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摘要：本文通過應用力控軟件和開發(fā)相關接口軟件實現(xiàn)霍尼韋爾TDC3000實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集，并使實時數(shù)據(jù)進入統(tǒng)一UNIFORMANCE PHD生產實時數(shù)據(jù)庫平臺，重點論述了力控軟件結構、功能和接口軟件的開發(fā)。通過系統(tǒng)實際運行表明建立在此實時數(shù)據(jù)平臺上裝置監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定、操作方便、監(jiān)控效果良好。
前言
石化行業(yè)是高度自動化、連續(xù)化生產的行業(yè)，因此各裝置自動化程度都非常高，基本都采用DCS集散型控制系統(tǒng)進行裝置生產，由于使用了以計算機為主的集散型控制系統(tǒng)使裝置采集工藝信息和操作信息能力的大大提高，工藝管理和控制的水平大大提高，共享信息的能力大大提高。因此在此基本上建立一個生產實時數(shù)據(jù)庫平臺，對提高裝置信息化管理水平有著重大的戰(zhàn)略意義。
力控組態(tài)軟件簡介
力控是運行在Windows98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)上的一種組態(tài)軟件。使用力控，用戶可以方便、快速地構造不同需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。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，其預設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設備，與高可靠的工控計算機和網絡系統(tǒng)結合，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。
力控軟件的組成，力控軟件由以下幾個主要部分組成：
1）工程管理器
工程管理器用于創(chuàng)建工程、工程管理等。
2）開發(fā)系統(tǒng)（Draw）
開發(fā)系統(tǒng)是一個集成環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動力控其他程序組件等。
3）界面運行系統(tǒng)（View）
界面運行系統(tǒng)用來運行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面。
4）實時數(shù)據(jù)庫（DB）
實時數(shù)據(jù)庫是力控軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，構建分布式應用系統(tǒng)的基礎。它負責實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警處理、數(shù)據(jù)服務請求處理等。
5）I/O驅動程序
I/O驅動程序負責力控與I/O設備的通信。它將I/O設備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后，傳送到力控的數(shù)據(jù)庫，然后在界面運行系統(tǒng)的畫面上動態(tài)顯示。
6）網絡通信程序（NetClient/NetServer）
網絡通信程序采用TCP/IP通信協(xié)議，可利用Intranet/Internet實現(xiàn)不同網絡結點上力控之間的數(shù)據(jù)通信。
7）串行通信程序（SCOMClient/SCOMServer）
串行通信程序采用串行通信方式。兩臺計算機之間，使用RS232C/422/485接口，可實現(xiàn)一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實現(xiàn)一對多臺計算機（1：N方式）的通信。
8）撥號通信程序（TelClient/TelServer）
撥號通信程序使用電話撥號方式進行通信。任何地方與工業(yè)現(xiàn)場之間，只要能撥打電話，就可以實現(xiàn)對遠程現(xiàn)場生產過程的實時監(jiān)控，唯一需要的是Modem和電話線。
9）Web服務器程序（Web Server）
Web服務器程序可為處在世界各地的遠程用戶實現(xiàn)在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監(jiān)控現(xiàn)場生產過程。
實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介
