力控 PCAuto在石化行業(yè)實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：本文通過應(yīng)用力控PCAuto軟件和開發(fā)相關(guān)接口軟件實(shí)現(xiàn)霍尼韋爾TDC3000實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集，并使實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)入統(tǒng)一UNIFORMANCE PHD生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺，重點(diǎn)論述了力控PCAuto軟件結(jié)構(gòu)、功能和接口軟件的開發(fā)。通過系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行表明建立在此實(shí)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)平臺上裝置監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)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(chǎn)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(jìn)行裝置生產(chǎn)，由于使用了以計算機(jī)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(chǎn)實(shí)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(yùn)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(gòu)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(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)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機(jī)和I/O設(shè)備，與高可靠的工控計算機(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。
　　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(yùn)行系統(tǒng)（View）
　　界面運(yùn)行系統(tǒng)用來運(yùn)行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面。
　　4）實(shí)時數(shù)據(jù)庫（DB）
　　實(shí)時數(shù)據(jù)庫是力控軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它負(fù)責(zé)實(shí)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(wù)請求處理等。
　　5）I/O驅(qū)動程序
　　I/O驅(qū)動程序負(fù)責(zé)力控與I/O設(shè)備的通信。它將I/O設(shè)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(yùn)行系統(tǒng)的畫面上動態(tài)顯示。
　　6）網(wǎng)絡(luò)通信程序（NetClient/NetServer）
　　網(wǎng)絡(luò)通信程序采用TCP/IP通信協(xié)議，可利用Intranet/Internet實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)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(jī)之間，使用RS232C/422/485接口，可實(shí)現(xiàn)一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實(shí)現(xiàn)一對多臺計算機(jī)（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(jìn)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(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程現(xiàn)場生產(chǎn)過程的的實(shí)時監(jiān)控，唯一需要的是Modem和電話線。
　　9）Web服務(wù)器程序（Web Server）
　　Web服務(wù)器程序可為處在世界各地的遠(yuǎn)程用戶實(shí)現(xiàn)在臺式機(jī)或便攜機(jī)上用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)過程。
　　實(shí)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(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，同時該系統(tǒng)也可作為生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用平臺。該系統(tǒng)具有采集工藝過程數(shù)據(jù)點(diǎn)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(kuò)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(diǎn)。
　　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(shí)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(shí)施實(shí)時數(shù)據(jù)采集，在實(shí)際的應(yīng)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(jīng)實(shí)施了APC（先進(jìn)生產(chǎn)控制系統(tǒng)）系統(tǒng)，且系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定，如果為了進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)數(shù)據(jù)采集對軟件進(jìn)行升級，就需要承擔(dān)一定的風(fēng)險即DCS軟件升級后是否能與運(yùn)行中的APC軟件兼容等一系列問題。經(jīng)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PCAuto組態(tài)軟件作為數(shù)據(jù)采集的中間軟件，使用該軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集不需要對原TDC3000 DCS進(jìn)行升級，同時在PCAuto組態(tài)軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)使采集數(shù)據(jù)進(jìn)入UNIFORMANCE PHD系統(tǒng)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)原理圖如下：
　　
　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　1.生產(chǎn)實(shí)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(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)，包括壓力、溫度、流量、液位、氣體濃度、產(chǎn)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(shí)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(diǎn)的參數(shù)變化趨勢，并使畫面具有實(shí)時、動態(tài)效果。位號趨勢圖和數(shù)據(jù)詳細(xì)列表如下：
　　
　　圖2 位號趨勢圖

　　
　　圖3 數(shù)據(jù)詳細(xì)列表

3）監(jiān)控操作
完成各工位的參數(shù)設(shè)定，并對溫度、液位、流量和壓力進(jìn)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(diǎn)的溫度、液位、流量等實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)，并可按要求設(shè)定和打印出實(shí)時報表和歷史報表。

