楊 健

（湖北洪城通用機(jī)械股份有限公司，湖北荊州 434000）

1 引言

大口徑進(jìn)出油氣水管道閥門具有截止、開啟、配送和調(diào)壓等功能，是保障遠(yuǎn)距離輸送石油、天然氣及水輸送管道安全運(yùn)行的重要設(shè)備，一般安裝于遠(yuǎn)離城市的郊外，自然環(huán)境惡劣，基本都采用定期派人員巡視的管理方式。為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理方式的需要，管理層要求適時(shí)了解當(dāng)前各地的運(yùn)行狀況，以便做出正確的決策，所以對(duì)油氣水管道及閥門的全程監(jiān)控是一項(xiàng)長(zhǎng)期而重要的工作。

根據(jù)這種要求，經(jīng)分析決定采用分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控方案，現(xiàn)場(chǎng)采用PLC控制，上位計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)PLC通過(guò)通訊模塊交換數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)工藝流程畫面顯示整個(gè)管線當(dāng)前的工作狀態(tài)。所采用的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)閥門等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開啟、預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，以實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班、少人職守”。

2 工業(yè)閥門數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的控制過(guò)程

工業(yè)閥門數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)油氣水管網(wǎng)中閥門狀態(tài)及管道參數(shù)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，將各閥門站和管道內(nèi)油氣水的流量、壓力、溫度等參數(shù)集中送往遠(yuǎn)程監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，并實(shí)現(xiàn)顯示、打印、貯存、報(bào)警、控制及繪制歷史記錄曲線等功能，管理人員隨時(shí)了解管道中的溫度、壓力等參數(shù)的變化與發(fā)展趨勢(shì)，掌握各參數(shù)對(duì)油氣水輸送效率的影響；現(xiàn)場(chǎng)PLC還內(nèi)置有監(jiān)控程序，當(dāng)閥門站出現(xiàn)緊急情況時(shí)，PLC可不需系統(tǒng)命令直接使閥門開或關(guān)，減少了因通訊滯后或故障帶來(lái)的危險(xiǎn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；系統(tǒng)中關(guān)鍵參數(shù)自動(dòng)記錄，根據(jù)設(shè)置的參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開、關(guān)閥及自動(dòng)報(bào)警。

3 工業(yè)閥門數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的方案制訂

遠(yuǎn)距離監(jiān)控可建專網(wǎng)、拉專線、GPRS或CDMA等方式，但都存在初始投資大、運(yùn)行成本高、可維護(hù)性差等問(wèn)題。經(jīng)方案比選，無(wú)線數(shù)傳模式能滿足系統(tǒng)在30km內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)控制、數(shù)據(jù)更新等方面的要求，且投資及運(yùn)行成本低、可移植性好，也可免維護(hù)。

工業(yè)閥門數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)采用無(wú)線電臺(tái)方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視與控制，能夠?qū)嚯x在30km的油氣水管網(wǎng)、基站、轉(zhuǎn)壓站、閥門站實(shí)現(xiàn)集中管理，并可擴(kuò)展對(duì)油氣水管網(wǎng)的交流高低壓配電設(shè)備、控制柜的智能儀表、空壓機(jī)、閥門組等設(shè)備以及周圍環(huán)境的防盜、過(guò)壓、泄露、停電狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、反向控制、故障診斷、遠(yuǎn)程啟動(dòng)，達(dá)到遙測(cè)、遙控、自動(dòng)報(bào)警等功能。

工業(yè)閥門數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)具體由監(jiān)控中心上位機(jī)、監(jiān)控中心數(shù)傳模塊及天線、開關(guān)電源、功放模塊、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)傳模塊及天線、RS485接口模塊、PLC控制單元、輸入輸出模塊、傳感器組及閥門驅(qū)動(dòng)裝置組成，系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多地址無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，組成了完整的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示。油氣管道現(xiàn)場(chǎng)控制閥無(wú)線控制器是系統(tǒng)的下位機(jī)，如圖2所示。