霍尼韋爾公司的UNIFORMANCE PHD是一套成熟石化行業(yè)生產實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，同時該系統(tǒng)也可作為生產實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)和應用平臺。該系統(tǒng)具有采集工藝過程數(shù)據(jù)點數(shù)不限、用戶數(shù)不限、能與多種型號的DCS系統(tǒng)互聯(lián)、擴展性好、用戶界面可與OFFICE等桌面軟件無縫連連、穩(wěn)定性好等特點。
雖然UNIFORMANCE PHD能與多種型號的DCS系統(tǒng)互聯(lián)，但并不能與所有的DCS系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)。如霍尼韋爾自己TDC3000系統(tǒng)，如果軟件版本不升級就無法實施實時數(shù)據(jù)采集，在實際的應用中我們就碰到這樣的問題，有一套裝置DCS 是TDC3000系統(tǒng)目前版本為R510，但軟件版本由于多種原因一直沒有升級，而且該裝置先前已經實施了APC（先進生產控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，且系統(tǒng)運行非常穩(wěn)定，如果為了進行生產實數(shù)據(jù)采集對軟件進行升級，就需要承擔一定的風險即DCS軟件升級后是否能與運行中的APC軟件兼容等一系列問題。經過了多個方案的選擇，最終我們選定了北京三維力控科技有限公司的力控力控組態(tài)軟件作為數(shù)據(jù)采集的中間軟件，使用該軟件進行數(shù)據(jù)采集不需要對原TDC3000 DCS進行升級，同時在力控組態(tài)軟件基礎上進行二次開發(fā)使采集數(shù)據(jù)進入UNIFORMANCE PHD系統(tǒng)。系統(tǒng)組成結構原理圖如下：
圖1 系統(tǒng)結構圖
1.生產實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要功能
1）數(shù)據(jù)采集
采集DCS系統(tǒng)的裝置生產實時數(shù)據(jù)，包括壓力、溫度、流量、液位、氣體濃度、產品指數(shù)等數(shù)據(jù)。
2）動態(tài)顯示
將工藝流程圖通過組態(tài)軟件真實地反映在動態(tài)體流程圖上，同時與DCS操作畫面保持一致，顯示各測量點的參數(shù)變化趨勢，并使畫面具有實時、動態(tài)效果。位號趨勢圖和數(shù)據(jù)詳細列表如下：
圖2 位號趨勢圖
圖3 數(shù)據(jù)詳細列表
3）監(jiān)控操作
完成各工位的參數(shù)設定，并對溫度、液位、流量和壓力進行自動監(jiān)測。流程圖如下：
圖4流程圖
4）操作畫面
在操作畫面上可查詢各控制點的溫度、液位、流量等實時和歷史數(shù)據(jù)，并可按要求設定和打印出實時報表和歷史報表。
2. 系統(tǒng)硬件及網絡
以企業(yè)現(xiàn)有的聯(lián)通所有生產裝置的以太局域網為基礎，由一臺PC機作為實時數(shù)據(jù)采集機，即數(shù)據(jù)采集服務器，用以存在所有生產裝置的生產實時數(shù)據(jù)，并接入內部網絡；在網絡中心機房設置一臺為主服務器，即實時數(shù)據(jù)庫主服務器，用以存在所有生產裝置的生產實時數(shù)據(jù)；同時在網絡中心機房設置一臺WEB服務器，作為生產實時數(shù)據(jù)發(fā)布平臺，所有接入內部網絡的計算機用戶都可通過瀏覽器分級查看裝置的生產實時信息。
網絡服務器的操作系統(tǒng)為Windows NT 4.0，客戶端為Windows95、98、2000等操作系統(tǒng)，通過使用客戶端軟件可實現(xiàn)管理功能，如管理部門所需數(shù)據(jù)的記錄報表、統(tǒng)計報表等。系統(tǒng)通過此服務器與企業(yè)Intranet及Internet相連，以實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交互。
3.系統(tǒng)聯(lián)接與網絡設計
1）DCS與采集機相聯(lián)
定做霍尼韋爾TDC3000專用同軸電纜，一頭與DCS打印機口相聯(lián)，另一頭與采集機COM相聯(lián)。
2）采集機接入網絡
采集機安裝以太網卡，通過五類網線接入裝置內的以太網交換機，以太網交換機通過光纖接入中心機房主干網絡交換機。
3）主服務器和WEB服務器接入網絡
主服務器和WEB服務器為保證網絡帶寬和速度，放置在中心機房并采作快速以太網接入主干網絡交換機。
4.軟件開發(fā)和組態(tài)
4.1 TDC3000發(fā)送接口軟件開發(fā)和組態(tài)
此TDC3000控制系統(tǒng)LCN網絡上的UxS 節(jié)點是基于HP 的Unix操作系統(tǒng)平臺的工作站。系統(tǒng)當前采用的Honeywell軟件版本為UxS R200（其中HP Unix系統(tǒng)版本為R9.05；UxS屬性版本為Personality R510，Honeywell系統(tǒng)軟件為R510）。
