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計控一體化計算機管理系統

計控一體化計算機管理系統

2007/10/15 16:17:00
隨著自動控制技術的日趨成熟,生產過程由原來的人工操作過渡到自動化生產管理,但由于自動控制系統的分步進行,沒有建立全廠統一的監控管理系統,給生產造成困難。如果建立一種計控一體化計算機管理系統,將現場控制系統以及各分散的檢測儀表與管理計算機連接起來,現場數據直接進入計算機,能實現定時進行統計與報表生成,將會使生產管理水平得到進一步提高,大大減輕人員勞動強度。事實上,建構這樣一個管理系統投資小,功效大,不僅是必要的,而且是可行的。 一、目標和任務 在天合公司,現有大量的計量、檢測儀表,分別安裝于變電站、水處理、鍋爐、打葉復烤、預壓打包等生產過程。對計算機管理系統提出以下要求:(1)能將不同的控制系統、分散的檢測儀表連接到管理計算機;(2)能兼容不同的通信協議,如TCP/IP、RS-485、RS-232等;(3)布線簡單,距離遠的地方,采用無線通信;(4)投資小,性能可靠,維護管理方便;(5)能顯示和記錄運行狀態和數據,同時提供歷史狀態和歷史數據的檢索功能;(6)能自動生成報表,具有打印、存儲和網上瀏覽等功能;(7)對儀表的運行狀態具有分析判斷、報警提示功能;(8)本系統應該記錄每臺儀表的技術參數,以便于查詢或更換。 二、系統的結構及原理 控制系統的結構主要根據管理要求、現有控制設備情況、現場儀表、計算機的距離等因素決定。對于鍋爐控制系統和打葉復烤控制系統,采用網絡通信方式,其他則采用接口模塊轉換與無線通信方式。管理計算機采用無線通信方式可避免長距離的布線,以及為布線而進行的大量工作,并且能減少投入。采用以太網通信方式,可省去接口模塊,既可靠又省錢。 無線通信方式為:現場儀表的模擬量信號或數字量信號,傳入AI模塊或DI模塊后,轉換成數字信號,并且以RS-485串行通信方式進行傳輸,串行信號送入無線信號發送器,以一定頻段的微波方式進行發送,接收器接收后,轉換成RS-232信號,送入管理計算機。 網絡通信方式為:每臺具有TCP/IP網絡通信功能的控制器,都有一個IP地址,并且要求IP地址是唯一的,這樣才能保證系統通信的正常進行。這種通信方式與兩臺計算機的通信無異。過程的檢測信號由控制器進行采集、轉換、處理,并存儲于各數據寄存器中,管理計算機要讀取這些數據時,只須在組態軟件的數據變量中,填入控制器的名稱、數據寄存器地址、變量類型等即可。 計算機管理系統的結構拓撲圖如圖1所示。
三、系統硬件配置 計算機管理系統硬件配置采用臺灣研華公司的工業計算機作主機,具有很強的抗干擾功能,確保計算機正常運行。信號的采集和傳輸采用臺灣威達公司的NUDAM分布式模塊,本模塊十分適合儀表安裝地點分散的情況,其采用RS-485通信協議,傳輸距離達1.2km,僅采用兩根導線,可將所有的模塊與計算機連接起,管理系統的主要硬件設備如下。 主機:臺灣研華工業計算機,具有故障自動復位功能。具體配置為:機箱PCI-610,主板PSC-1611,CPU PⅢ1.0G,內存256M,硬盤60G,顯存32M,光驅52X,軟驅1.44MB,103鍵盤,光電鼠標,監視器17英寸。 打印機:HP LASERJET 6L PRO激光式打印機。 NUDAM-7017 AI模塊:8通道模擬量輸入模塊,其中6個差動,2個單端。精度為16位;輸入范圍為:+ /-150mV, + /-500mV, + /-1V, + /-2.5V + /-10V,+ /-20mV;采樣頻率為10Hz。中國資產管理網 NUDAM-7014 AI模塊:1通道差動模擬量輸入模塊,精度為16位;輸入范圍為:+/-150mV,+/-500 mV,+/-1 V,+/-2.5V ,+ /-10V,+ /-20mV;采樣頻率為10Hz;支持+15V環路電壓的變壓器線性輸入轉換。 