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计控一体化计算机管理系统

信息来源:plantb2b.com  时间:2007-07-09  浏览次数:114

  毕荣道
  摘要 根据现有的控制设备及计检仪表,设计满足要求的计控一体化计算机管理系统,并介绍系统结构原理、硬件、配置、组态软件等方面。
  随着自动控制技术的日趋成熟,生产过程由原来的人工操作过渡到自动化生产管理,但由于自动控制系统的分步进行,没有建立全厂统一的监控管理系统,给生产造成困难。如果建立一种计算机管理系统,将现场控制系统以及各分散的检测仪表与管理计算机连接起来,现场数据直接进入计算机,能实现定时进行统计与报表生成,将会使生产管理水平得到进一步提高,大大减轻人员劳动强度。事实上,建构这样一个管理系统投资小,功效大,不仅是必要的,而且是可行的。
  一、目标和任务
  在天合公司,现有大量的计量、检测仪表,分别安装于变电站、水处理、锅炉、打叶复烤、预压打包等生产过程。对计算机管理系统提出以下要求:(1)能将不同的控制系统、分散的检测仪表连接到管理计算机;(2)能兼容不同的通信协议,如TCP/IP、RS485、RS232等;(3)布线简单,距离远的地方,采用无线通信;(4)投资小,性能可靠,维护管理方便;(5)能显示和记录运行状态和数据,同时提供历史状态和历史数据的检索功能;(6)能自动生成报表,具有打印、存储和网上浏览等功能;(7)对仪表的运行状态具有分析判断、报警提示功能;(8)本系统应该记录每台仪表的技术参数,以便于查询或更换。
  二、系统的结构及原理
  控制系统的结构主要根据管理要求、现有控制设备情况、现场仪表、计算机的距离等因素决定。对于锅炉控制系统和打叶复烤控制系统,采用网络通信方式,其他则采用接口模块转换与无线通信方式。管理计算机采用无线通信方式可避免长距离的布线,以及为布线而进行的大量工作,并且能减少投入。采用以太网通信方式,可省去接口模块,既可靠又省钱。
  无线通信方式为:现场仪表的模拟量信号或数字量信号,传入AI模块或DI模块后,转换成数字信号,并且以RS485串行通信方式进行传输,串行信号送入无线信号发送器,以一定频段的微波方式进行发送,接收器接收后,转换成RS232信号,送入管理计算机。
  网络通信方式为:每台具有TCP/IP网络通信功能的控制器,都有一个IP地址,并且要求IP地址是唯一的,这样才能保证系统通信的正常进行。这种通信方式与两台计算机的通信无异。过程的检测信号由控制器进行采集、转换、处理,并存储于各数据寄存器中,管理计算机要读取这些数据时,只须在组态软件的数据变量中,填入控制器的名称、数据寄存器地址、变量类型等即可。
  计算机管理系统的结构拓扑图如图1所示。
  三、系统硬件配置
  计算机管理系统硬件配置采用台湾研华公司的工业计算机作主机,具有很强的抗干扰功能,确保计算机正常运行。信号的采集和传输采用台湾威达公司的NUDAM分布式模块,本模块十分适合仪表安装地点分散的情况,其采用RS485通信协议,传输距离达1.2km,仅采用两根导线,可将所有的模块与计算机连接起,管理系统的主要硬件设备如下。
  主机:台湾研华工业计算机,具有故障自动复位功能。具体配置为:机箱PCI610,主板PSC1611,CPU PⅢ1.0G,内存256M,硬盘60G,显存32M,光驱52X,软驱1.44MB,103键盘,光电鼠标,监视器17英寸。
  打印机:HP LASERJET 6L PRO激光式打印机。
  NUDAM7017 AI模块:8通道模拟量输入模块,其中6个差动,2个单端。精度为16位;输入范围为:+ /150mV, + /500mV, + /1V, + /2.5V + /10V,+ /20mV;采样频率为10Hz。
  NUDAM7014 AI模块:1通道差动模拟量输入模块,精度为16位;输入范围为:+/150mV,+/500 mV,+/1 V,+/2.5V ,+ /10V,+ /20mV;采样频率为10Hz;支持+15V环路电压的变压器线性输入转换。
