iFIX监控系统

iFIX监控系统（精选8篇）

iFIX监控系统 第1篇

关键词：液体混合,实时监控,iFIX,PAC系统

在化工、制药等行业的生产过程中, 多种液体的混合是必不可少的工序。但这些行业的生产过程中多用到易燃、易爆或有毒性的物质, 现场环境恶劣, 不适宜人工现场操作[1], 而且, 生产现场要求系统具有混合精确、实时测量及控制可靠等特点, 这是人工操作和半自动化控制所难以实现的。采用可编程自动化控制器PAC (Programmable Automation Controller) 实现多种液体自动混合控制, 不但可以对液体混合过程的各个环节精确控制, 而且能降低成本。同时利用工控组态软件i FIX作为上位机监控软件, 模拟显示并实时监控液体自动混合系统的全部工作过程, 不仅能有效完成控制任务, 而且对现场操作人员的要求也不高。基于i FIX的多种液体混合自动监控系统是实现多种液体混合自动化控制的重要组成部分, 能够实现数据采集、设备控制、报警、历史记录及人机交互等功能。

1 系统组成及原理①

本系统由生产现场控制柜、搅拌电机、位置检测装置、流量测量装置、电磁阀控制开关和PC机组成。上位PC机安装在控制室, 用以接收液体混合生产线现场的信号和控制现场的运行状态, 液体混合控制柜安装在生产线现场, 在控制柜上可以手动操作也可以自动操作, 电机、流量传感器及位置传感器等安装在生产线上, 受现场控制柜控制[2]。液体混合控制系统框图如图1所示。

某多种液体混合系统原理如图2所示。有3个进料罐 (A号罐、B号罐、C号罐) 分别对应3个出料电磁阀YA、YB、YC, 有一个搅拌罐对应一个出料阀YD, 一个成品罐对应一个出料阀YE;一个搅拌电机M;4个流量传感器F1、F2、F3、F4;两个液位传感器L1、L2;一个总开关S1, 一个控制电机的开关S2, 一个紧停按钮。出料电磁阀控制液体罐的液体注入量或流出量, 液位传感器用于测量液体罐里液体的容量, 并实时显示数值。流量传感器用于测量流经管道中液体的流量, 并在监控界面实时显示出液体流量的数值, 流量传感器输出4~20m A的标准电流信号, 从而能控制电磁阀的开关动作[3]。

系统的工作过程为:初始状态下所有容器均是空的, 各个阀门YA、YB、YC、YD、YE均为OFF, 流量传感器F1、F2、F3、F4, 液位传感器L1、L2均为OFF, 开关S1、S2均为OFF;按下启动按钮S1后, 电磁阀YA、YB、YC依次打开, 液罐A、B、C的液体按流量分别注入搅拌罐D中, 当液面高度到达L1时, 停止注入;随后电动机M开始运转, 等到4min之后, 电磁阀YD=ON, 这时开始往成品罐中注入搅拌好的混合液体, 等到6min之后, YD=OFF。如果需要运输, 则电磁阀YE=ON开始装车;按下停止按钮S2, 无论出于什么状态均停止工作;红色按钮 (STOP) 开关为紧急按钮, 当出现工业故障时用来紧急停止系统的运行。

2 系统硬件配置

在本系统中, 考虑到系统的可扩展性和维修的方便性, 选用美国GE公司的PACSystems RX3i控制器作为多种液体混合生产线现场控制器。PACSystemsTMRX3i系统拥有单一的控制引擎和一个通用的编程环境, 能方便地应用在多种硬件平台上, 并且提供真正的集中控制选择[4]。本系统中, GE智能平台主要是为多种液体混合自动监控系统和液体混合生产线现场设备之间提供通信的平台。用到的GE智能平台设备有:电源模块 (IC695PSD040) 、CPU模块 (IC695CPU315) 、以太网通信模块 (IC695ETM001) 、数字量输入模块 (IC694ACC300) 、数字量输出模块 (IC694MDL754) 、模拟量输入模块 (IC695ALG600) 、模拟量输出模块 (IC695ALG704) 。在Proficy ME软件中进行配置后, 硬件配置如图3所示。

3 多种液体混合监控系统通信的实现

上位机i FIX与下位机PAC Systems RX3i控制器的通信, 有串口通信和以太网通信两种方式。在本系统中, 采用以太网通信方式。上位机网卡的IP地址与下位机PAC通信模块的地址必须处于同一网段。例如, 可将PC机IP地址设为192.168.1.10, PAC以太网通信模块IP地址设为192.168.1.11等。

3.1 系统配置

系统配置程序SCU是i FIX配置计算机的主要工具。通过SCU完成i FIX节点的网络配置、I/O驱动程序配置、数据库配置、文件路径配置、SCADA配置以及报警配置等。当启用SCADA支持时, 本地节点将成为一个可以访问过程硬件的SCADA服务器。由于本系统采用以太网通信方式, 所以选择GE9 (Modbus Ethernetv6.10e) 驱动程序。同时, 增加模拟驱动器SIM, 当系统组态完毕后使用仿真数据测试数据库。SCADA系统配置如图4所示。

3.2 多种液体混合监控系统通信的实现

如图5所示, 下位机PAC控制器不断采集现场数据, 数据经CPU模块处理之后, i FIX通过GE9驱动器读取数据, 并保存在驱动器映像表DIT中;扫描报警控制程序SAC依照配置的扫描时间, 从DIT中读取数据保存到过程数据库PDB;最后画面显示、数据报表及报警记录等应用便可通过标签名或节点名访问PDB, 实现i FIX与PAC Systems RX3i控制器二者之间的数据双向流动。

4 多种液体混合组态监控系统的设计

本液体混合监控系统程序采用i FIX5.1工控组态软件开发实现, 可以实现多种液体混合过程中所有设备的运行状态、仪表参数等的显示[5]。其设计开发包括构建过程数据库、监控界面设计与编程及监控系统运行调试等方面内容。

4.1 过程数据库的建立

根据液体混合监控系统的要求和系统分析, 确立了液体罐的液位、液体流量传感器、电磁控制阀以及紧急开关等为系统监控点。系统采用GE9驱动, 建立的监控系统数据库如图6所示。

4.2 监控界面设计

监控系统界面主要包括多种液体混合主控制界面、运行历史曲线界面、运行历史报警界面及报表界面等。多种液体混合主监控界面如图7所示, 主要由标题区、功能选择区、状态显示区和动画仿真区4个区域组成, 是模拟仿真多种液体混合系统现场运行状况的监控界面。

4.3 多种液体混合监控系统运行和调试

多种液体混合监控系统使用曲线图来显示参数的变化并且可以进行实时曲线监测、历史曲线查询和系统运行报警历史查询。点击主画面实时曲线按钮, 画面切换到“直方图表”观察各个传感器的工作状态;点击历史曲线按钮, 画面切换到“标准图列表”观察各个罐液位的运行状态;点击历史报警按钮, 画面切换到“报警一览功能”随时观察系统报警状况。多种液体混合运行实时曲线界面和历史报警界面分别如图8、9所示。

5 结束语

该多种液体混合监控系统结合PAC Systems RX3 i和i FIX组态软件进行设计, 能模拟显示多种液体自动混合系统的全部工作过程, 实现了对多种液体混合运行状态的实时监控和报警查询。结果表明, 该系统能有效完成控制任务, 系统安全可靠、操作简单, 具有较高的应用价值。

参考文献

[1]叶虹, 李建军.PLC在液体混合自动控制系统的应用[J].福建电脑, 2013, 29 (2) :24~25.

