fā)油控制器進(jìn)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(chēng)、密度、對(duì)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(guò)沖量、機(jī)器狀態(tài)(如圖7)。

故障顯示對(duì)于自控系統(tǒng)是十分重要的，故障顯示界面要盡量簡(jiǎn)潔明了，讓操作人員一目了然，因此對(duì)應(yīng)每一個(gè)通道的每一個(gè)報(bào)警點(diǎn)獨(dú)立設(shè)置參數(shù)，在正常狀態(tài)下均顯示綠色，在有報(bào)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(bào)警，對(duì)于嚴(yán)重故障(如溢油)更會(huì)彈出對(duì)話(huà)框進(jìn)行報(bào)警(如圖8)。

為了方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)故障的檢測(cè)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(yùn)行、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)通信、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等各種動(dòng)作，并且提供查詢(xún)功能。在報(bào)警記錄方面，力控也提供相應(yīng)的控件，不僅包括報(bào)警記錄和查詢(xún)，還有確認(rèn)報(bào)警的功能，使工作人員及時(shí)處理。

后臺(tái)編程

下置發(fā)油提單

讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)油參數(shù)，是由windows的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)的。此部分程序放在應(yīng)用程序動(dòng)作中，進(jìn)入程序部分的功能是打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)。程序運(yùn)行周期執(zhí)行中，掃描周期1000ms，檢測(cè)是否有發(fā)油申請(qǐng)，并完成下置(如圖9)。

發(fā)油過(guò)程的監(jiān)控包括發(fā)油鶴位的狀態(tài)、實(shí)時(shí)溫度、實(shí)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(bào)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(jìn)入窗口動(dòng)作，從數(shù)據(jù)庫(kù)中找到對(duì)應(yīng)鶴位的油品名稱(chēng)。窗口運(yùn)行時(shí)周期執(zhí)行，用于實(shí)時(shí)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(shí)際數(shù)據(jù)寫(xiě)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便日后查詢(xún)和出據(jù)報(bào)表。首先要解決的問(wèn)題是，如何得知一次發(fā)油過(guò)程的結(jié)束，即構(gòu)造上升沿。

程序周期檢測(cè)發(fā)油是否完成，一旦完成，將把當(dāng)前的鶴位信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括實(shí)發(fā)數(shù)量、完成時(shí)間、是否正常完成(誤差不超過(guò)2‰)。

結(jié)語(yǔ)

發(fā)油控制過(guò)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(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)。通過(guò)此次改造，無(wú)論是從上位機(jī)監(jiān)控，還是在下位機(jī)的執(zhí)行情況來(lái)看，都達(dá)到了預(yù)期的效果，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性明顯提高，在發(fā)油過(guò)程中改善了操作人員的工作環(huán)境，而且將人為因素帶來(lái)的不利影響降到最低。

更多資訊請(qǐng)關(guān)注：21ic模擬頻道