基于WinCC的煤层气输送系统监控画面的设计(6)

2019-03-29 11:17

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发动机监控参数与测量参数如表2.2所示。

表2.2 发动机监控参数与测量参数

名称 型式 气缸数 活塞总排量 标定转速 活塞平均速度 空载最低稳定转速 燃气压力 排气温度(涡轮前) 出水温度 中冷器进水温度 机油温度(油底壳内) 主油道机油压力 稳定调速率

单位 L r/min m/s r/min kPa ℃ ℃ ℃ ℃ Kpa % G12V190ZLDT G12V190ZLDG12V190ZLDG12V190ZLDT1 T-2 T1-2 增压、中冷、闭环电控 四冲程、火花塞点火、水冷 12 71.5 1500 1000 10.5 7 700 7-9kpa 或通过适当的调压阀调至7-9kpa ≤650 ≤85 ≤45 ≤90 500-800 0-5可调

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第三章 WinCC监控系统总体设计

3.1 组态软件WinCC

西门子公司的工业组态控制软件SIMATIC WinCC是第一个使用最新的32位技术的过程监视系统,是世界上第一个集成的人机界面(HMl)软件系统,具有良好的开放性和灵活性,用来处理生产和过程自动化可集成到任何公司内的任何自动化解决方案中。

WinCC即 Windows Control Center,视窗控制中心,它是西门子公司与微软公司联合开发的产物,是在生产和过程自动化中和控制任务的工业技术中性系统。它提供了适用于工业的图形显示、消息、归档以及报表的功能模板。高性能的过程耦合、快速的画面更新以及可靠的数据使其具有高度的实用性。除了这些系统功能外,WinCC还提供了开放的界面用于用户解决方案。这使得将WinCC参与复杂、广泛的自动控制解决方案成为可能。它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行,作为PLC的上位监控系统,对PLC中的大量现场数据直接进行采集处理、记录、故障报警,并以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案,在这种应用方式下,WinCC的外部变量可直接与STEP中的连接变量相连,它的作用是对整个生产过程进行集中监视检测,以命令方式对PLC进行控制。

从面市伊始,用户就对SIMATIC WinCC印象深刻。一方面,是其高水平的创新,它使用户在早期就认识到即将到来的发展趋势并予以实现;另一方面,是其基于标准的长期产品策略,可确保用户的投资利益。

凭借这种战略思想,WinCC,这一运行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心,已发展成为欧洲市场中的领导者,乃至业界遵循的标准。如果想使设备和机器最优化运行,最大程度地来提高工厂的可用性和生产效率,WinCC当是上乘之选。

突出的优点[11]:

通用的应用程序,适合所有工业领域的解决方案;多语言支持,全球通用 ;可以集成到所有自动化解决方案内;内置所有操作和管理功能,可简单、有效地进行组态;可基于Web持续延展,采用开放性标准,集成简便;集成的Historian 系统作为IT 和商务集成的平台;可用选件和附加件进行扩展 ;“全集成自动化” 的组成部分,适用于所有工业和技术领域的解决方案。

WinCC的组态界面完全是为国际化部署而设计的:你只需点一下按键就可在德文、英文、法文、西班牙文和意大利文之间进行切换。亚洲版还支持中文、韩文和日文。自然,你可以在项目中设计多种运行时目标语言,即同时可使用几种欧洲和亚洲语言。这

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意味着,你可在几个目标市场使用相同的可视化解决方案。如果要翻译文本,只需一种标准的ASCII文本编辑器即可。

WinCC提供了所有最重要的通讯通道, 用于连接到S IMAT I C S5/S7/505控制器(例如通过S7协议集)的通讯,以及如PROFIBUS-DP/ FMS、DDE(动态数据交换)和OPC(用于过程控制的OLE),等非专用通道;你亦能以附加件的形式获得其它通讯通道。由于所有的控制器制造商都为其硬件提供了相应的OPC服务器,因而事实上可以不受限制地将各种硬件连接到WinCC。