圖1 油氣管道遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)框圖

圖2 油氣管道現(xiàn)場(chǎng)控制閥無(wú)線控制器原理框圖

4 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)監(jiān)控中心硬件由上位機(jī)、數(shù)傳模塊、全向天線及饋線組成。上位機(jī)工況較好，故選用性能較好的PC機(jī)；監(jiān)控中心數(shù)傳模塊選用2710C型數(shù)傳電臺(tái)，設(shè)定工作頻率為230MHz，帶寬25 kHz，速率9600 bps，碼型8N1，另配有2710P型內(nèi)置25W功放模塊和TQJ-230C型全向天線以滿足系統(tǒng)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

油氣管道控制閥無(wú)線控制器原理接線圖如圖3所示，控制器選用FX2N-32MR型PLC做控制單元，并擴(kuò)展485BD通訊接口模塊。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)傳模塊選用2710C型數(shù)傳電臺(tái)，設(shè)定發(fā)射頻率TX為230MHz，接收頻率RX為235zMHz，帶寬25kHz，另配有2710P型內(nèi)置25W功放模塊和TDJ-230Y7型定向天線以滿足系統(tǒng)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。?shù)傳電臺(tái)通過(guò)RS232←→RS485轉(zhuǎn)換器與PLC相連，因?yàn)椴捎么袛?shù)據(jù)鏈模式，鏈中所有設(shè)備都應(yīng)具有相同的數(shù)據(jù)格式，而2710C型數(shù)傳電臺(tái)不支持7N1、8E2和8O2這三種碼型，故選定速率9600bps，碼型7E1。PLC中的通信參數(shù)寄存器D8120設(shè)置為8058，含義是：協(xié)議為L(zhǎng)ink，數(shù)據(jù)位為7，校驗(yàn)為偶校驗(yàn)，停止位為1，傳輸波特率為9600，硬件為RS-485，數(shù)目檢查為yes，控制為format4，并在站號(hào)寄存器D8121中設(shè)定PLC的設(shè)備地址。

PLC通過(guò)FX2N-4AD數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊分別與HT-130型溫度變送器和HT-806型壓力變送器相連，采集油氣管道溫度和壓力等物理參數(shù)的變化。溫度、壓力變送器工作電壓為DC24V，輸出為4mA-20mA，溫度測(cè)量范圍-20℃至70℃，壓力測(cè)量范圍0MPa-6MPa。為滿足環(huán)境的苛刻要求，溫度、壓力變送器均選用隔爆型產(chǎn)品，防爆等級(jí)為ExedⅡCT4，防護(hù)等級(jí)為IP65。

因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境較為嚴(yán)酷，且2710C型數(shù)傳電臺(tái)發(fā)熱較大，散熱問(wèn)題關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為此控制器在結(jié)構(gòu)和風(fēng)扇控制方面進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)?？刂破鞯臋C(jī)箱采用雙風(fēng)扇設(shè)計(jì)，控制風(fēng)扇的兩個(gè)溫控器分別為40℃和55℃，為避免產(chǎn)生固定風(fēng)場(chǎng)影響散熱效果，控制器在機(jī)箱兩側(cè)后部設(shè)計(jì)了蝶形散熱孔，蝶形散熱孔具有很好的紊流效應(yīng)，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試散熱效果良好，滿足了系統(tǒng)的要求。

5 軟件設(shè)計(jì)

5.1 組態(tài)軟件

監(jiān)控中心組態(tài)軟件組態(tài)王集成了控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖形技術(shù)，運(yùn)行于監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)的軟環(huán)境中，包含動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、控件、趨勢(shì)、及網(wǎng)絡(luò)通信等組件，用戶界面友好，可以在畫面上動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)，并可執(zhí)行控制操作。它支持各種可編程控制器、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等。設(shè)備對(duì)工程開發(fā)人員來(lái)說(shuō)是透明的，開發(fā)者不必關(guān)心組態(tài)王與設(shè)備間的具體通訊協(xié)議，而只需在設(shè)備庫(kù)中選擇設(shè)備和接口的類型，即可方便地配置驅(qū)動(dòng)程序，簡(jiǎn)化了監(jiān)控系統(tǒng)的組建過(guò)程，可滿足工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)合大多數(shù)控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置之間的通信的需要，用戶可方便實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的集中管理功能。