經過多次開發(fā)和調試，完成了Unix工作站上專用接口軟件的開發(fā)，此接口軟件主要實現(xiàn)過程控制網絡向工廠信息網絡上傳數(shù)據(jù)的功能，即由此軟件負責向打印口發(fā)送裝置數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)對用戶需要數(shù)據(jù)的采集的在此軟件中對所有相關位號進行了組態(tài)，即經過組態(tài)的數(shù)據(jù)可以采集到實時數(shù)據(jù)庫中。TDC3000發(fā)送數(shù)據(jù)包如圖：
圖5 TDC3000發(fā)送數(shù)據(jù)包
4.2 TDC3000接收接口軟件開發(fā)
在采集端開發(fā)了專用的TDC3000串口數(shù)據(jù)通信協(xié)議軟件，主要實現(xiàn)對DCS送出的加密數(shù)據(jù)進行解碼，然后把數(shù)據(jù)送至三維力控的實時數(shù)據(jù)庫中。
TDC3000串口接收數(shù)據(jù)通信協(xié)議如圖：
圖6 TDC3000串口接收數(shù)據(jù)通信協(xié)議
4.3力控接口軟件開發(fā)和組態(tài)
為實現(xiàn)對所有接收到數(shù)據(jù)的存貯必須對所有位號在實時數(shù)據(jù)庫中進行組態(tài)，組態(tài)信息包括位號名稱、數(shù)據(jù)類型、單位、上下限等十幾個參數(shù)據(jù)，通過組態(tài)保證所有通過DCS送出的實時數(shù)據(jù)存貯到力控實時數(shù)據(jù)庫中。
力控2.62工程管理器如圖：
圖7 力控 2.62工程管理器畫面
力控實時數(shù)據(jù)庫如圖：
圖8 力控實時數(shù)據(jù)庫瀏覽畫面
4.4 PHD RDI軟件開發(fā)
為了使裝置的實時數(shù)據(jù)送入統(tǒng)一的UNIFORMANCE PHD實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，必須開發(fā)一個力控實時數(shù)據(jù)庫對應UNIFORMANCE PHD的數(shù)據(jù)接口，由于UNIFORMANCE PHD提供了接口開發(fā)規(guī)范，根據(jù)規(guī)范我們用C語言開發(fā)一個PHD接口軟件，實現(xiàn)力控實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)發(fā)送至PHD實時數(shù)據(jù)庫。PHD接口軟件使用必須與PHD實時數(shù)據(jù)庫相結合，因此在采集機上我們又安裝了PHD實時數(shù)據(jù)庫。PHD實時數(shù)據(jù)庫管理畫面如圖。
圖9 PHD實時數(shù)據(jù)庫管理畫面
PHD實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)瀏覽
圖10 實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)瀏覽畫面
4.5 PHD組態(tài)
PHD實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)采集是基于RDI接口的，因此在PHD服務器上對RDI接口進行參數(shù)的配置，同時對所有采集位號進行組態(tài)，保證采集數(shù)據(jù)的準確和可信。
4.6 操作界面開發(fā)
通過開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)與操作人員間的交互界面，可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調度和管理。
用戶界面分兩部分：
1）用于日常監(jiān)視、流程圖的主界面
2）用于非日常監(jiān)視信息、各種報表、趨勢圖
同時對工藝參數(shù)、設備運行參數(shù)通過一覽表的形式來匯總。系統(tǒng)組態(tài)的過程實質是把組態(tài)顯示界面上的按鈕、報警以及生產趨勢圖形等與現(xiàn)場執(zhí)行設備或儀表建立對應連接，使操作員在操作站通過系統(tǒng)組態(tài)畫面了解現(xiàn)場的設備和儀表運行情況。
5．結束語
我們通過采用第三方軟件技術的組態(tài)軟件建立了裝置的生產實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，經過半年多的試運行表明：該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，監(jiān)控程序功能完善，提供多種通用接口，與其它系統(tǒng)結合能力強，是一套理想的生產裝置實時控制系統(tǒng)。
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