监控组态软件不仅有监控和数据采集(SCADA)功能,而且有组态、开发和开放功能。监控组态软件是伴随着计算机技术、DCS和PLC等工业控制技术的突飞猛进而发展起来的。随着个人计算机(PC)的普及和开放系统的推广,基于PC的监控组态软件在工业控制领域不断发展壮大。监控组态软件广泛运用于工业、农业、楼宇和办公等领域的自动化系统。

随着计算机硬件和软件技术的发展,自动化产品呈现出小型化、网络化、PC化、开放式和低成本的发展趋势,并逐渐形成了各种标准的硬件、软件和网络结构系统。监控组态软件已经成为其中的桥梁和纽带,是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部分。

WinCC运行于个人计算机环境,可以与多种自动化设备及控制软件集成,具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项,使用方式灵活,功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理,可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境,不仅缩短了软件设计周期,而且提高了工作效率。WinCC的另一个特点在于其整体开放性,它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起,建立友好的人机界面,满足实际需要。用户也可将WinCC作为系统扩展的基础,通过开放式接口,开发其自身需要的应用系统。

WinCC因其具有独特的设计思想而具有广阔的应用前景。借助于模块化的设计,能以灵活的方式对其加以扩展。它不仅能用于单用户系统,而且能构成多用户系统,甚至包括多个服务器和客户机在内的分布式系统。WinCC集生产过程和自动化于一体,实现了相互间的集成。

海纳百川,有容乃大。HMI/SCADA软件系统的发展史,就是近30年来气势恢弘的工业自动化系统、软件工业及IT技术发展史的缩影。无论是平台的变迁,还是技术的更迭,现代HMI/SCADA系统都折射出同时代工业自动化系统和软件工业的最先进技术。从工业自动化系统的发展来看,PLC技术、总线和通讯技术、诊断技术等,早已成为HMI/SCADA软件的核心技术;从软件工业和IT技术的发展来看,客户机/服务器系统、瘦客户机、Web技术、组件技术、数据库技术、软件冗余技术乃至方兴未艾的XML和.NET技术等,都已深深地渗透到HMI/SCADA软件开发、工程实施及运行

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的各个阶段。

西门子公司的HMI/SCADA软件系统WinCC,正是这样的系统。 它帮助我们站在了自动化技术与软件和IT技术融合的峰顶浪尖上,让我们同时享受到二者的无限风光。纵观WinCC系统的特点,我们可以看到两个明显的特征。

(1)深厚的自动化系统领导厂商背景

作为传统的自动化系统领导厂商,无论是现代自动化系统的核心--可编程控制器,还是工业自动系统的神经系统--总线技术,西门子公司都始终走在技术和创新的最前沿。

全集成自动化TIA (Totally Integrated Automation),更是把这种优势推向了前所未有的高度和广度。正是基于这样博大精深的自动化系统,WinCC承袭了西门子公司的TIA产品家族技术先进和相互间无缝集成的特点。这也就意味着,WinCC不是孤立的软件系统,它时刻与以下系统集成在一起:

①与自动化系统的无缝集成。西门子公司的PLC产品,经历了从早期致力于提高运行速度,到增强系统通信和联网能力,再到融合了运动控制技术等诸多技术的T系列产品以及故障安全型的F系统的发展阶段。在这样的背景下,WinCC与相应的硬件系统紧密结合,通过统一的组态和编程、统一的数据管理及统一的通讯,极大地降低了用户软硬件组态的工程量,实现了整个产品范围内的高度集成。

②与自动化网络系统的集成。从现场总线PROFIBUS到工业以太网,再到PROFINET技术和基于组件的自动化技术CBA(Component-Based Automation),以及无线通讯解决方案,由于WinCC内置了基于S5/S7协议的通讯系统,并提供了大量面向这些系统和技术的组件,从而为WinCC和这些系统的最优化通讯和良好的互操作性提供了保证。至于在WinCC平台上实现基于PROFIBUS的诊断功能,以及基于以太网的网络管理功能等,更是锦上添花之笔。