[2]王宇炎, 陈朝晖.基于西门子PLC的液体混合系统设计[J].自动化技术与应用, 2009, 28 (5) :102~104.

[3]徐敏.PLC与现场总线技术在工业液体混合控制系统中的应用[J].仪表技术, 2011, (3) :9~11, 14.

[4]郁汉琪, 王华.可编程自动化控制器 (PAC) 技术及应用 (提高篇) [M].北京:机械工业出版社, 2010.

iFIX监控系统 第2篇

关键词：ADO；ifix；历史报表；VBA；烧结烟气脱硫工程；上位机软件

中图分类号：X756 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0047-02

1 概述

ifix是世界领先的上位机软件，它提供了生产操作的过程可视化、数据采集和数据监控，已有超过三十万套以上的软件在全球范围内运行。它的内部集成了VBA开发环境，用来定制和扩展ifix的功能，能实现不同工程项目对软件的特殊要求。因不同工程项目对报表的需求不同，ifix又没有提供通用的报表开发控件，在工程报表的实现中往往需购买第三方开发的控件，而第三方提供的控件对于不同行业的针对性有限，实现起来比较繁琐。本文利用ifix提供的VBA开发工具和ADO组件，在烧结烟气脱硫工程中开发了历史报表，实现了对ifix历史数据库的访问。

2 ADO与ifix数据库

2.1 ADO

ADO（ActiveX Data Objects）是微软公司开发的适用于各种类型数据的高层接口，它通过OLE数据库提供访问和处理数据库中的数据，具有很高的通用性和灵活性。ADO组件的常用对象有Connection、Command、Recordset、Field等，通过ADO组件访问数据库的基本流程为：创建Connection对象，建立与所访问数据库的连接，再通过Command对象执行SQL命令，并将查询得到的记录保存到Recordset对象中。

2.2 ifix数据库

ifix有两种数据库，即实时数据库（FIX Dynamics Real Time Data）和历史数据库（FIX Dynamics Historical Data），这两种数据库都可以通过ODBC进行访问。在进行ifix组态时，首先在历史数据中定义要查询的历史数据，退出编辑模式重新运行后，即可将已配置的标签变量的实时值在数据库中以文件的形式保存，例如****.H11（其中****为时间）。

ifix历史数据库有如下字段：

NODE：工程节点名；TAG：工程标签名；FIELD：标签的域名；VALUE：标签的实时数值；DATETIME：标签数值的实时记录时间；INTERVAL：数据采样记录的间隔等。

3 报表的实现

在报表的实现中，首先通过建立ifix与Excel的连接，并创建要访问的标签变量数组，再将查询的历史数据保存到Excel表格中，以便调阅。

3.1 ifix与Excel的连接

在上面这段程序代码中，通过ADO建立ifix与Excel的连接，将要查询的变量存储于Excel表格中，此段程序为整个报表程序的框架。

3.2 添加标签变量

在上面程序框架中，将要查询标签变量的根据工程需要保存至数组Ntf（）。

4 结语

本文探讨了通过ADO技术在ifix中实现历史报表，该报表在实际应用中表现稳定，可随时查询、生成报表，达到了用户的要求。在ifix中亦可通过SQD和SQT链接SQL、ACCESS等数据库，但需要在SCU中做较多的配置，实现较为复杂。本文介绍的方法在实际应用中简单、有效和可行，大大减少了操作工人的工作强度，提高了生产效率。

作者简介：孙勇（1983—），男，湖北武汉人，供职于武汉都市环保工程技术股份有限公司。

基于iFIX的电厂实时信息系统 第3篇

五阳热电厂是潞安矿业集团公司最大的一个集节能、环保、效益为一体的煤炭资源综合利用非煤产业项目。电厂存在大量的计算机控制系统, 控制系统相互独立, 控制形式多样, 各车间相互联系不够, 生产调度效率低, 电厂管理人员难以及时有效地掌握生产管理信息。随着管理要求的提高, 需要实现全厂控制系统的集中监控, 即实现电厂厂级监控信息系统SIS (Supervisory Information System) 。

SIS是火电厂厂级生产过程自动化的组成部分, 是联系全厂的生产控制系统 (锅炉汽机DCS、电气DCS、输煤程控、分仓计量、化水车间和灰渣车间) 与MIS系统的桥梁。一方面SIS采集下层机组和车间控制系统的实时生产数据, 实现性能优化、故障诊断、优化分配等功能;另一方面将电厂生产状态信息和性能信息发送给上层的MIS系统, 从而实现电厂全厂的管控一体化, 提高电厂生产的安全性和经济性。

五阳热电厂设计采用基于iFIX4.0的SIS系统, iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件, 易于扩展和集成, 可以方便快捷地创建高性能过程窗口;具有分布式网络结构, 方便扩展客户端;HMI/SCADA服务器iFIX Server通过各种协议方便地读取实时数据, 并维护过程数据库。

1SIS系统体系

图1为SIS系统网络结构图, 最低层为各车间现场控制系统, 如锅炉汽机DCS、电气DCS、输煤程控和化水车间等;中间层为基于iFIX的实时/历史数据库和实时数据采集系统;上层为生产管理职能部门, 作为iFIX实时数据库和生产过程画面系统的客户端, 保证管理者对电厂生产实时监视。

1.1 实时/历史数据库

五阳热电厂实时/历史数据库为iFIX数据库, 一方面通过iFIX良好的接口扩展能力, 从各生产车间采集实时生产数据并显示到生产工艺画面, 并长期保存为历史数据供查询调用;另一方面基于iFIX良好的网络扩展能力以及分布式客户/服务器结构, 为局域网用户 (生产管理者) 提供生产过程实时数据和生产工艺动态画面, 使得管理者能够实时监控生产过程。

