基于力控組態(tài)軟件空壓機監(jiān)控系統(tǒng)

鑒于力控組態(tài)軟件的空壓機監(jiān)控系統(tǒng)鑒于力控組態(tài)軟件的空壓機監(jiān)控系統(tǒng)鑒于力控組態(tài)軟件的空壓機監(jiān)控系統(tǒng)鑒于力控組態(tài)軟件的空壓機監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分類:軟件與信息集成公布時間：2007-03-141、序言在工業(yè)自動化程度日益提高的今天，人們對自動化監(jiān)控系統(tǒng)的人性化互動與系統(tǒng)定義要求越來越高。要求人機對話界面簡單了然，宜于操作，實時性好，開發(fā)周期短，便于更正、擴大、升級。因此，使得工控組態(tài)軟件成為開發(fā)工業(yè)自動化及其系統(tǒng)的一件有力武器。組態(tài)(configuration)是指經(jīng)過專用的軟件定義系統(tǒng)的過程。工控組態(tài)軟件(industrialcontrolconfigurationsoftware)是利用系統(tǒng)軟件供應(yīng)的工具，經(jīng)過簡單形象的組態(tài)工作，組成系統(tǒng)所需的軟件。外國軟件商推出了各種工業(yè)控制軟件包，如美國Wonderware公司的InTouch，美國Intellution公司的FIX，德國西門子公司的WinCC；國產(chǎn)工控組態(tài)軟件則以組態(tài)王、力控為代表，由于其具有中文界面，性價比較高，售后服務(wù)好，因此獲得了必然的市場份額。廣東某鉛鋅礦運轉(zhuǎn)工區(qū)的空氣壓縮機組是采礦生產(chǎn)中的要點設(shè)備，共有六臺進口的英格索蘭CENTAC空氣壓縮機，它的運轉(zhuǎn)牢固與否直接關(guān)系到整個礦區(qū)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。因此一個功能完滿、操作方便的自動化系統(tǒng)對其整個運轉(zhuǎn)過程進行監(jiān)控就顯得十分重要。在該系統(tǒng)中，采用了三維力控組態(tài)軟件供應(yīng)的完滿的開發(fā)工具，形成了可以保障空氣壓縮機安全牢固運轉(zhuǎn)的礦區(qū)壓風(fēng)機房計算機監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)了壓縮機組振動和溫度信號的報警、歷史運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的盤問、工況的自動切換、設(shè)備的遠程操作和管理以及系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況的動向顯示等功能。2、監(jiān)控系統(tǒng)的組成空氣壓縮機的工作原理礦區(qū)的六臺空氣壓縮機皆為離心式，單臺空氣壓縮機分三級壓縮，電機帶動葉輪不停旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)濾網(wǎng)過濾此后進入一級壓縮腔，空氣由于離心力的作用被甩向一級壓縮腔壁經(jīng)腔壁孔進入二級壓縮腔，一級壓縮腔中央產(chǎn)生負壓，紛至沓來地吸引空氣進入一級壓縮腔?？諝庠谝患墶⒍?、三級壓縮腔中壓縮此后壓力不停高升，由三級壓縮腔流入儲氣罐，供礦井風(fēng)鉆設(shè)備采礦用。每級壓縮腔中都安裝有溫度、壓力、振動信號傳感器，以及潤滑油溫度、壓力傳感器，對溫度、壓力、振動進行實時監(jiān)測。硬件系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示?？紤]到運轉(zhuǎn)速度和可靠性，主機采用聯(lián)想奔跑4辦理機，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，現(xiàn)場控制機為英格索蘭公司的單片機。由于通訊距離較長，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采用RS485總線送到中控室，經(jīng)ADAM變換器變換后，由RS232總線進入主機。圖1監(jiān)控系統(tǒng)組成圖軟件系統(tǒng)軟件平臺采用WindowsXP，采用三維科技有限公司的力控組態(tài)軟件。