監(jiān)控組態(tài)軟件在化工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、.監(jiān)控組態(tài)軟件在化工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)分類:軟件與信息集成 作者：沈亞濱 發(fā)表時間：2008-02-19 揚(yáng)子石油化工股份有限公司化工廠(以下簡稱化工廠)電力系統(tǒng)原來在1#總降和2#總降各有一套專用監(jiān)控軟件，它們的功能和信息共享能力都不理想。現(xiàn)在為了滿足全廠集中監(jiān)控，以及向電調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)信息的要求，對原有系統(tǒng)進(jìn)行了改造。針對電力系統(tǒng)運(yùn)行和生產(chǎn)運(yùn)行的需要，自主設(shè)計(jì)了部分組態(tài)畫面，對過去許多想知道卻無法觀察到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)控。對各類報警信息，采取分類音響報警，便于值班人員分辨。監(jiān)控組態(tài)軟件的投用，給化工廠電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及事故分析處理都帶來許多有利的因素。監(jiān)控組態(tài)的概念“組態(tài)”的概念是伴隨著集

2、散控制系統(tǒng)的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時數(shù)據(jù)庫、實(shí)時控制、SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對IO設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。直到現(xiàn)在，每個DCS廠家的組態(tài)軟件仍是專用的(即與硬件相關(guān)的)，不可相互替代。從2O世紀(jì)8O年代末開始，由于個人計(jì)算機(jī)的普及，國內(nèi)開始有人研究如何利用PC進(jìn)行工業(yè)監(jiān)控，同時開始出現(xiàn)基于PC總線的AD、DA、計(jì)數(shù)器、DIO等各類IO板卡。目前，多數(shù)組態(tài)軟件都是在Windows 3.1或3.2操作系統(tǒng)下逐漸成熟起來的，國外少數(shù)組態(tài)軟件可以在OS2或Unix環(huán)境下運(yùn)行。目前絕大多數(shù)組態(tài)軟件都運(yùn)行在Windows98NT環(huán)

3、境下。較理想的環(huán)境是Windows NT或Windows2000操作系統(tǒng)，因?yàn)槠鋬?nèi)核是原來的VMS的變種，可靠性和實(shí)時性都好于Windows 98。 此篇文章來自中國熱點(diǎn)模具網(wǎng) 組態(tài)軟件的發(fā)展與成長和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與普及密不可分。曾有一段時期，各DCS廠商的底層網(wǎng)絡(luò)都是專用的，現(xiàn)在則使用國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，這在很大程度上促進(jìn)了組態(tài)軟件的應(yīng)用?？偩€技術(shù)的成熟更加促進(jìn)了組態(tài)軟件的應(yīng)用。應(yīng)該說總線是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其核心內(nèi)容一是工業(yè)應(yīng)用，二是完成從模擬方式到數(shù)字方式的轉(zhuǎn)變，使信息和供電同在一根雙線電纜上傳輸，還要滿足許多技術(shù)指標(biāo)。隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。化工廠的監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)

4、主要使用485總線和Modbus Rtu通訊協(xié)議?；S電力監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成化工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)圖如圖1所示?；S的監(jiān)控系統(tǒng)采用前臺機(jī)作為IO通訊服務(wù)器，后臺機(jī)作為監(jiān)控報警設(shè)備的監(jiān)控模式。圖1 化工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連結(jié)示意 1#總降的前臺IO通訊機(jī)負(fù)責(zé)與綜合電力保護(hù)繼電器以485總線進(jìn)行通訊。所有的設(shè)備都使用Modbus通信協(xié)議。后臺監(jiān)控機(jī)通過LAN網(wǎng)與前臺IO通訊機(jī)通信，讀取各綜保繼電器的電壓、電流等遙測量，以及開關(guān)、保護(hù)狀態(tài)等遙信量。所有的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)通過1臺交換機(jī)集聯(lián)起來。1#總降的網(wǎng)絡(luò)通過連在交換機(jī)上的光纖收發(fā)器與2#總降的網(wǎng)絡(luò)相連。2#總降的前臺IO通訊機(jī)接

5、受來自原南瑞數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的信息，以及南京自動化研究所微機(jī)繼電保護(hù)器發(fā)出的保護(hù)信息。乙醛變電所的微機(jī)既是IO通訊機(jī)也負(fù)責(zé)監(jiān)控的顯示。它直接通過自帶的RS232接口加上232485轉(zhuǎn)換器與乙醛變電所內(nèi)的PLC直接通訊，通過讀取PI C內(nèi)寄存器的值來監(jiān)控低壓開關(guān)的狀態(tài)。2#總降內(nèi)有1臺微機(jī)，作為化工廠電力系統(tǒng)總監(jiān)控機(jī)。它通過網(wǎng)絡(luò)讀取各變電所IO通訊機(jī)的變量信息，在組態(tài)畫面顯示出全廠的電力系統(tǒng)的狀態(tài)。為了能使廠局域網(wǎng)內(nèi)的用戶都能看見化工廠電力系統(tǒng)的狀況，在2#總降設(shè)置了1臺Web服務(wù)器。該服務(wù)器安置了2塊網(wǎng)卡，1塊與電力系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)相連，l塊與廠局域網(wǎng)相連接。該Web服務(wù)器將從IO通訊機(jī)上讀取的信息

