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動力與電氣工程基于 Intouch 組態(tài)軟件的電伴熱控制系統(tǒng)設(shè)計 秦皇島耀華玻璃鋼股份公司河北秦皇島 066004) 要:針對港口石油運(yùn)輸管線電伴熱,采用人機(jī)界面組態(tài)軟件InTouch9.0進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計。介紹了上位機(jī)控制系統(tǒng)的硬件配置,軟件 程開發(fā)流程,給出完整的操作員控制畫面。投入使用的結(jié)果表明, 該系統(tǒng)操作簡便、可靠, 提高了電伴熱控制效率。
本文介紹Wonderware公司的Intouch 控組態(tài)軟件在港口石油運(yùn)輸管線電伴熱系統(tǒng)中的應(yīng)用, 闡述了該工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 通訊網(wǎng)絡(luò)配置及Intouch9.0在本系統(tǒng)中 實(shí)現(xiàn) 的功能。 系統(tǒng)構(gòu)成1.1 系統(tǒng)簡介 系統(tǒng)由上位機(jī)操作及信息管理系統(tǒng)、 帶通訊的溫控儀表所組成,通過 485 訊電纜實(shí)現(xiàn)中控室對現(xiàn)場各溫控器的實(shí)時監(jiān)控; 上位與儀表通訊采用modbus 通訊協(xié) 所示。整體系統(tǒng)以 設(shè)立在監(jiān)控室的工程師站為中心, 配置兩 個操作員站, 基于modbus 通訊協(xié)議通過專 485通訊電纜連接分布在石油管線各處 的控制柜, 完成數(shù)據(jù)的采集及電加熱的控 制。同時基于SQL Server 數(shù)據(jù)庫,完成數(shù)據(jù) 的存儲和查詢。 1.2 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的檢測及采集現(xiàn)場 控制柜內(nèi)儀表的溫度 、狀態(tài)并加以控制。 系統(tǒng)具有下述功能: 用戶登錄, 防止 作人員操作;電伴熱系統(tǒng)運(yùn)行后, 并顯示各路儀表的溫度設(shè)定值、測量值 信息;實(shí)時顯示溫度曲線; 歷史溫度 曲線; 歷史數(shù)據(jù)查詢 、報警監(jiān)測。 根據(jù)上 述功能要求設(shè)計了監(jiān)控系統(tǒng)主 界面,大部分工程開發(fā)工作在InTouch9.0 WindowMaker完成。 1.2.1 創(chuàng)建工程 在打開 Touch應(yīng)用管理器界面后,單 擊“文件 ”菜單, 選擇“新建 系統(tǒng)將會彈出創(chuàng)建新應(yīng)用程序菜單, 然后點(diǎn)擊“完成 這時通過WindowMaker 就可以打開剛 才新建的工程, 并進(jìn)行其他組態(tài)。 1.2.2 訪問名配置 訪問名是InTouch 和現(xiàn)場設(shè)備通訊的 關(guān)鍵參數(shù),InTouch 通過訪問名來確定它將 要跟現(xiàn)場哪個設(shè)備進(jìn)行通信。 配置步驟如下:在 InTouch WindowMaker 工作環(huán)境下,雙擊應(yīng)用程序?yàn)g覽器中的“訪問 名”,打開訪問名配置窗口;點(diǎn)擊“添加”,打開 添加訪問名配置窗口(如圖2 所示),此時,新的 訪問名設(shè)為 dbr;應(yīng)用程序名為 modbus,主題 名設(shè)為NET_1, 選擇使用DDE 協(xié)議。 1.2.3 建立標(biāo)記名 標(biāo)記名是完成與下 位機(jī)通信的關(guān)鍵部 它決定了該通信變量的基本類型。本系 統(tǒng)根據(jù)設(shè)計要求及現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量 共有106個溫控儀表,每個儀表分別有測量 、設(shè)定值、回差值 、狀態(tài)等 為每一個輸入輸出點(diǎn)都建立了標(biāo)記名, 以便In Touch InTouchWindowMaker 工作環(huán)境下, 選擇應(yīng)用程序 瀏覽器中 的“標(biāo)記名字典 打開標(biāo)記名字典(TagName) 輸入窗口進(jìn)行添加標(biāo)記名。根 據(jù)需要選擇是否記錄數(shù)據(jù)。 