使用力控，用戶可以方便快速地構(gòu)造不同樣需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，力控組態(tài)軟件的特點為：1）擁有實時開放數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實時數(shù)據(jù)庫是力控軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)辦理核心，成立分布應(yīng)用系統(tǒng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負責(zé)實時數(shù)據(jù)辦理、歷史數(shù)據(jù)儲藏、統(tǒng)計數(shù)據(jù)辦理、報警辦理、數(shù)據(jù)服務(wù)央求辦理等，用戶可以很簡單地從實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)獲守信息和將實時數(shù)據(jù)傳達到整個公司的信息系統(tǒng)中去，控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。2）力控可以與多種I/O設(shè)備進行通訊。當(dāng)前支持的I/O設(shè)備包括：可編程控制器、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等。力控與I/O設(shè)備之間經(jīng)過以下幾種方式進行數(shù)據(jù)交換：串行通訊方式（支持Modem遠程通訊）、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)點方式、適配器方式、DDE方式、OPC方式等。3）供應(yīng)報警和事件。實時將控制過程和系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況通知操作人員，力控系統(tǒng)支持“過程報警”“系統(tǒng)報警”和“事件記錄”的顯示、記錄和打印。過程報警是指過程情況的報警；系統(tǒng)報警是有關(guān)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)錯誤報警以及I/O設(shè)備運行錯誤或故障報警等；而事件記錄則是系統(tǒng)對各種系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶操作等信息的記錄。報警產(chǎn)生時第一由實時數(shù)據(jù)庫辦理和保存，爾后可由界面系統(tǒng)顯示和確認。4）供應(yīng)動畫連接。動畫連接是指畫面中圖形對象與變量或表達式的對應(yīng)關(guān)系。成立動畫連接后，在界面運轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，圖形對象將依照變量或表達式的數(shù)據(jù)變化，改變其顏色、大小等外觀。5）供應(yīng)動作腳本。力控供應(yīng)動作腳本以增強對應(yīng)用程序控制的靈便性。6）供應(yīng)齊全的安全保護體系，以保證生產(chǎn)過程的安全可靠。用戶管理將用戶分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員等多個級別，并可依照級別限制當(dāng)前用戶的行為，以有效防備生產(chǎn)過程中的誤操作。其他還供應(yīng)趨勢曲線、報表、分布式應(yīng)用、配方、各種圖形、外面通訊、各種控件、內(nèi)置數(shù)據(jù)表、I/O設(shè)備驅(qū)動等各種功能。在設(shè)計過程中，“子圖”供應(yīng)了好多復(fù)雜圖片可以直接調(diào)用，“工具箱”中供應(yīng)了好多繪圖工具可供使用，外面設(shè)備連接簡單，編程簡單，使得整個設(shè)計過程十分簡單，畫面生動形象，使用起來十分方便。監(jiān)控系統(tǒng)的功能（1）顯示功能監(jiān)控系統(tǒng)以圖形方式顯示空氣壓縮機的流程，動向的顯示當(dāng)前的工況和運轉(zhuǎn)狀態(tài)，相應(yīng)的參數(shù)顯示在對應(yīng)的地址上，如圖2所示，使運轉(zhuǎn)管理人員能實時認識空氣壓縮機的運轉(zhuǎn)情況。圖2實時數(shù)據(jù)顯示圖2）實時報警功能監(jiān)控系統(tǒng)對空氣壓縮機的振動、溫度、油溫、油壓高出報警限值時，實現(xiàn)聲音報警和指示燈閃爍報警，進行故障判斷，報警記錄。（3）數(shù)據(jù)庫功能監(jiān)控系統(tǒng)成立實時數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)辦理、組織和管理的核心,記錄實時過程的歷史數(shù)據(jù)，用于過程存檔、歷史數(shù)據(jù)盤問、事故解析、經(jīng)驗學(xué)習(xí)等。