③与MES系统的集成。制造执行系统MES(Manufacturing Execution Systems),作为连接企业生产系统和管理系统的桥梁,包含了生产订单管理、原材料管理、生产运营记录、设备管理、工厂信息管理、生产规范管理系统和实验室信息管理等系统,代表着现代化智能工厂发展的最新潮流。来自西门子公司的MES系统SIMATIC IT正是代表这一潮流的优秀系统。通过适当的适配系统,WinCC可以轻松地集成在该系统下。换言之,实施了基于WinCC的HMI/SCADA系统,就为实施MES系统打下了坚实的基础。

④与相应的软硬件系统一起,实现系统级的诊断功能。诊断功能包括产品和系统的层次,贯穿于工程实施阶段、调试阶段和运行阶段。配合适当的软硬件系统,WinCC可以方便地实现基于不同通讯协议从软件到硬件、从自动化站到操作站乃至整个SCADA网络的诊断。

⑤WinCC不仅是可以独立使用的HMI/SCADA系统,而且还是西门子公司众多软

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件系统的重要组件。比如,WinCC是西门子公司DCS系统PCS7的人机界面核心组件,也是电力系统监控软件和能源自动化系统SICAM的重要组成部分。这可能也是WinCC在不到10年的时间,发展成为HMI/SCADA软件领域全球领导品牌的原因之一。

(2)坚持开放性和先进性高于一切的理念。

开放性和标准化是软件系统的生命线。当WinCC作为与技术和行业无关的通用自动化系统信息软件平台时,这一点就显得更为突出了。WinCC正是从以下三个方面体现出了其开放的特性:

①整个系统通过完整和丰富的编程系统实现了双向的开放性。借助C脚本,WinCC几乎可以通过Win32 API无限制地访问到Windows操作系统及该平台上各种应用的功能,这正是现代SCADA系统的魅力所在;而VB脚本则从易用性和开发的快速性上相得益彰。反过来,通过ODK,WinCC的整个组态和运行系统又完全呈现给任何用户自行开发的系统,为希望以WinCC作为平台软件进行工厂管理级软件和信息系统开发的用户提供了绝佳的平台。

②数据库系统全面开放。数据库是SCADA系统的灵魂。从最基本的单用户系统开始,WinCC就内置了高效的数据库系统。它既可与操作站部署在同一台PC上,又可以紧耦合(中央归档服务器)或松耦合(长期归档服务器)的方式独立于操作站配置。通过ADO,SQL等,WinCC的数据库系统完全开放,这就为构成灵活而高效的IT和商务系统做好了充分的准备。

③广泛采用最新的开放性软件技术和标准,面向多种操作系统平台。WinCC是第一个完全基于32位内核的HMI/SCADA软件,因而,各种开放和最新的软件技术就成为WinCC的代名词。西门子公司作为OPC规范的五个发起公司之一,在各类产品中广泛支持OPC,WinCC更是囊括了OPCDA,OPCHDA,OPCASLE和OPCXML等多种规范。与此同时,WinCC支持包括Windows C正在内的多种Windows平台,能满足用户从移动式设备(如PDA)到远程瘦客户机等各种应用需求。

3.2 WinCC监控软件的设计原则

(1)先进性原则:控制方案功能强、技术先进、合理。采用先进的体系结构,选用先进成熟的技术和设备及软硬件平台,营造高起点的系统开发与应用环境,使系统能随着科学技术的发展而不断平滑升级。

(2)安全性、可靠性原则:设备运行可靠、性能稳定。方案中所选择的每个元件设备其MTBF必须满足系统运行要求;设备应具有自检、自诊断功能;系统应能及早发现设备故障,避免发生事故,局部故障不造成错误输出,并能自动报警;现地单井站应具有必要的冗余配置;信息采集及控制输出,要考虑多重软件硬件闭锁。

(3)实用性原则:应充分考虑利用资源,能使用户最方便地实现各种功能。实现供

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