由于SIS系统具有数据量大、可靠性高、响应速度快的特点, 因此SIS服务器采用HP DL380, 安装Windows 2003 Server操作系统, 利用微软公司提供的连接终端服务器的方法, 在客户机上安装一个可执行文件tsmsisetup.exe, 可以访问服务器上的iFIX。iFIX HMI/SCADA服务器作为SIS系统的核心部分, 其数据库作为系统数据库, 其实时动态画面、趋势、报表等均作为客户机访问对象。

1.2 实时数据采集系统

实时数据采集系统利用了iFIX强大的接口扩展能力, 通过工业以太网将各控制系统生产数据采集到iFIX数据库中。

五阳热电厂将锅炉汽机DCS、电气DCS、输煤程控、分仓计量、化水车间、灰渣车间等系统数据采集到iFIX数据库, 数据传输协议主要采用了UDP、OPC、DDE等方式。

1.2.1 OPC

OPC (OLE For Process Control) 基于Microsoft公司的DNA (Distributed Internet Application) 构架和COM (Component Object Model) 技术, 根据易于扩展性而设计, 规范定义了一个工业标准接口。五阳热电厂输煤程控 (WinCC为上位机) 、分仓计量 (组态王为上位机) 、化水车间 (组态王为上位机) 都是采用OPC协议采集实时数据的, 将这些控制系统上位机作为OPC Server, iFIX作为OPC Client, 通过配置DCOM接口即可实现。

1.2.2 UDP

UDP协议, 即用户数据报协议 (UDP) 是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议, 提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。五阳热电厂早期网络已经将锅炉汽机DCS系统、电气DCS系统数据通过UDP协议传输到局域网上, 并在此基础上在SIS服务器上用VB的WINSOCK控件接收UDP数据, 在生产实践过程中, 其数据传输正确率达到99.9%以上。

1.2.3 DDE

DDE (Dynamic Data Exchange) 即动态数据交换, 它提供了在同一台计算机上运行的两个程序之间数据交换的途径。由于五阳热电厂锅炉汽机DCS系统、电气DCS系统数据发送采用UDP方式, SIS服务器用VB编写了UDP接收程序, 所以iFIX通过使用DDE驱动程序可以将数据读入实时数据库。

1.3 SIS系统客户端

客户端及各生产职能部门在局域网上的计算机, 通过连接终端服务器连接到SIS服务器上, 通过SIS服务器Windows 2003 Server和iFIX的网络配置, 可以显示SIS服务器实时数据及生产工艺动态画面。

2SIS功能

SIS的基本功能包括:数据库应用, 生产过程数据采集、处理和实时显示, 各机组性能计算和分析, 机组及辅助设备故障报警和生产过程管理指导。

2.1 数据库应用

数据库是SIS系统的核心, 数据库采用基于iFIX的实时/历史数据库平台。iFIX支持复杂的多节点、多现场的数据采集和控制系统 (SCADA) , 可以方便地满足各种应用类型和应用规模的需要, 利用iFIX强大的数据采集分析能力和扩展能力, 集成各车间不同控制系统的实时数据并长期保存, 支持SIS其他功能的实现。

2.2 生产过程数据采集及实时显示

iFIX提供了生产操作的过程可视化功能, 利用iFIX的图形编辑功能, 以画面、曲线、图形等形式显示各机组和辅助生产设备的运行状态、参数等, 为生产管理人员提供实时的生产信息, 并记录生产数据, 生成各车间职能部门的统计报表。

2.3 机组性能计算和分析

SIS系统从电厂各生产系统 (锅炉、汽机、输煤程控、化水处理、分仓计量、灰渣车间等) 采集大量的生产数据, 通过这些数据对电厂的综合效率及生产成本进行实时计算, 生成运行效率曲线, 以此对各机组车间运行状况加以评估, 为运行管理提供了重要依据。

2.4 机组及辅助设备故障报警

SIS系统提供主机组及辅助生产设备故障报警功能, 通过分析实时数据, 将各机组及辅助设备故障及时显示到生产过程画面中, 并记录到报警历史数据库中。

2.5 生产过程管理指导

SIS系统对整个电厂生产过程进行综合计算、分析, 并通过网络在厂内局域网上发布, 使生产管理者通过客户机在线观察生产流程画面、实时生产数据及分析结果, 为管理决策提供了有力依据。

3结束语

通过电厂SIS系统建设, 消除了电厂控制孤岛现象, 优化了生产过程, 提高了电厂的生产效益, 其在生产管理中必将起到越来越重要的作用。

摘要：介绍某电厂基于iFIX与工业以太网的实时信息系统。系统采用UDP、OPC等数据传输协议将锅炉汽机系统、电气系统、输煤程控系统、分仓计量系统、泵房监测系统等生产数据上传至基于iFIX的SIS服务器, 从而实现各生产车间生产数据的实时监测。

关键词：SIS服务器,OPC,iFIX,实时信息系统

参考文献

[1]江亭桂, 张昕.火力发电厂厂级监控信息系统的结构与实例[J].南京师范大学学报 (工程技术版) , 2005, 5 (2) :34-37.

[2]孙宾.火电厂辅助车间PLC网络控制系统[J].电力设计, 2001, 22 (3) :51-55.

iFIX监控系统 第4篇

在高速公路隧道监控系统开发方面,国内有许多案例采用Windows下通用的软件开发平台(如VC++、VB、DELPHI)进行开发。由于高速公路隧道监控系统是一个典型的系统集成工程,现场设备的接口形式和数据类型多样,数据量和集成难度大[3],尤其在使用大量PLC的场合,实现监控系统与PLC的通信比较困难。因此,使用通用软件开发平台,其开发难度大、周期长、调试困难。由于所开发的监控系统是非开放的软件,后期的维护难度更大。

而目前广泛使用的组态软件,能够更好地解决这个问题[4]。组态软件作为专业的工控软件,在系统界面设计、数据接口、功能组合等方面的开发非常方便和稳定,可以很容易地实现和完成监控层的各项功能[5]。此外,由于组态软件的开放性,系统管理人员可以轻松维护系统。因此最近几年,组态软件开始被系统设计人员应用到高速公路隧道监控系统的开发中。

由于组态软件采用脚本语言,提供给用户的编程开发的功能相对较弱。在缺少I/O驱动的情况下,如在使用组态王的案例中,还需使用通用开发平台编写通信程序,并为组态软件提供OPC服务器功能;在与情报板这类可变长度数据、非实时刷新的设备交换数据时,组态软件同样存在困难。针对以上问题,本文的设计思路是利用组态软件及其脚本语言,实现与所有设备的通信时无需再借用OPC技术开发通信程序,以减少数据的交换次数,提高系统的运行效率,同时提高系统的完整性和开放性。