4）工況自動切換功能當(dāng)系統(tǒng)壓力高出用戶設(shè)定壓力時，設(shè)備由加載工況轉(zhuǎn)為卸載工況；當(dāng)系統(tǒng)壓力小于用戶設(shè)定壓力的84%時，設(shè)備由卸載工況轉(zhuǎn)為加載工況。使得系統(tǒng)壓力保持在必然的壓力區(qū)間，保證礦井風(fēng)鉆設(shè)備有牢固的壓力。（5）設(shè)備遠程操作與管理用戶可經(jīng)過監(jiān)控系統(tǒng)對空氣壓縮機進行遠程啟/?？刂疲ㄔO(shè)備的遠程控制開關(guān)必定置為有效狀態(tài)），數(shù)據(jù)庫記錄設(shè)備的累計運轉(zhuǎn)時間，使長遠運轉(zhuǎn)的設(shè)備交替運轉(zhuǎn)，防備某臺設(shè)備長遠運轉(zhuǎn)，提高設(shè)備使用壽命。3、組態(tài)設(shè)計利用力控組態(tài)軟件的圖形開發(fā)環(huán)境Draw、圖形界面運轉(zhuǎn)系統(tǒng)View、分布式實時數(shù)據(jù)庫DB，I/O驅(qū)動程序I/Oserver等組件，可方便地開發(fā)出監(jiān)控系統(tǒng)的上述功能。畫面組態(tài)Draw中供應(yīng)了大量的圖形對象，利用這些基本圖形對象以及插入外部位圖組態(tài)得出空氣壓縮機組的總流程圖畫面和各單臺壓縮機的畫面，畫面組成如圖3所示，總流程圖用不同樣顏色變化指示六臺壓縮機的運轉(zhuǎn)、停止工況，以及顯示幾個要點監(jiān)控數(shù)據(jù)點的實市價。如需查察單臺壓縮機的數(shù)據(jù)，可鼠標(biāo)單擊切換到對應(yīng)的壓縮機畫面。圖3監(jiān)控畫面組成圖單臺壓縮機畫面由下拉式菜單和流程圖組成。流程圖顯示的是壓縮機的設(shè)備、管道、閥門的連接情況和運轉(zhuǎn)原理，當(dāng)系統(tǒng)沒有啟動時，整個畫面為靜態(tài)。一旦系統(tǒng)進入運轉(zhuǎn)，畫面大將顯示當(dāng)前設(shè)備的啟停和閥門開度，管道內(nèi)的介質(zhì)不停地流動，同時從現(xiàn)場檢測的溫度、壓力、振動、潤滑油溫度和壓力顯示在對應(yīng)地址，振動數(shù)據(jù)采用實時趨勢曲線來表示。當(dāng)有報警產(chǎn)生時，有聲音和指示燈閃爍報警，并且彈出報警提示框和故障種類鑒識框，對當(dāng)前報警進行確認后，進行故障的消除。管道內(nèi)的介質(zhì)不停地流動的動畫和報警時指示燈閃爍動畫是經(jīng)過Draw中的動畫連接功能實現(xiàn)的。當(dāng)在Draw中創(chuàng)辦了圖形對象今后，就可以依照需要將圖形對象與數(shù)據(jù)變量或表達式成立聯(lián)系，進入圖形界面運轉(zhuǎn)環(huán)境View后，圖形對象就可以依照數(shù)據(jù)變量或表達式的變化按動畫連接的要求進行改變，如顏色變化、尺寸及地址的變化、顯現(xiàn)與隱蔽變化、數(shù)值顯示等。聲音的發(fā)出是依照數(shù)據(jù)變量或表達式的變化啟動一種系統(tǒng)聲音也許用戶自定義的一段聲音。在監(jiān)控畫面的頂端設(shè)計了擁有Windows風(fēng)格的下拉式菜單，這可以通過Draw中的自定義菜單工具完成。選擇各菜單項或子菜單項，可以執(zhí)行切換窗口、報警記錄盤問、顯示歷史曲線和歷史數(shù)據(jù)、打印窗口等動作或其他自定義動作。數(shù)據(jù)庫組態(tài) 在Draw的導(dǎo)航器中單擊“實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)”，啟動實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序，開始創(chuàng)辦監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。力控實時數(shù)據(jù)庫是以“點”為數(shù)據(jù)對象來索引數(shù)據(jù)的，一個點由若干參數(shù)組成，系統(tǒng)以點參數(shù)為單位存放各種信息，即點相當(dāng)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的要點字，點參數(shù)相當(dāng)于字段。系統(tǒng)中各檢測點的振動、溫度、壓力、油溫、油壓、閥門開度等都需要保存在數(shù)據(jù)庫中。