NUDAM-7503 DI模塊:16路數字量輸入模塊,輸入高電平為4~30V,輸入低電平為0~1V。 SST-2400EXT 無線通信模塊:基于序列發射頻譜和射頻技術,發射頻率2.45GHz,通道數為8;發射功率為0.1W;基本通信距離300m,如要求更長的距離,需要中繼。 NUDAM-7520信號轉換模塊:由于計算機的通信為RS-232協議,而模塊的通信為RS-485協議,因此在信號進入計算機之前,必須轉換為RS-232,同樣,計算機將信號傳給模塊之前,也必須轉換為RS-485。NUDAM-7520為RS-232/485轉換模塊,在無中繼時,網上可掛256個模塊,具有3000V的隔離功能,支持多種傳輸速度和多數據格式。 網卡:采用3 COM 509B網卡,10M/100M自適應模塊,以適應不同的網絡速度。 四、組態軟件 目前,組態軟件一般運行在Windows平臺上,用戶可以方便地構造適應自己需要的“監控管理系統”,在任何需要的時候把生產現場的信息實時地傳送到監控室。 目前,比較著名的組態軟件有:美國INTELUSION公司的FIX組態軟件,澳大利亞CIT公司的CITECT組態軟件,以及國內亞控公司的KINGVIEW組態軟件。但從現場控制設備及監控裝置考慮,FIX和CITECT都適合,但從界面的美觀、報表功能考慮,選用CITECT最為合適。CITECT在國內已流行近十年,由于其支持的硬件設備眾多、功能強大、性能可靠、使用方便,很受開發人員的歡迎,目前已發行中文版。 CITECT組態軟件由組態工具、運行程序、在線幫助等組成。組態工具用于圖形的制作、數據變量的生產、報表的生成、軟件編譯、通信的組態等。運行程序就是使完成的組態軟件按組態的要求運行。在線幫助提供隨時的幫助,使用人員在需要的時候可隨時打開。 本監控軟件組態開發主要分為以下幾個步驟: 1.變量數據庫的建立。首先根據管理計算機連接的控制設備或接口模塊,創建通信設備名稱,同時進行組態。組態內容包括:設備名稱、IP地址或模塊地址、通信協議等;然后,創建數據變量。數據變量按數據來源來分,分為內部變量和外部變量。內部變量為不與外部設備發生直接聯系的變量,外部變量為直接與外部設備發生聯系的變量。按變量的類型來分,又分為模擬變量和數字變量。外部變量的組態主要包括:設備名稱、變量名稱、數據地址、數據范圍、變量類型等。變量數據庫非常重要,因為所有外部的數據都依賴于它。 2.圖形畫面的建立。可利用圖形元件庫以及繪圖功能進行圖形畫面的建立。對于一些動畫功能,如GIF格式的動畫文件,可在其他軟件繪制完成后調入使用。對于一些需要進行操作的元件,如顯示數據、按鍵等,可進行語言編程,以完成各種任務。畫面主要分為:設備流程畫面、實時趨勢畫面、歷史趨勢畫面、報警畫面等。 3.報表的建立。報表也是本計算機管理系統最重要的內容之一,CITECT雖然提供強大的報表功能,但要建立復雜的報表系統,仍不太方便。本系統采用EXCEL 200進行報表的產生、計算、打印,利用DDE數據交換方式,使EXCEL與CITECT講行數據交換,并利用EXCEL非常強大的制表功能,買現復雜的報表。報表分為班報表、日報表、月報表。報表設有自動/手動方式,可根據需要進行選擇。 4.網絡共享。由于要完全實現計算機管理系統的共享,需要購買組態軟件使用權,這樣增大了投入,對于多臺計算機共享,投資很大。事實上許多部門只需要生產報表,因此,可采用報表文件存儲和設置共享的辦法,實現報表的網絡共享。 五、結束語 計控一體化是目前自動化生產的一種需要,也是今后自動化發展的趨勢。采用本文介紹的計控一體化計算機管理系統,具有技術先進、性能可靠、價格較低、功能強大、性價比高等特點,能適用于各種自動化程度的廠家,它不僅適用于自動化系統和儀表的管理,也適用于過程控制。
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