本文介绍了高速公路隧道监控系统的结构及实现方法,针对现场数据采集和执行设备的接口形式多样、数据集成难度大等问题,既有针对PLC使用的稳定可靠的I/O驱动,也有大量使用API函数设计的通信程序,并使用脚本语言直接完成实时数据与情报板的通信。通过系统实际调试运行验证了该设计方案的可行性。

1 监控系统的构成

某高速公路的一个机电标段中包含多条隧道,每个隧道采用了7～8套OMRON公司CS1D-S系列的PLC,并配有以太网模块。这些PLC负责车道指示器、汽通门、风机、照明灯、水泵等开关量的输入/输出,照度、一氧化碳(CO)、能见度(VI)、风速(TW)等模拟量的输入。该机电标段,还包含了雷达车辆检测仪28台,各种规格的情报信息标志35套,还有3套能见度检测仪和3套气象数据检测仪。所有这些设备分布在大约200 km高速公路沿线收费站和服务区的附近路段,并且通过RS-232接口,先用光纤传输到就近的各个收费站或者服务区的机房内,再接入串口服务器,然后进入由光纤构成的以太网。其网络结构框图如图1所示。

这些现场设备通常不采用标准的MODBUS协议,无法通过组态软件的I/O驱动获取数据,只能通过用户编写通信程序与其进行数据交换。

2 监控系统软件设计

本文采用iFIX2.6的浙大中控OEM版Sview2.6,该软件的脚本语言是Microsoft VBA6.0,与VB6.0相比,Sview2.6除了不能编译成独立的可执行程序外,其他的编程语法、语句及调试方法等功能两者基本相同。

2.1 实时数据库的建立

运行iFIX软件,打开Sview数据库管理器。从菜单栏选择“驱动器”,打开“OMF”,对驱动程序进行设置和添加PLC站点,并为每个站点定义数据块。驱动程序以数据块的形式与PLC交换数据,这是一种高效的通信方式;同时,在PLC编程时,对于要组态的数据,尽量集中存放,避免过多的数据块。在数据库中添加标签,要注意“I/O地址”的输入格式,如图2所示。

2.2 建立控制系统主画面

在iFIX工作台中,建立所需要的各个画面,并链接动画。如果需要报警,则在建立实时数据库时,设置好报警条件,然后在画面中增加报警控件;如果需要曲线,则启动历史定义程序,定义好要储存的历史数据,并在后台启动历史储存程序,然后在画面中增加曲线显示控件[6]。到此,作为一般性的组态任务基本完成。

考虑到通信程序必须和监控软件始终同时运行,而且脚本程序通常是画面文件的一部分,因此在画面设计时,做成了上(占12%)、下(占88%)两部分。其中上部是始终运行,下部则可以通过上部的切换按钮,进行画面切换。上部画面称之为“主菜单”,并在此画面的代码中编写通信程序,如图3所示。

2.3 实时通信的实现

微波车辆检测器设置为每分钟自动发送一帧数据;气象和能见度检测则先发送命令,然后读取数据。所有的串口服务器,在监控计算机上映射为虚拟的串口。微软的MSComm控件是被广泛应用于串口通信的控件,但由于MSConmm控件只能支持最多16个串口,故不适合在本系统的环境中使用。为此,本系统尝试使用API函数实现串口通信。API函数的声明是:可以使用VB的API文本浏览器,复制到iFIX项目中。使用API初始化串口步骤如下:

(1)调用CreateFile创建句柄,如果结果大于0,可以进入下一步,否则中止。

(2)调用GetCommState取得设备参数,根据实际需要修改其中部分参数(如波特率、校验、数据位和停止位等)。

(3)调用SetCommState设置修改后的设备参数。

(4)调用SetCommTimeouts设置超时参数,其中ReadIntervalTimeout须设置为-1 (即为16进制FFFFFFFF)。

(5)调用SetupComm设置输入/输出缓冲区大小。

至此,串口的初始化完成,然后可以定时接收(ReadFile)和发送(WriteFile)数据了。CloseHandle则用于关闭串口。串口初始化和能见度、气象仪程序流程图如图4所示。

能见度和气象仪共6套,利用一个500 ms定时器,轮流进行数据收发,数据刷新周期为3 s。采用的通信方式是先接收,对数据长度和头尾几个字节进行校验,若校验符合,则进行数据处理,然后发送读命令。能见度接收数据长度为22 B,其中15 B～18 B为单精度浮点数。数据处理采用API函数CopyMemory,采用传递地址的方式,把字节数组中的内容复制到一个单精度变量中(如按照IEEE 754标准进行换算,但计算纷繁复杂),然后把这个单精度变量的内容写到iFIX实时数据库标签中(标签的I/O地址采用SIM驱动器的地址空间)。

2.4 情报信息标志通信的实现

考虑到情报信息标志为非实时刷新,因此采用Access数据库来保存每块信息标志有关的内容。当程序打开时,自动读取数据库中的所有记录,并把其中的关键信息添加到“选择对象”ComboBox中。当用户在复合框选择一块信息标志时,程序从数据库中读取该信息标志的有关信息及上次发送的内容,并显示给用户。当用户成功下载内容到信息标志时,把相关内容更新到数据库中。

在VBA中处理汉字的方法是:一个汉字为一个字符,可以使用MID()函数截取一个字符,然后用ASC()函数取得该字符的值,如果是汉字,则该值为负数,否则为正数。该负值加65 536,得到该汉字的双字节机内码,整数除256得到高字节,取模256得到低字节。

如图5所示,画面右下角的“高级功能”按钮用于启动情报信息标志设备厂家专用软件。虽然设备厂家软件功能齐全,但从使用结果来看,本文开发的系统响应速度快,一个请求过程平均耗时在0.1～0.6 s之间(包括数据库的处理时间、通过日志记录的数据计算),而情报信息标志设备厂家专用软件正常情况下处理时间需10 s左右,有时还有错误的响应(如网络不通),但显示状态仍为正常等现象。

以iFIX为平台开发的高速公路及其隧道项目数据监控系统已投入正常运行,并取得了比较满意的效果,系统运行稳定可靠、占用资源小、维护方便。使用组态软件开发隧道监控系统,能够充分发挥组态软件灵活多样的组态功能;同时使用大量的VBA6.0脚本语言编写通信程序,解决了组态软件数据集成难度大的问题,提高了系统运行效率,降低了系统的开发成本。

摘要：高速公路及隧道监控系统中,没有现成可用的I/O驱动,无法直接通过组态软件的I/O驱动获取数据。只能通过用户编写大量复杂的通信程序与之进行数据交换。为降低开发难度、提高开发效率,提出在组态软件脚本语言环境下运用API函数实现系统的通信设计。该系统以iFIX组态软件为平台,开发上位机监控系统软件,系统硬件部分搭建了以光纤作为传输介质的PLC冗余环网。运行结果表明,该系统占用资源小、维护方便、通信稳定且数据传输率高。

关键词：公路隧道,监控系统,数据通信,iFIX,API函数

参考文献

[1]王志伟,杨超.高速公路隧道监控系统的现状与发展[J].现代隧道技术,2009,46(6):8-16.