6、轉(zhuǎn)化為Web頁面，在廠局域網(wǎng)內(nèi)的用戶都可以通過http：/34訪問到該服務(wù)器上，了解各變電所的配電狀況。 電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成及工作原理化工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)使用的軟件為南京力導(dǎo)公司在“組態(tài)王”基礎(chǔ)上開發(fā)的“SJ-200”。監(jiān)控軟件通過與綜合保護(hù)繼電器、PLC等IO設(shè)備進(jìn)行通訊獲取信息。輸入輸出的數(shù)值存放在IO設(shè)備的寄存器中，寄存器通過其地址進(jìn)行引用。大多數(shù)IO設(shè)備提供與其他設(shè)備或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的通訊端口或數(shù)據(jù)通道，監(jiān)控軟件通過這些通訊通道讀寫IO設(shè)備的寄存器，采集到的數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步的監(jiān)控，不需要讀寫IO設(shè)備的寄存器。監(jiān)控軟件提供了一種數(shù)據(jù)定義方法，定義了IO變量后，可直

7、接使用變量名用于系統(tǒng)控制、操作顯示、趨勢分析、數(shù)據(jù)記錄和報警顯示。運(yùn)行報警和事件記錄是控制軟件必不可少的功能，當(dāng)變量的數(shù)值或數(shù)值的變化異常時，將產(chǎn)生報警，以便操作者采取必要的措施。監(jiān)控軟件提供強(qiáng)有力的報警和事件系統(tǒng)，并且操作方法簡單。監(jiān)控軟件中的報警和事件主要包括變量報警事件、操作事件、用戶登錄事件和工作站事件。通過這些報警和事件，用戶可以方便地監(jiān)視和查看系統(tǒng)的報警、操作和各個工作站的運(yùn)行情況。當(dāng)報警和事件發(fā)生時，監(jiān)控軟件把這些事于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中，報警和事件在緩沖區(qū)中是以先進(jìn)先出的隊(duì)列形式存儲，所以只有最近的報警和事件在內(nèi)存中。當(dāng)緩沖區(qū)達(dá)到一定數(shù)目或記錄定時時間到時，系統(tǒng)自動將報警和事件信息

8、寫到報警存儲文件、打印機(jī)或數(shù)據(jù)庫中(請注意：要先定義是否存儲到文件、數(shù)據(jù)庫或直接輸出到打印機(jī))。報警和事件在報警窗中會按照設(shè)置的過濾條件實(shí)時顯示出來。 Touchvew是組態(tài)王軟件的實(shí)時運(yùn)行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與IO服務(wù)程序(數(shù)據(jù)采集組件)的數(shù)據(jù)交換。它通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。改造后化工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性原電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能原電力監(jiān)控軟件由微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)備廠家提供，具有基本的設(shè)備開關(guān)量、模擬量的顯示功能，以及一個故

9、障信息報警窗口。該系統(tǒng)為此類微機(jī)保護(hù)繼電器的專用監(jiān)控軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)對單獨(dú)變電所電力系統(tǒng)的基本監(jiān)控功能。改造后監(jiān)控系統(tǒng)的新功能（1）歷史報警記錄查詢功能使 故障過程再現(xiàn) 中國熱模網(wǎng)首發(fā) 過去的監(jiān)控報警信息報出的信息是按時間順序簡單排列，對各類信息沒有分類選擇性。改造后的監(jiān)控軟件中既可以顯示當(dāng)前的報警，也可以顯示歷史的報警事件。同時對每一個變量的報警，可以規(guī)定報警的報警類型。信息還可以用文件的形式進(jìn)行歷史記錄或?qū)崟r打印報警信息?？梢酝ㄟ^選擇起始時間和終止時間以及報警類型調(diào)取設(shè)備的歷史事件記錄，對事故的過程分析有更準(zhǔn)確的依據(jù)。歷史報警查詢畫面如圖2。 圖2 電機(jī)歷史報警查詢畫面（2）通過故障錄波分析

10、故障時的狀態(tài)電力繼電保護(hù)使用綜合保護(hù)繼電器后，具有了自動故障錄波的功能。此次監(jiān)控改造在監(jiān)控軟件設(shè)置了讀取故障錄波的功能。利用故障錄波軟件讀取綜合保護(hù)繼電器錄下的故障前后幾十個周波的跳閘電流、電壓波形，分析繼保動作的準(zhǔn)確性。對于電機(jī)啟動時過流保護(hù)動作狀態(tài)以及“晃電”時BZT(備自投)動作的過程分析，都有了過去不可能獲取的準(zhǔn)確依據(jù)。（3）利用歷史曲線分析電機(jī)運(yùn)行狀況原監(jiān)控系統(tǒng)信息采集方式采用的是查詢式，沒有實(shí)時數(shù)據(jù)，因而無法顯示歷史曲線。改造后的系統(tǒng)具有實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)庫，能夠顯示長達(dá)3個月的歷史曲線。通過觀察歷史曲線，電機(jī)在運(yùn)行中如果在負(fù)荷變化不大的情況下電流(溫度) 發(fā)生明顯變化，就必須分析原因