圖3 油氣水管道控制閥無(wú)線控制器原理接線圖

5.2 開發(fā)環(huán)境

操作系統(tǒng)：Windows XP

數(shù)據(jù)庫(kù)：SQL_Server

開發(fā)工具與語(yǔ)言：組態(tài)王King Veiw_6.5；編程軟件FXGP_WIN-C

5.3 系統(tǒng)軟件組成

組態(tài)王系統(tǒng)軟件主要由圖4所示的6個(gè)功能模塊組成。

圖4 系統(tǒng)軟件模塊組成結(jié)構(gòu)圖

5.3.1 主畫面及監(jiān)控中心

系統(tǒng)主畫面及監(jiān)控中心設(shè)計(jì)采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)、模板技術(shù)及多任務(wù)技術(shù)，是基于工控組態(tài)軟件組態(tài)王的第二次開發(fā)，采用靜態(tài)圖形和動(dòng)態(tài)畫面相結(jié)合，可直觀地反映了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行狀態(tài)。各閥門站的油氣水溫度、壓力等重要模擬量的顯示采用動(dòng)態(tài)文本，畫面數(shù)據(jù)根據(jù)庫(kù)標(biāo)簽數(shù)值的變化實(shí)時(shí)刷新。閥門既可由操作人員就地控制，也可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。圖5為監(jiān)控系統(tǒng)主畫面。

5.3.2 數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線

趨勢(shì)曲線直觀地描述數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化關(guān)系，系統(tǒng)趨勢(shì)曲線包括實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線。實(shí)時(shí)曲線是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的圖形化表示，歷史趨勢(shì)曲線則記錄系統(tǒng)過(guò)去的數(shù)據(jù)信息，方便系統(tǒng)管理員對(duì)歷史數(shù)據(jù)及事件進(jìn)行分析。歷史曲線可以反映出各模擬量的變化趨勢(shì)，通過(guò)設(shè)置的左右指示器可方便查看過(guò)去某一時(shí)段各個(gè)數(shù)據(jù)的最大、最小及平均值，了解管線中油氣壓力與溫度波動(dòng)的關(guān)系，以便指導(dǎo)油氣水安全、合理的調(diào)配。同一歷史趨勢(shì)曲線圖中最多可顯示8個(gè)不同的歷史數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)實(shí)際需要打印某一時(shí)段一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)曲線。

系統(tǒng)歷史趨勢(shì)曲線可以完成歷史數(shù)據(jù)的查看工作，用戶很方便進(jìn)行某個(gè)時(shí)間段內(nèi)各閥門站一個(gè)或多個(gè)變量的查詢，一個(gè)畫面中可定義數(shù)量不限的趨勢(shì)曲線，在同一個(gè)趨勢(shì)曲線中最多可同時(shí)顯示8個(gè)變量的變化情況，系統(tǒng)歷史曲線瀏覽畫面如圖6所示。

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)主畫面

畫面由3部分組成。①曲線瀏覽區(qū)；②數(shù)據(jù)分析區(qū)（右）；③曲線控制區(qū)（下）。首先在畫面通過(guò)控件如歷史趨勢(shì)控件、按鈕、輸入輸出文本框等設(shè)計(jì)圖形；再選擇菜單“數(shù)據(jù)庫(kù)／數(shù)據(jù)詞典”。定義生成歷史記錄的變量屬性，只有在“變量定義”對(duì)話框中使變量的“是否記錄”選項(xiàng)有效時(shí)，才能在歷史趨勢(shì)曲線中顯示此變量的變化情況；接著選擇歷史趨勢(shì)控件要顯示的變量；最后根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)各圖形元素進(jìn)行編程。