  NUDAM7503 DI模块:16路数字量输入模块,输入高电平为4~30V,输入低电平为0~1V。
  SST2400EXT 无线通信模块:基于序列发射频谱和射频技术,发射频率2.45GHz,通道数为8;发射功率为0.1W;基本通信距离300m,如要求更长的距离,需要中继。
  NUDAM7520信号转换模块:由于计算机的通信为RS232协议,而模块的通信为RS485协议,因此在信号进入计算机之前,必须转换为RS-232,同样,计算机将信号传给模块之前,也必须转换为RS-485。NUDAM-7520为RS-232/485转换模块,在无中继时,网上可挂256个模块,具有3000V的隔离功能,支持多种传输速度和多数据格式。
  网卡:采用3 COM 509B网卡,10M/100M自适应模块,以适应不同的网络速度。
  四、组态软件
  目前,组态软件一般运行在Windows平台上,用户可以方便地构造适应自己需要的“监控管理系统”,在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到监控室。
  目前,比较著名的组态软件有:美国INTELUSION公司的FIX组态软件,澳大利亚CIT公司的CITECT组态软件,以及国内亚控公司的KINGVIEW组态软件。但从现场控制设备及监控装置考虑,FIX和CITECT都适合,但从界面的美观、报表功能考虑,选用CITECT最为合适。CITECT在国内已流行近十年,由于其支持的硬件设备众多、功能强大、性能可靠、使用方便,很受开发人员的欢迎,目前已发行中文版。
  CITECT组态软件由组态工具、运行程序、在线帮助等组成。组态工具用于图形的制作、数据变量的生产、报表的生成、软件编译、通信的组态等。运行程序就是使完成的组态软件按组态的要求运行。在线帮助提供随时的帮助,使用人员在需要的时候可随时打开。
  本监控软件组态开发主要分为以下几个步骤:
  1.变量数据库的建立。首先根据管理计算机连接的控制设备或接口模块,创建通信设备名称,同时进行组态。组态内容包括:设备名称、IP地址或模块地址、通信协议等;然后,创建数据变量。数据变量按数据来源来分,分为内部变量和外部变量。内部变量为不与外部设备发生直接联系的变量,外部变量为直接与外部设备发生联系的变量。按变量的类型来分,又分为模拟变量和数字变量。外部变量的组态主要包括:设备名称、变量名称、数据地址、数据范围、变量类型等。变量数据库非常重要,因为所有外部的数据都依赖于它。
  2.图形画面的建立。可利用图形元件库以及绘图功能进行图形画面的建立。对于一些动画功能,如GIF格式的动画文件,可在其他软件绘制完成后调入使用。对于一些需要进行操作的元件,如显示数据、按键等,可进行语言编程,以完成各种任务。画面主要分为:设备流程画面、实时趋势画面、历史趋势画面、报警画面等。
  3.报表的建立。报表也是本计算机管理系统最重要的内容之一,CITECT虽然提供强大的报表功能,但要建立复杂的报表系统,仍不太方便。本系统采用EXCEL 200进行报表的产生、计算、打印,利用DDE数据交换方式,使EXCEL与CITECT讲行数据交换,并利用EXCEL非常强大的制表功能,买现复杂的报表。报表分为班报表、日报表、月报表。报表设有自动/手动方式,可根据需要进行选择。
  4.网络共享。由于要完全实现计算机管理系统的共享,需要购买组态软件使用权,这样增大了投入,对于多台计算机共享,投资很大。事实上许多部门只需要生产报表,因此,可采用报表文件存储和设置共享的办法,实现报表的网络共享。
  五、结束语
  计控一体化是目前自动化生产的一种需要,也是今后自动化发展的趋势。采用本文介绍的计控一体化计算机管理系统,具有技术先进、性能可靠、价格较低、功能强大、性价比高等特点,能适用于各种自动化程度的厂家,它不仅适用于自动化系统和仪表的管理,也适用于过程控制。

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