1.2.4 畫面組態(tài)部分 監(jiān)控畫面是人機(jī)交互的重要部分。組態(tài) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的zui大同步誤差為線動力與電氣工程 23.3s 。行波單跳zui大同步誤差為 2.67s 為了節(jié)省無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量損 路兩端的無線傳感器節(jié)點(diǎn) 應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的無線傳感器節(jié)點(diǎn)同樣為 ;(2)行波同步開銷非常低,在同步過程在通常情況下不要求同步 各個節(jié)點(diǎn)根據(jù)中,不占用信道資源;(3)行波同步機(jī)制屬于 本地時鐘記錄無線傳感器節(jié)點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù) 基于行波的同步機(jī)制與其它同步機(jī)制的硬件中斷同步實(shí)現(xiàn)方式 信息。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生線路短路故障時 它對硬件要求不高,能實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步; 線傳感器節(jié)點(diǎn)通過行波傳感器捕捉線路上 應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (4)網(wǎng)絡(luò)只有在監(jiān)測到一個事件發(fā)生時,才 的行波信號 。當(dāng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)捕捉到行 和其它常規(guī)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有顯著的差 進(jìn)行同步, 可以有效節(jié)省網(wǎng)絡(luò)的能量損耗。 波信號時, 記錄該信號的本地時間 。設(shè)節(jié)點(diǎn) 由于應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的無線傳感器行波同步機(jī)制由于是利用電力系統(tǒng)的 因此從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來故障行波信號 所以確定了該方案的應(yīng)用為該傳感器節(jié)點(diǎn)的邏輯時間原點(diǎn) 。這樣無 形成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為一個帶狀分范圍很小, 不具有通用性 同時,由于只有 線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點(diǎn)就可以根據(jù)各 節(jié)點(diǎn)布置的地理區(qū)域跨度大。這個明顯 事件發(fā)生時, 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)才同步, 網(wǎng)絡(luò) 個節(jié)點(diǎn)的邏輯時間原點(diǎn)進(jìn)行時間同步。 的分布特點(diǎn)決定了如果采用傳統(tǒng)的同步機(jī) 的同步周期很短, 如果需要分析通常情況 當(dāng)線路發(fā)生故障f, 在故障電壓 顯示不同的時間同步下的數(shù)據(jù)信息, 只能根據(jù)節(jié)點(diǎn)的本地時間, 會產(chǎn)生向兩端傳輸?shù)男胁ㄐ盘枴＞€路 算法的性能分析。 節(jié)點(diǎn)之間的同步誤差會隨著系統(tǒng)運(yùn)行時間 MN 上行波信號形成的網(wǎng)格圖如圖 所示。在上述的幾種同步方案中,RBS 用于多 的增加而增加。 其中s 線路上的無線傳感器節(jié)跳網(wǎng)絡(luò)時, 依賴有效的分簇方法, 保證簇之 結(jié)語生的行波 形成入射波,行波到達(dá) RBS機(jī)制在多跳網(wǎng)絡(luò)中的誤差隨跳數(shù)的增 加而增加 。TPSN 同步誤差不會隨節(jié)點(diǎn)的 本文在陳述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步機(jī)制的主要考慮參數(shù) 分析了影響時形成反射行波 。