2. 系統(tǒng)硬件及網(wǎng)絡(luò)
以企業(yè)現(xiàn)有的聯(lián)通所有生產(chǎn)裝置的以太局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，由一臺PC機(jī)作為實(shí)時數(shù)據(jù)采集機(jī)，即數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，用以存在所有生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)，并接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房設(shè)置一臺為主服務(wù)器，即實(shí)時數(shù)據(jù)庫主服務(wù)器，用以存在所有生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)；同時在網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房設(shè)置一臺WEB服務(wù)器，作為生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)發(fā)布平臺，所有接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)用戶都可通過瀏覽器分級查看裝置的生產(chǎn)實(shí)時信息。
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(shí)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(wù)器與企業(yè)Intranet及Internet相連，以實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交互。
3.系統(tǒng)聯(lián)接與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
1）DCS與采集機(jī)相聯(lián)
定做霍尼韋爾TDC3000專用同軸電纜，一頭與DCS打印機(jī)口相聯(lián)，另一頭與采集機(jī)COM相聯(lián)。
2）采集機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)
采集機(jī)安裝以太網(wǎng)卡，通過五類網(wǎng)線接入裝置內(nèi)的以太網(wǎng)交換機(jī)，以太網(wǎng)交換機(jī)通過光纖接入中心機(jī)房主干網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。
3）主服務(wù)器和WEB服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)
主服務(wù)器和WEB服務(wù)器為保證網(wǎng)絡(luò)帶寬和速度，放置在中心機(jī)房并采作快速以太網(wǎng)接入主干網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

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(wǎng)絡(luò)上的UxS 節(jié)點(diǎn)是基于HP 的Unix操作系統(tǒng)平臺的工作站。系統(tǒng)當(dāng)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(jīng)過多次開發(fā)和調(diào)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(shí)現(xiàn)過程控制網(wǎng)絡(luò)向工廠信息網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)的功能，即由此軟件負(fù)責(zé)向打印口發(fā)送裝置數(shù)據(jù)。為實(shí)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(guān)位號進(jìn)行了組態(tài)，即經(jīng)過組態(tài)的數(shù)據(jù)可以采集到實(shí)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(shí)現(xiàn)對DCS送出的加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后把數(shù)據(jù)送至三維力控的PCAuto實(shí)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 PCAuto接口軟件開發(fā)和組態(tài)
為實(shí)現(xiàn)對所有接收到數(shù)據(jù)的存貯必須對所有位號在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中進(jìn)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(shí)時數(shù)據(jù)存貯到PCAuto實(shí)時數(shù)據(jù)庫中。
PCAuto 2.62工程管理器如圖
　　
　　圖7 PCAuto 2.62工程管理器畫面

PCAuto實(shí)時數(shù)據(jù)庫如圖：
　　
　　圖8 PCAuto實(shí)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(shí)時數(shù)據(jù)送入統(tǒng)一的UNIFORMANCE PHD實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，必須開發(fā)一個PCAuto實(shí)時數(shù)據(jù)庫對應(yīng)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(shí)現(xiàn)PCAuto實(shí)時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)發(fā)送至PHD實(shí)時數(shù)據(jù)庫。PHD接口軟件使用必須與PHD實(shí)時數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，因此在采集機(jī)上我們又安裝了PHD實(shí)時數(shù)據(jù)庫。PHD實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理畫面如圖。

　　
　　圖9 PHD實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理畫面

　　PHD實(shí)時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)瀏覽
　　
　　圖10 實(shí)時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)瀏覽畫面

　　4.5 PHD組態(tài)
　　PHD實(shí)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(wù)器上對RDI接口進(jìn)行參數(shù)的配置，同時對所有采集位號進(jìn)行組態(tài)，保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調(diào)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(shè)備運(yùn)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(shí)質(zhì)是把組態(tài)顯示界面上的按鈕、報警以及生產(chǎn)趨勢圖形等與現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備或儀表建立對應(yīng)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(shè)備和儀表運(yùn)行情況。

　　5．結(jié)束語
　　我們通過采用第三方軟件技術(shù)的組態(tài)軟件建立了裝置的生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，經(jīng)過半年多的試運(yùn)行表明：該系統(tǒng)運(yùn)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(jié)合能力強(qiáng)，是一套理想的生產(chǎn)裝置實(shí)時控制系統(tǒng)。