[2]赵忠杰,陈井伟,朱斌.基于PLC网络的公路隧道测控系统实现[J].微计算机信息,2007,23(1):43-44.

[3]袁向阳,郑宏,孟峰.基于PLC的高速公路隧道监控系统及其数据集成[J].电气应用,2006,8(4):34-39.

[4]周晓军,刘洪亮,胡康.WinCC及S7-300在电封闭交流传动测试台中的应用[J].控制工程,2010,17(5):655-657.

[5]钟路,戴远.城市隧道监控系统的集成设计[J].武汉理工大学学报,2010,32(15):119-122.

iFIX监控系统 第5篇

最近十年,我国城市化的进程在不断加快发展,楼宇的智能化成为了城市化的一个新的领域。伴随着当今计算机技术、网络技术、工业控制技术的高速发展,智能楼宇配电监控系统成为智能楼宇不可缺的一部分。本文所介绍的楼宇监控系统,采用美国通用公司组态软件Ifix和MOXA通讯管理机组成监控平台,能够实现了整个智能楼宇的自动化监测。

1 Ifix组态软件

i FIX软件是美国通用公司提供自动化硬件和软件的解决方案。它是一套先进的监控软件平台,设计人员可以在该平台上进行二次开发,设计出适合项目的一套系统。IFIX具有强大的功能,集数据处理、OPC链接、报警一览、日报表、月报表、年报表等功能于一身,在智能楼宇配电监控系统上,有系统概况图、工艺流程图、主要设备图、电力仪表图等相关表格,使用操作人员可以通过上位机的画面,清晰全面的了解整个楼宇监控概况,实时的监控各类参数。电力仪表监控如图1所示。

2 MOXA通讯管理机

MOXA通讯管理机是采用目前最先进的嵌入式技术设计的一款具有高性能、高稳定性,同时还具有强大的数据库功能、软件编程处理技术的智能处理器。它能够同时处理不同目标不同进程的数据,并能快速的进行数据的转发和调拨,能够代替分布的数据处理模块、工控通讯协议模块、电力通讯模块等,实现了各级系统的物理安全隔离,广泛应用于电力监控系统、通讯系统、仪表采集系统等。

在企业自动化和信息化项目中,需要解决各种不同设备、系统之间的互联与集成。目前通讯方式和协议具有多样性,采用怎样的通讯方式、通讯协议成为工程技术人员一项难题,而工程技术人员往往花费很多时间去研究如何构建他们之间的通讯架构。通讯管理机是专门为工程技术人员设计的一种处理不同通讯协议和标准的,它能解决工业自动化系统、智能楼宇监的通讯和检测,反应速度快,稳定性好,价格相对便宜,可以节约项目的成本。

3 楼宇监控系统的集成

楼宇监控配电系统是一款利用上位机IFIX组态软件和下位机MOXA通讯管理机组成的一套稳定性好、可靠性好、开放性的自动化监控系统。该系统基于当前最先进的GE智能平台专用于电力行业的SCADA工控系统平台,针对中国配电自动化行业的专业特点进行开发,采用专业的继电保护装置和测控装置及开放式结构的系统设计,使楼宇监控配电综合自动化系统具有硬件稳定可靠、软件先进成熟的优点。智能配电综合自动化系统采用分散监控、集中管理的控制方式,由监控层、通讯层和控制层组成。监控层主要是上位机以及后台监控软件;通讯层由通讯管理机、串口设备连接服务器和网络交换机构成;控制层由分散安装在高、低压开关柜上的继电保护装置和测控装置以及现场其它智能控制模块组成。系统结构如图2所示。

4 结语

智能楼宇配电监控系统综合集成了计算机技术、Internet/Intra-net技术以及软件编程控制技术,它能够实现对楼宇配电自动化全方位的监控,对数据进行集中的处理和管理。该系统利用美国通用公司IFIX软件进行二次开发,结合MOXA通讯管理机组成了一套智能监控平台。它具有自适应自调节、实时监测、自动报警、数据库报表处理等工程,能够减少现场人员工作,降低了企业运行成本,提高了管理效率。

摘要：介绍了一套基于Ifix和MOXA的智能楼宇配电监控系统,涉及电力等各类参数的监控和收集,提高了系统的工作效率,并实现了对楼宇的分散控制集中管理。该系统采用Ethernet进行通信,通过通用公司Ifix上位机和MOXA通讯管理机实现了对现场设备的监测和控制。测试结果表明,系统设计架构是合理的。

关键词：组态,智能,楼宇,通信管理

参考文献

[1]朱万浩,等.基于WINcc和PLC的污水处理提升泵优先度控制[J].自动化技术与应用,2013(11).

iFIX监控系统 第6篇

锅炉按其用途不同主要有电站锅炉和工业锅炉两大类, 电站锅炉用于发电或电、汽联产, 大多为大容量高参数室燃锅炉。工业锅炉用于生产和采暖, 其类型较多, 按其燃料的不同, 主要有燃煤、燃油、燃气等多种, 在城市所用的工业锅炉大多是燃油、燃气锅炉。大部分工业锅炉为人工手动操作, 只有部分燃油燃气锅炉自动化程度较高。总体来讲, 锅炉的运行、管理水平都比较低, 每年因为锅炉及辅机配件质量问题或操作人员操作不当引起的锅炉事故多达数十起。从近几年国家质检总局公布的特种设备事故情况通报和我省锅炉事故情况统计分析看, 由于锅炉操作人员违章操作或操作不当引起的锅炉严重以上事故占到锅炉事故总数的40%以上, 因此, 为保证锅炉的安全运行, 确保锅炉操作人员能对锅炉进行规范的操作并具有处理锅炉事故和故障的能力, 非常重要。

那么怎样才能提高锅炉操作人员的操作水平, 增强锅炉操作人员的处理锅炉事故和故障的能力呢?最直接、最有效的方法就是对将要从事或正在从事锅炉工作的人员进行培训。目前国内对司炉工的培训手段还比较落后, 还仅仅停留在理论教学和书面考核上, 无法进行现场实际操作、培训和考核。因为按有关规范, 在锅炉生产现场不能让没有取得锅炉上岗证的人员进行操作培训, 只能进行跟班实习。