5.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)表

系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)表分為時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表。時(shí)報(bào)表記錄閥門站主要數(shù)據(jù)參數(shù)（溫度、壓力、系統(tǒng)操作員等），按用戶提出的要求，每隔一分鐘，將系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫入報(bào)表中，每小時(shí)生成一個(gè)獨(dú)立的文件，文件名由系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間加上必要的標(biāo)識(shí)符組成，便于用戶管理。時(shí)報(bào)表由60條記錄組成，表頭包含閥門站號(hào)、日期、時(shí)間等基本信息，表尾是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)生成的這一時(shí)段內(nèi)各參數(shù)的最大、最小及平均值。日?qǐng)?bào)是反映系統(tǒng)參數(shù)每天的數(shù)據(jù)信息，由時(shí)報(bào)表的統(tǒng)計(jì)值派生而成。月、年報(bào)表的生成方法與日?qǐng)?bào)表相同，多種不同的報(bào)表給用戶數(shù)據(jù)管理帶來(lái)極大的方便。

5.3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理

數(shù)據(jù)是任何一個(gè)系統(tǒng)的靈魂，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)是系統(tǒng)管理不可缺少的工具，也是工作報(bào)表的數(shù)據(jù)來(lái)源，數(shù)據(jù)庫(kù)功能的強(qiáng)弱程度直接關(guān)系到軟件所擁有的用戶量。由于組態(tài)王使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)格式是自定義的，與通用數(shù)據(jù)庫(kù)格式上不兼容，影響了用戶直接監(jiān)控檢測(cè)數(shù)據(jù)，給用戶帶來(lái)不便；同時(shí)當(dāng)采集頻率較高和存儲(chǔ)時(shí)間要求較長(zhǎng)時(shí)，生成的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)占用的磁盤空間會(huì)比較大；另外，提供的數(shù)據(jù)輸出形式主要以報(bào)表為主，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與查詢功能較弱，一般不能很好地滿足實(shí)際工程的要求。系統(tǒng)利用組態(tài)王提供的通用數(shù)據(jù)庫(kù)的ODBC功能，直接將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存入SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)之間的采樣間隔靈活，達(dá)到海量數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保存之目的，各閥門站的數(shù)據(jù)被存放于同一個(gè)數(shù)據(jù)表中，同時(shí)增加對(duì)數(shù)據(jù)的多種查詢、排序、插入、刪除和打印輸出及動(dòng)態(tài)生成和選擇數(shù)據(jù)表等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)功能的擴(kuò)展，滿足不同管理者的需要。

5.3.4.1 與數(shù)據(jù)源進(jìn)行連接與設(shè)置

首先在Windows控制面板的32位ODBC數(shù)據(jù)源管理器中選擇SQL Server驅(qū)動(dòng)程序，定義一個(gè)數(shù)據(jù)源名（如dbkv6.5），并與準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)庫(kù)連接；然后在指定的畫面中插入KVDBGrid數(shù)據(jù)庫(kù)控件并命名為grid；選擇控件右鍵菜單中“控件屬性”，彈出控件固有屬性頁(yè)，將其與預(yù)先定義好的數(shù)據(jù)源dbkv6.5進(jìn)行連接，并選擇數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)數(shù)據(jù)表作為初始值，如圖7所示，將表格、顏色、字體與打印等屬性頁(yè)進(jìn)行設(shè)置。也可通過(guò)命令語(yǔ)言對(duì)grid的相關(guān)屬性進(jìn)行修改。

圖7 數(shù)據(jù)表屬性配置示意圖

5.3.4.2 變量的定義

根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的具體情況，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)詞典中定義相關(guān)變量。本例系統(tǒng)每月自動(dòng)生成一個(gè)與當(dāng)前年月時(shí)間為名的數(shù)據(jù)表；將監(jiān)控對(duì)象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)每分鐘進(jìn)行保存或根據(jù)需要隨時(shí)保存；選擇一個(gè)數(shù)據(jù)表作為當(dāng)前數(shù)據(jù)對(duì)象，按條件和數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)查詢、按不同的關(guān)鍵字進(jìn)行排序；將結(jié)果按設(shè)定的格式進(jìn)行打印等。系統(tǒng)定義的主要變量如表1所示。

5.3.4.3 編寫數(shù)據(jù)庫(kù)表格模板和記錄體

為滿足系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)生成數(shù)據(jù)表，須編制一個(gè)與表結(jié)構(gòu)相同的表格模板，本例模板名為Tabletemp，該模板的結(jié)構(gòu)如表2所示。