在成立數(shù)據(jù)庫時，第一按照點種類(模擬點、數(shù)字點、累計點、控制點或運算點)創(chuàng)辦新點，對其參數(shù)進行設(shè)置，包括基本參數(shù)和報警參數(shù)，并且進行量程變換，爾后把已創(chuàng)辦的點和點參數(shù)與現(xiàn)場的I/O設(shè)備檢測到的某一詳盡數(shù)據(jù)項成立照射關(guān)系，當(dāng)這一關(guān)系成立今后，數(shù)據(jù)庫中的點和點參數(shù)才與來自I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)源成立了一個數(shù)據(jù)鏈路。自然，數(shù)據(jù)庫與現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊必定經(jīng)過力控供應(yīng)的這類設(shè)備的I/O驅(qū)動程序來完成。當(dāng)數(shù)據(jù)庫需保存點參數(shù)值的變化過程形成歷史數(shù)據(jù)時，就必定進行歷史數(shù)據(jù)組態(tài)，指定哪些點需要保存歷史數(shù)據(jù)，以及歷史數(shù)據(jù)的記錄精度(即當(dāng)數(shù)據(jù)的變化高出多少比率時，才記錄這一變化)和保存時間。數(shù)據(jù)庫創(chuàng)辦好此后，則可將點參數(shù)與趨勢或歷史報表成立聯(lián)系，使系統(tǒng)可以以曲線或表格的形式向用戶顯示實時數(shù)據(jù)的變化過程。力控中的趨勢、歷史報表都是以標(biāo)準(zhǔn)圖形的形式給出的，開發(fā)者需要對相應(yīng)的參數(shù)進行設(shè)置.。趨勢中的參數(shù)包括時間范圍、掃描周期、數(shù)值范圍、數(shù)據(jù)源等，歷史報表中的參數(shù)則包括報表的初步時辰、時間范圍、時間間隔、數(shù)據(jù)源、變量等。工況自動切換為了自動實現(xiàn)設(shè)備的加載工況和卸載工況的互相切換，使用力控組態(tài)時運用條件動作，當(dāng)系統(tǒng)壓力高出用戶設(shè)定壓力時，遠程加載失散量置0，遠程卸載失散量置1，設(shè)備由加載工況轉(zhuǎn)為卸載工況；當(dāng)系統(tǒng)壓力小于用戶設(shè)定壓力的84%時，遠程卸載失散量置0，遠程加載失散量置1，設(shè)備由卸載工況轉(zhuǎn)為加載工況。使得系統(tǒng)壓力保持在必然的壓力區(qū)間，保證礦井風(fēng)鉆設(shè)備壓力牢固。設(shè)備遠程操作與管理為了減少運轉(zhuǎn)管理人員的勞動量，系統(tǒng)能經(jīng)過上位機對設(shè)備的啟停進行遠程控制，組態(tài)設(shè)計時，第一要定義設(shè)備啟停狀態(tài)和加載卸載狀態(tài)的開關(guān)型變量，經(jīng)過通訊接口將這些變量與現(xiàn)場控制單片機相應(yīng)的地址連接。系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，依照不同的工況要求，當(dāng)現(xiàn)場控制機的遠程控制開關(guān)置為有效時，用腳本對設(shè)備啟停和加載卸載的變量賦值1或0，就可以完成遠程啟停控制和加載卸載工況切換。當(dāng)設(shè)備檢修時，系統(tǒng)則關(guān)閉此功能，由維修人員直接在現(xiàn)場控制。為了延長設(shè)備的使用壽命，經(jīng)過累計各設(shè)備的運轉(zhuǎn)時間，進行選擇性地啟動或停機，加載時，啟動累計運行時間最短的設(shè)備；卸載時，關(guān)閉累計運轉(zhuǎn)時間最長的設(shè)備，則使各設(shè)備的運轉(zhuǎn)時間平衡。通訊接口設(shè)計下位機為單片機，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，對基本通訊模塊編址和通訊參數(shù)設(shè)置后，由于力控支持標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，在力控導(dǎo)航器“I/O設(shè)備驅(qū)動”項現(xiàn)在找到相應(yīng)的Modbus協(xié)議驅(qū)動程序，雙擊激活設(shè)備配置對話框，進行設(shè)備地址及相應(yīng)通訊參數(shù)的設(shè)置（通訊參數(shù)必定和基本通訊模塊一致），以及合適的數(shù)據(jù)掃描周期和故障盤問時間的設(shè)置，爾后利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)連接組態(tài)工具將點參數(shù)與單片機中的需采集的過程數(shù)據(jù)的地址相連接，成立數(shù)據(jù)庫點參數(shù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)的通訊鏈路。讀取模擬量時使用Modbus協(xié)議的三、四號指令，進行遠程啟停和加載卸載等