2. 系统总体设计

系统总体采用了分布式的C/S架构。教练机对应的是服务端, 学员机对应的是客户端。客户端主要是模拟锅炉的运行, 包括各个部件的动态演示、流程图、操作说明等等, 但运行的初始状态是由服务端设定的。学员在客户端上操作的锅炉仿真软件是相互独立的, 相互间没有任何关系。服务器端主要负责每个客户端仿真参数的设置, 考试内容的设置以及成绩的评定等。

2.1 系统的数据流程

培训方案与考试方案通过数据采集模拟器进入系统实时数据库中;图形化界面向系统实时数据库申请要显示的数据, 同时也可以把培训用户或教练实时的人工操作数据传入实时数据库;实时数据库中的数据定时或按某种策略存入过程数据库中, 以便生成报表等数据。

2.2 软硬件环境

系统需用的软件环境如表1所示。服务器上安装windows 2000server操作系统及MS SQL Server 2000数据库服务;教练机与培训机安装windows xp操作系统及仿真软件Ifix 4.0。

系统需用的硬件环境如表2所示。包括一台服务器、一台教练机和若干台培训机。培训机的数量可根据培训人员的数量的多少来选取。

服务器用来管理及存贮数据。教练机用来监视培训机 (学员机) 的情况、设置故障、更改系统配置等。培训机提供给培训人员练习与考试。打印机用来输出学生考试成绩及报表等。

3. 模块功能分析

系统功能模块图如图2所示。主要分为培训机模块与教练机管理模块。

正常过程主要包括:点火前的检查、锅炉上水、点火升压、暖管与供汽、并汽 (双锅炉A, B) 、保持汽压和水位的稳定、检查安全附件是否灵敏可靠等。本模块主要完成工业锅炉正常运行过程的仿真, 并根据用户操作的不同显示相应工作状态的画面与参数。本模块根据工业锅炉的正常工作过程, 分别设立相应的子模块。每个子模块均提供相应的仿真界面与现象, 让用户对该过程的操作与控制, 并根据学员操作的正确与否, 自动给学员打分并记录入数据库中, 供随时查询。

故障过程除了包括以典型的工业锅炉故障 (假水位、轻微缺水、严重缺水、轻微满水、严重满水、汽水共腾、单水位表爆破、双位表爆破、锅炉熄火、二次燃烧、水冷壁管爆破、省煤器管爆破、锅炉断火) 命名的子模块外, 还包括人为设置的组合故障子模块。每个故障的仿真均包括三个阶段: (1) 锅炉正常运行阶段。本阶段仿真锅炉正常运行, 各项参数 (如气压、水位等) 均为正常、各部件 (如水位表、排污阀等) 均工作正常。 (2) 故障演示阶段。本阶段仿真从锅炉正常运行状态逐渐过度到故障状态, 如水位、气压急剧上升或下降, 水泵停止工作等, 让用户能够判断锅炉出现的是什么样的故障, 以便处理故障。本阶段时间的长短可以在系统设置功能中进行设定。 (3) 故障排除阶段。用户根据对第二阶段展现的故障进行判断, 制定出处理故障的步骤, 一步一步的排除故障, 系统会根据用户操作步骤的不同, 展现不同的界面、现象, 用户再根据这些现象, 做相应的操作并最终排除故障。系统会跟踪用户的每一步处理过程, 并根据用户操作的正确与否, 自动给学员打分并记录入数据库中。

辅助功能主要包括用户登录、考试/练习开始、提交试卷、操作回放、分数查看、保存与加载工况、冻结与解冻功能、退出系统等功能。

教练机管理模块主要功能有:教练登录、用户管理、系统设置、考试模式设置、考试内容设置、考场管理、加减速功能、远程监控、成绩管理。系统设置功能设定系统的各种仿真参数, 如锅炉的吨位、故障展现时间、压力表量程等。考试模式设置功能设定当前系统是处于考试模式还是练习模式。考试内容设置分为两种模式, 一种是由系统随机设定考试的内容;另一种是由教练根据需要设定考试的内容, 处在此模式时, 教练可以将好几种故障设定为同时出现, 考验学员的处理故障的应变能力。加减速功能。对于本来变化缓慢的过程, 例如升温过程, 实际需要几个小时, 采用加速仿真方式, 以实际1秒钟的时间来仿真10秒钟的过程, 即加速10倍。对于本来变化迅速的过程, 例如锅炉爆炸过程, 几秒钟内锅炉的参数大幅度波动, 可以采用减慢仿真速度的办法, 即用实际1秒钟时间, 仿真0.1秒钟的过程, 即减慢10倍。加速与减速的时间比例, 可以根据需要进行设置, 系统支持的范围为0.01~100。

4. 仿真界面设计

整个锅炉仿真系统包括逻辑层和表现层, 逻辑层前面已经介绍, 表现层负责用户与系统的交互。为了使锅炉仿真系统更真实, 需要考虑锅炉各个对象的表现方式, 如怎样表现蒸汽的喷出, 阀门的开关等。

系统的仿真界面在设计时采用动态多媒体呈现方式, 通过声音、动画、图形、台盘、表计等表现形式来仿真锅炉运行实况, 以多媒体仿真现象驱动学员进行操作, 非常形象直观。

图3是煤炉工业锅炉仿真主界面, 主界面上方为用户可以随时选择的功能按钮, 下部是一种型号的煤炉的仿真剖面图, 图中包含了所有需要仿真的部件, 并显示锅炉的热力参数, 使学员一目了然的了解锅炉在运行中的压力、温度等参数。

当学员需要对某个部件进行操作时, 可以在主界面中选取该部件并双击鼠标左键, 系统就会弹出该部件的详细图, 并允许学员对其进行操作, 如图4是风室风门调节的子画面。

5. 关键技术的开发与实现

1.基于petri网的锅炉仿真动态模型的建立:工业锅炉虽然只是简单的将水加热变成蒸汽, 但是实际的工作模型却是相当复杂的。我们对工业锅炉的进行详细的分析, 对不同的炉型的锅炉建立了不同的仿真模型。对于燃气炉我们抽象出了106个对象, 如烟管、排污快开阀等, 这些对象之间的状态变化又是相互影响并发变化的。比如锅炉燃烧的过程中, 水位值和气压都会发生变化, 如果水位低于进水位则启动水泵进水, 如果这时水泵发生了故障不能启动, 锅炉就不能得到正常的补水, 当水位下降到低水位时则报警, 继续下降到极低水位的时候系统会停炉。由于锅炉系统涉及到的对象比较多, 关系比较复杂, 我们采用了基于petri网的动态模型建立技术。Petri网是对离散并行系统的数学表示, 适合于描述异步的、并发的计算机系统模型。一个Petri网记为一个三元组PN= (P, T.F) , 其中P是有限库所集, T是有限变迁集, F是流关系集, 锅炉每个状态的变化都可以用一个具体的三元组表示。