11、。在電機(jī)本體或者軸承發(fā)生損毀前解決故障。通過觀察電機(jī)電流的歷史曲線了解電機(jī)運(yùn)行的狀況和趨勢。（4） 電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時間的記錄維修規(guī)程上要求電機(jī)運(yùn)行一定時間后下線檢修一次。監(jiān)控軟件上記錄的累計(jì)運(yùn)行時間是安排檢修周期的準(zhǔn)確依據(jù)。改造后通過新增的組態(tài)畫面可以看到電機(jī)累計(jì)運(yùn)行的時間，電機(jī)檢修后通過系統(tǒng)管理員按鈕對此數(shù)據(jù)清零。（5） 通過邏輯狀態(tài)顯示來查找二次回路故障過去的監(jiān)控系統(tǒng)能夠反映儀表信號的有無，但對綜保繼電器內(nèi)許多開關(guān)、狀態(tài)量無法監(jiān)視。改造后增加了一些組態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)了許多狀態(tài)量的顯示。在二次回路出現(xiàn)故障時，通過分合閘邏輯圖中各控制點(diǎn)的狀態(tài)來綜合分析、查找二次回路的故障點(diǎn)?？梢酝ㄟ^各邏輯狀態(tài)的顯示

12、，了解HA301高低速電機(jī)合閘邏輯中控制點(diǎn)的狀態(tài)(深色為“1”，淺色為“O”)。當(dāng)電機(jī)無法合閘時?？梢岳么私M態(tài)畫面分析是那個條件尚未滿足。 （6）電力系統(tǒng)信息的集中監(jiān)控和發(fā)布過去在各變電所的監(jiān)控系統(tǒng)都是“各自為政”，各類通訊協(xié)議的系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這不符合未來電氣值班人員精簡和系統(tǒng)集中監(jiān)控的發(fā)展趨勢。此次改造建立了各變電所之間的光纖網(wǎng)絡(luò)連接，為信息共享做好了物理平臺。軟件系統(tǒng)的改造使各變電所的微機(jī)成為IO信息服務(wù)器，通過集中監(jiān)控微機(jī)的軟件，讀取各處的信息量，實(shí)現(xiàn)2#總降監(jiān)控機(jī)對全廠電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控。改造后的軟件具有Web信息發(fā)布的功能，過去調(diào)度只有聽取電氣值班人員匯報，現(xiàn)在可以通過ht

13、tp:/34了解到全廠電力系統(tǒng)狀況，這對電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調(diào)度指揮也很有益處。新監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性新監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性如下：(1) 新電力監(jiān)控系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控功能，對過去許多想知道卻無法觀察到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)控。由于此次監(jiān)控系統(tǒng)采用的是功能強(qiáng)大的監(jiān)控組態(tài)軟件，可以利用組態(tài)畫面中的控制語句以及大量的控件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控軟件的“智能化”，使各類監(jiān)控信息自動按照需求來顯示和報警，這更便于對故障的快速判斷和查找。(2) 過去的監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)很“專用”，想實(shí)現(xiàn)各變電所的數(shù)據(jù)共享很困難。新電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件在數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)通訊方面功能很完善，很容易實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的信息集中監(jiān)控、以及電力系統(tǒng)擴(kuò)容改造

14、后新系統(tǒng)和老系統(tǒng)的信息共享。同時新監(jiān)控軟件具有Web信息發(fā)布的功能，使沒有安裝監(jiān)控軟件的電腦也能通過網(wǎng)頁監(jiān)控到電力系統(tǒng)的狀況，在很少的投資下增大了監(jiān)控者的范圍。 電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的問題和改進(jìn)措施電力監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)半年以來也出現(xiàn)了如下一些問題：(1) 1#號總降的監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)過2次死機(jī)，分析其可能是由于軟件還存在部分bug，后聯(lián)系廠家對軟件升級，消除一些已發(fā)現(xiàn)的bug，同時健全監(jiān)控管理體制，提高值班人員的責(zé)任心，發(fā)現(xiàn)死機(jī)及時重新啟動系統(tǒng)。(2) 由于現(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)采用了龐大的實(shí)時數(shù)據(jù)，微機(jī)的工作負(fù)擔(dān)很重，部分信息刷新太慢，后通過調(diào)整通訊參數(shù)，提高微機(jī)的配置，加快了對IO設(shè)備訪問速度，使信息刷新速度提高。(3) 監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)后，由于電氣設(shè)備都已處在運(yùn)行狀態(tài)，無法進(jìn)行全面校驗(yàn)，故還存在部分狀態(tài)、報警信息錯誤。待條件允許時校驗(yàn)，更改錯誤的組態(tài)內(nèi)容。(4) 監(jiān)控系統(tǒng)