向數(shù)據(jù)庫(kù)寫入數(shù)據(jù)是以記錄體為單位，記錄體的結(jié)構(gòu)須與數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)相匹配，記錄體中每個(gè)成員由系統(tǒng)內(nèi)存變量或IO變量組成，其結(jié)構(gòu)如表3所示。

表1 系統(tǒng)變量情況一覽表

表2 數(shù)據(jù)表格模板Tabletemp的結(jié)構(gòu)

表3 記錄體結(jié)構(gòu)表

5.3.4.4 功能實(shí)現(xiàn)

（1）動(dòng)態(tài)生成和選擇數(shù)據(jù)表

系統(tǒng)采用將數(shù)據(jù)按月存放的方法，月初系統(tǒng)通過(guò)后臺(tái)方式自動(dòng)生成以年月為名的數(shù)據(jù)表，并檢測(cè)該表是否存在。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)用戶可任意選擇數(shù)據(jù)對(duì)象，如不選擇將默認(rèn)為當(dāng)月數(shù)據(jù)表。

（2）數(shù)據(jù)排序

排序是分析數(shù)據(jù)最基本的手段之一，用戶可用單選框選擇排序的關(guān)鍵字，并通過(guò)按鈕改變升、降序排列方式，實(shí)現(xiàn)多視角的數(shù)據(jù)分析與瀏覽。

（3）條件查詢

根據(jù)選擇的查詢對(duì)象，系統(tǒng)自適應(yīng)輸入數(shù)據(jù)的類型，當(dāng)選擇日期為查詢對(duì)象時(shí)，日歷將自動(dòng)調(diào)整為與數(shù)據(jù)對(duì)象相適應(yīng)，方便用戶快速輸入查詢條件，充分體現(xiàn)了人性化設(shè)計(jì)原則。

（4）范圍查詢

范圍查詢可適應(yīng)不同的用戶對(duì)數(shù)據(jù)的需求，允許用戶輸入查詢對(duì)象所處的范圍，如輸入條件有誤系統(tǒng)則彈出錯(cuò)誤提示框進(jìn)行提示。

（5）歷史趨勢(shì)曲線ODBC數(shù)據(jù)顯示功能

歷史趨勢(shì)曲線控件可顯示ODBC數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)，但對(duì)數(shù)據(jù)表格有要求：表中必須有一個(gè)日期字段（為日期時(shí)間類型）和一個(gè)表示毫秒的字段（為整型）。寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)中的日期字段應(yīng)該為日期時(shí)間格式，在組態(tài)王中沒(méi)有日期時(shí)間型的字段，系統(tǒng)在自動(dòng)生成數(shù)據(jù)表時(shí)，需要進(jìn)行一些處理，先用JAVA編寫一個(gè)應(yīng)用程序，然后采用調(diào)用外部應(yīng)用程序的方式，將系統(tǒng)生成的日期字段改為滿足控件要求的類型。

通過(guò)對(duì)組態(tài)王數(shù)據(jù)庫(kù)功能的開發(fā)，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)能力，克服了原有數(shù)據(jù)輸出形式單一的不足，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)的可移植性和后續(xù)處理能力。圖8為本系統(tǒng)利用組態(tài)王進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理運(yùn)行的主要畫面。

圖8 數(shù)據(jù)庫(kù)管理畫面

5.3.5 報(bào)警及用戶管理

報(bào)警管理功能是監(jiān)控系統(tǒng)的另一特色。組態(tài)王通過(guò)定義變量的報(bào)警屬性來(lái)產(chǎn)生變量的報(bào)警事件。當(dāng)某變量的實(shí)際值超出其設(shè)定的報(bào)警范圍時(shí)立刻彈出報(bào)警畫面，并可通過(guò)語(yǔ)音提醒管理員及時(shí)處理。本系統(tǒng)也可設(shè)置成無(wú)人值守工作方式，在該方式下，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警信息時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)處理，遇到緊急狀態(tài)則關(guān)閉或開啟相關(guān)閥門，以免發(fā)生重大安全事故。所有的報(bào)警信息和用戶的操作事件都可通過(guò)多種方式保存和輸出，方便管理員查詢。