同樣從故障位置產(chǎn)生的行 加而增加, 但是與跳數(shù)距離成正比增長, 間同步的因素后,利用饋線線路發(fā)生故障 經(jīng)過節(jié)點(diǎn)w等節(jié)點(diǎn)到達(dá) 時,TPSN的根節(jié)點(diǎn)通常需要 GPS 接收機(jī), 獲得準(zhǔn)確的時間源。TPSN 算法注意針 時會在線路上產(chǎn)生向線路兩端傳播的行波這一特點(diǎn), 提出了利用行波的同步機(jī)制, 經(jīng)過v,u,s等節(jié)點(diǎn)到達(dá)M 同時會產(chǎn)生反局同步 一次同步需要較大的能量損耗。計了一種新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步方 LTS算法主要用于同步精度要求不高的全 該時間同步方案能根據(jù)圖 的接線方式,只有當(dāng) PE2 局同步。DMTS 提高了對單向傳輸延遲的估 夠滿足配電網(wǎng)饋線故障定位對時間同步性 壓大于PE3 的電壓, 無線傳感器節(jié)點(diǎn)才會捕 減少了系統(tǒng)能量開銷,但是同步精度比 的要求。 捉到行波傳感器的行波信號 。因此可以從 RBS 和TPSN 略有下降 。FTSP 由于增加了對 得到線路MN上的無線傳感器節(jié)點(diǎn)捕捉 位偏移產(chǎn)生的時間延遲的估計, 比DMTS 到行波信號的時間曲線(時間曲線為網(wǎng)絡(luò) 更高的同步精度。 的邏輯時間, 零點(diǎn)位置行波信號產(chǎn)生時間) 行波同步機(jī)制相對于其它的常規(guī)的同 由此可以得到當(dāng)線路MN 步機(jī)制來說,具有以下優(yōu)勢:(1)可以實(shí)現(xiàn)大 內(nèi)發(fā)生故障時, 線路MN 上的任意兩個無線 范圍的高精度的全網(wǎng)同步 。在上述幾種同 傳感器節(jié)點(diǎn)的zui大同步誤差為: 步方案中, 如果基于相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境, 同步 (3-1)當(dāng)故障發(fā)生在線路MN 外側(cè)時, 由于 精度具有以下關(guān)系:TPSN>FTSP>RB DMTS>mini-sync>LTS[53 單跳同步誤差為16.9s 上接128 畫面的步驟是:在InTouchWindowMaker 單擊“文件”菜單,選擇“新建窗口”, 打開“窗 口屬性”窗口, 輸入窗口名稱, 定制窗口的其 他屬性。這些工作完成后, 即可以繪制圖形。 即為在前面的步驟完成之后根據(jù)系統(tǒng)的控制要求設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)主界面 。但是 必須對InTouch的通信軟件進(jìn)行配置。 1.2.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)置 InTouchWindowMaker 下單擊 SQL 訪問管理器 建立ODBC 數(shù)據(jù)源 通過設(shè)置SQLConnect() 、SQLInsert()函 可以使得程序啟動時連接Microsoft SQL Server, 程序運(yùn)行時執(zhí)行數(shù)據(jù)插入到 SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫中, 為報表查詢 提供數(shù)據(jù)依據(jù)。 1.2.6 趨勢配置 本系統(tǒng)中操作界面中 的實(shí)時和歷史趨 勢均由 intouch9.0 自帶的 16 筆趨勢圖來 通過向?qū)趨勢選擇 16 筆趨勢及完成 結(jié)語本系統(tǒng)應(yīng)用組態(tài)軟件InTouch9.0 設(shè)計 了港口石油運(yùn)輸管線電加熱系統(tǒng), 該系統(tǒng) 已在秦皇島港務(wù)局實(shí)踐運(yùn)行 。在調(diào)試過程 通過分網(wǎng)控制、降低通信速率等方法 、信號讀取時間過長等問題。目前運(yùn)行 結(jié)果表明, 該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠, *系統(tǒng) 的設(shè)計要求, 操作界面簡單, 操作方便, 統(tǒng)擴(kuò)展性好,操作人員可以便捷地掌握電 伴熱系統(tǒng)的運(yùn)行情況。