系統(tǒng)安全管理功能為了保證正常監(jiān)控的需要，防止誤操作造成重大事故，要明確操作人員的職責(zé)范圍，同時(shí)兼顧軟件本身的安全性，防止非操作人員誤操作。對(duì)于操作人員的職責(zé)范圍，在程序設(shè)計(jì)時(shí)候通過(guò)ID號(hào)及密碼確認(rèn)，設(shè)定不同層次的操作者的操作權(quán)限和安全區(qū)，任何操作者不能越權(quán)和跨區(qū)的操作，保證系統(tǒng)的安全。

5.3.6 閥門站

閥門站PLC選用FX2N-32MR作為RTU單元，實(shí)時(shí)測(cè)控軟件采用邏輯梯形圖編制，兼有就地按鈕和遠(yuǎn)方監(jiān)控中心兩種控制方式，檢測(cè)閥門開啟、關(guān)閉、全開、全關(guān)、提升到位、下降到位以及閥門開、關(guān)過(guò)力矩等信號(hào)，并將現(xiàn)場(chǎng)采集壓力、溫度、振動(dòng)、流量、閥門開度信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳送到監(jiān)控中心上位機(jī)，同時(shí)也通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)從監(jiān)控中心上位機(jī)接收控制指令，對(duì)閥門站電動(dòng)裝置進(jìn)行控制。當(dāng)出現(xiàn)超溫、過(guò)壓和過(guò)力矩等緊急情況時(shí)PLC將執(zhí)行緊急處理程序。其控制過(guò)程流程如圖9所示。

圖9 PLC監(jiān)控程序流程圖

6 技術(shù)特點(diǎn)

基于無(wú)線電臺(tái)通信技術(shù)，上位機(jī)、PLC及無(wú)線電臺(tái)建立物理連接后，PLC實(shí)時(shí)采集各傳感器數(shù)據(jù)，每個(gè)掃描周期都把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的位元件和字元件采用串口通信和無(wú)線數(shù)傳方式上傳至上位機(jī)，再通過(guò)工程量轉(zhuǎn)換，在狀態(tài)監(jiān)視畫面上用圖表的形式還原成設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)；上位機(jī)也可通過(guò)下載命令字至PLC，調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)閥門的運(yùn)行狀態(tài)。通信實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，實(shí)時(shí)性好，可靠性高。

基于面向?qū)ο蟆⒍嗑€程、OLE、COM組件和組態(tài)軟件技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)將管理與控制相結(jié)合，不但能對(duì)工藝流程進(jìn)行過(guò)程控制，而且還有數(shù)據(jù)報(bào)表等管理功能，從而省掉了大量的記錄儀、數(shù)顯表，既降低了投資成本，又可使采集的數(shù)據(jù)更直觀、準(zhǔn)確、可靠；系統(tǒng)還具有多級(jí)權(quán)限，多方面保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。

智能型控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)操作及遠(yuǎn)距離控制，具有自動(dòng)緊急控制功能，避免人工干預(yù)，大大減少因誤操作引起事故的可能性，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全性。

7 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于城市天然氣管網(wǎng)項(xiàng)目中，運(yùn)行狀態(tài)良好，解決了管理層遠(yuǎn)方調(diào)控輸送管線工藝流程的問(wèn)題。該系統(tǒng)通過(guò)分布式監(jiān)控提高了系統(tǒng)的響應(yīng)能力；過(guò)程控制模式使用戶準(zhǔn)確了解當(dāng)前和歷史運(yùn)行狀況。監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，且節(jié)省了建設(shè)投資和維護(hù)成本，可推廣到其它工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控領(lǐng)域，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，“無(wú)人值班，少人職守”的先進(jìn)管理模式將進(jìn)一步普及，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用將更為廣泛。

［1］FX2N系列可編程控制器使用手冊(cè).三菱電機(jī)公司.

［2］INGVIEW6.5使用手冊(cè).北京亞控科技有限公司.

［3］邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用［M］.清華大學(xué)出版社，2000.

［4］陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用［M］.清華大學(xué)出版社，1999.

［5］（美）Andrew S Tanenbaum 著，熊桂喜、王小虎譯.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)［M］.清華大學(xué)出版社，1998.

［6］朱麟章.過(guò)程控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1996.