2.锅炉运行的全工况交互仿真技术:要求能实时实现从锅炉点火、升温、进水等过程的全工况仿真, 而且能模拟锅炉发生故障的情况。整个过程中锅炉各部位的压力、温度、流量等参数及变化趋势与真实锅炉过程一致。

3.系统的分布式架构:锅炉仿真系统主要应用于培训考试, 这就涉及到教练机和学员机的协同关系。教练机对应的是服务器端, 学员机对应的是客户端, 因此系统总体采用了分布式的B/S架构。

4.GUI对象设计及Flash动画与IFIX通讯:整个锅炉仿真系统包括逻辑层和表现层, 表现层负责用户与系统的交互。为了使锅炉仿真系统更真实, 需要考虑锅炉各个对象的表现方式, 即GUI对象的设计, 每个GUI对象包括各自的属性、方法和事件。系统运行时需要表现各个部件的运行的实际效果, 如比阀门的开关、气压的变化等, 这类动画我们用IFIX动画专家实现;而有些动画比较复杂, 如喷汽、冒烟、火燃烧等, 则采用Flash即能表现复杂动画, 又能与IFIX通讯。

5.锅炉操作能力的评价体系:锅炉仿真系统的一个主要功能是培训考试, 当学员在本系统上进行交互操作之后需要对该学员的操作能力进行打分, 因此需要一个评分功能。实际中学员的操作是很随机的, 他可能完全不按正常的操作步骤进行, 比如一开始就点火而不做检查, 或者锅炉报警了也不处理等等, 学员操作路径的组合会是很多的, 简单的处理显然不行。我们对学员可能进行的各种操作进行分类, 主要分为关键项和非关键项, 对关键项操作失误, 立即做出例如停炉等比较强硬的处理, 并立即强制结束考试;对非关键项, 则作扣分、提示等处理。

6. 总结

本系统从我国工业锅炉实际情况出发, 仔细分析了工业锅炉正常燃烧过程中的流程。实现了计算机全场景逼真模拟, 再现工业锅炉燃烧过程和典型锅炉燃烧故障现象, 提供给学员身临其境的感觉, 让学员进行锅炉仿真操作考试, 最终给出学员考试综合评价。

与目前其他锅炉仿真培训系统相比, 本系统主要有以下优点:

(1) 支持锅炉运行全工况, 学员根据显示的运行与故障的现象, 进行判断并进行操作与故障排除, 与锅炉运行的实际工况相符。

(2) 投资费用低, 系统维护方便。提供了一种经济、可靠、高效的培训方法, 使培训规范化、程序化

(3) 系统升级后可以为实际锅炉控制现代化、自动化奠定基础。

本系统目前已经投入试运行, 从运行的结果来看:系统运行可靠、稳定;提高了培训的效率, 节省了培训的成本;学员可以在本系统中处理到从未实际遇到过的一些锅炉典型事故、故障, 总体培训效果好。

参考文献

[1]程芳真, 索沂生, 文黔军等.通用型工业锅炉仿真培训系统[J], 劳动保护, 2001.7:31-33.

[2]铁治欣, 王鹏英等.多组态全工况工业锅炉操作仿真培训系统研究, 计算机时代, 2010.6:73

[3]王晓春.工业锅炉微机控制仿真系统研究[J], 自动化与仪表, 1996, 11 (5) :30-31.

iFIX监控系统 第7篇

国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿井下供电系统的供电线路短路环节多, 防爆开关综合保护器种类较多, 出现故障后排查时间长, 严重影响了矿井正常生产和安全运行, 因此, 有必要对井下变电所开关设备进行集中管理和调度。2009年刘庄煤矿对全矿井下开关进行了智能化改造, 安装了KJ36A电力监控系统, 该系统实现了井下变电所四遥功能, 具有数据统计和分析功能, 为电力值班员进行故障分析、决策和控制提供技术保障;同时为了实现电力系统参数的全面共享, 使工程师可以远程查看和分析数据, 刘庄煤矿采用OPC接口将电力监控系统的参数传送到iFIX自动化平台, 在矿调度中心实现了井下变电所的监控。

1 KJ36A电力监控系统

KJ36A电力监控系统分为3层结构:第一层为监控计算机, 第二层为电力监控站, 第三层为智能开关[1], 如图1所示。系统采用工业以太网加现场总线的控制网络结构模式, 以太网到各变电所为主干信道, 通过网络交换机的数据接口将变电所的开关数据接入主传输系统;在变电所内安装电力监控主站, 采用现场总线RS485或CAN方式采集变电所开关设备的运行参数和状态, 实现就地集中数据监测和设备控制功能。

KJ36A电力监控系统主要实现以下功能:

(1) 实时监测变电所各开关的输出电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数以及开关分闸/合闸状态等电力参数, 并上传地面供电管理中心集中存储、统计、显示;

(2) 在地面供电管理中心的监控主机上可对井下开关综保报警或动作整定参数值等遥调信号进行在线修改;

(3) 可定时采集开关断路器位置、刀闸位置、各种保护动作等信号, 对事件进行顺序记录, 在地面供电管理中心和变电所监控站可遥控开关的分闸和合闸;

(4) 当发生供电故障时, 监控主机发出声音报警, 同时在报警信息窗口显示其报警类型、报警状态、报警时间等;

(5) 系统数据库可以存储所采集的数据, 以备运行参数的查阅。

KJ36A电力监控系统作为独立子系统, 在监控主机上实现电网的监控, 这样可保持系统的可靠性和安全性;同时为了实现电力参数的对外发布和数据共享, 提供了OPC接口。通过该接口, KJ36A电力监控系统可将电力运行参数传送到iFIX自动化平台, 实现了数据共享功能。

2 OPC接口

OPC全称是OLE for Process Control, 它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。OPC是以OLE/COM机制作为应用程序的通信标准。OLE/COM是一种客户/服务器模式, 具有语言无关性, 代码重用性, 易于集成等特点。OPC采用客户/服务器模式把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家, 以OPC服务器的形式提供给用户, 解决了软、硬件厂商的矛盾, 完成了系统的集成, 提高了系统的开放性和可互操作性。应用程序采用OPC规范来开发, 具有以下优点[2,3]:

(1) 开放性:

OPC规范了接口函数, 不管现场设备/系统以何种形式存在, 客户都以统一的方式访问, 从而保证软件对客户的透明性, 使得用户完全从底层的开发中脱离出来。

(2) 互联性:

OPC规范以COM/DCOM为技术基础, 可以将各个子系统从物理上分布于网络的不同节点上, 从而实现远程调用。

(3) 安全性:

OPC提供了基于DCOM的安全设置, 对访问OPC Server的客户端进行相应的授权。

(4) 高效性:

采用OPC规范体现了即插即用的功能, 便于系统的组态化, 降低系统复杂性, 既提高了系统的开发效率, 又提高了软件运行的可靠性和稳定性, 便于系统升级与维护。

鉴于OPC所具有的优点, 笔者利用KJ36A电力监控系统和iFIX自动化平台都具有的标准OPC接口实现两者的互联性和互操作性, 无需考虑两者数据库结构和设备驱动问题, 即可在iFIX自动化平台上查看井下开关设备的电力参数, 并能进行设备参数修改和远程操作。

3 电力监控系统与自动化平台的联网实现

刘庄煤矿的综合自动化平台采用iFIX软件实现, 该软件具有很好的开放性、安全性以及扩展性, 全面支持OPC标准, 开发人员可以从任何一个OPC服务器直接获取数据, 并集成到iFIX自动化平台内[4]。

KJ36A电力监控系统与iFIX自动化平台连接时, KJ36A电力监控系统主机作为服务器端, iFIX自动化平台主机作为客户端。为保障正常连接和数据的有序交换, 需要对服务器端和客户端进行正确的设置。

3.1 服务器端的设置

首先启动用户账户中的Guest用户, 然后按下列步骤进行配置:

(1) 运行dcomcnfg, 打开DCOM配置界面, 如图2所示。

(2) 右键选择“我的电脑”属性中的默认属性, 具体设置如图3所示。

选择“COM安全”菜单, 将其中的编制限制和编制默认值中的用户全部允许访问。

(3) 在“DCOM配置”中找到OPC Server属性。在“安全”的“启动和激活权限”、“访问权限”中选择“自定义”, 找到ANONYMOUS LOGON、Everyone、Administrator、Administrators、User及Guests用户, 允许本地访问, 允许远程访问。

(4) 在“DCOM配置”中找到RtDbOpcSvr属性。在“终结点”中添加终结点, 选择“面向连接的TCP/IP”, 然后点击确认即可。

3.2 客户端的设置

打开iFIX软件, 按照引导程序选择远程连接, 输入KJ36A电力监控系统的监控主机的IP地址, 然后点击链接;启动OPC客户端PowerTool, 打开已经做好的导入文件, 进入运行状态。OPC数据结构是树形的, 依次为Server、Group、Item, 这三层都有使能端ENABLE, 要将ENABLE勾上对应的数据项才可通信。点击树状结构中的任一Item项, 如果OPC中的数据点连接正常, 则数据状态显示为GOOD。

iFIX软件将相应的数据放入自身的数据库中, 然后利用iFIX自动化平台的组态模式配置数据和显示界面。这样, 即可在iFIX自动化平台上实现井下变电所的遥控、遥测、遥信、遥调等功能。

3.3 OPC Item的传输优化

OPC标准接口定义了OPC Server、OPC Group、OPC Item这三层接口, 并且依次呈包含关系[4]。每个OPC Item包含了值 (Value) 、品质 (Quality) 和时间标签 (Time Stamp) 等信息, 而OPC Client不能直接对OPC Item进行数据的存取, 而是需要通过包含OPC Items的OPC Group对象进行访问, 通过对不同OPC Group设置不同的访问属性, 可获得不同的数据变化刷新速率[5]。

刘庄煤矿KJ36A电力监控系统的OPC Item比较多, 包括400多个遥信量、3 000多个遥测量、200多个告警信息量、200多个其它量, iFIX自动化平台的数据处理任务较大。因此, 在数据连接时按照信息类别、设备重要性划分了优先级, 分别为重要遥信量、次要遥信量、重要遥测量、次要遥测量、告警信息量、预警信息量、其它类型量等7个OPC Group, 对不同的OPC Group设置不同的访问属性。通过这种方法一方面减少了电力系统后台的负荷, 保证了电力系统的实时性和稳定性, 另一方面也提高了iFIX自动化平台的数据更新速度。

4 结语

实际应用表明, 通过OPC将KJ36A电力监控系统的监控主机数据库中的数据实时传送到iFIX自动化平台, 供电工程师和矿领导可以利用iFIX客户端查看电力参数、运行曲线, 实现了电力监控系统与综合自动化平台的联网, 取得了满意的效果。

参考文献

[1]王海波, 史友仁.煤矿电力监控系统的研究与应用[J].工矿自动化, 2009 (7) :130-133.

[2]卢强, 樊联.基于OPC技术的励磁系统监控软件[J].水电厂自动化, 2006 (1) :34-36.

[3]邓先明, 袁启东, 卢佳, 等.基于OPC的煤矿供电自动化系统[J].工矿自动化, 2008 (2) :94-97.

[4]戴鹏, 周晓锋, 耿乙文, 等.基于OPC的iFIX与PLC的通信[J].工矿自动化, 2005 (6) :75-77.

iFIX监控系统 第8篇

关键词：OPC技术,SQL数据库,iFIX监控软件,VBA编程,EXCEL报表

随着软件技术的发展,OPC标准的制定和SQL语言的应用,现在数据的交互性越来越强,历史数据的采集和储存也变得越来越方便。我们以一个试验台电气控制系统的监控软件作为应用实例,对其进行介绍和说明。

1 实例背景介绍

减速机加载试验台电气控制系统由动力驱动系统、加载控制系统、测控系统和监控系统等组成。

减速机加载试验台动力和加载控制系统均采用变频器直接驱动变频电机。共有5台变频电机,根据试验需要进行组合1台变频电机做电动运行,做为减速机的动力;另一台变频电机做发电运行,用做减速机的加载力矩。该试验台可以同时进行两组试验。变频器采用ABB公司的ACS800系列多传动模块,整流器选用由IGBT组成的具有能量回馈功能的ISU整流器,采用直流公共母线运行方式,驱动部分和加载部分组成电功率闭环,加载电机将产生的电能回馈到直流母线乃至电网,达到较好节能效果,实现能量循环。

测控系统和监控系统采用ABB公司的AC800M系列PLC和上位机i-FIX监控软件完成。监控计算机具有整个试验台控制系统的监控功能、故障诊断功能。 监控系统与PLC采用符合国际标准IEEE802.3, 传输速率10 Mb/s的工业以太网连接,PLC和传动装置、远程终端之间采用Modulebus协议通过光纤连接,减少了现场布线,增加了控制的灵活性和可靠性。系统结构见图1。

对于测试数据的采集和处理技术协议中要求如下。

试验中采集的数据包括:转矩、转速、环境温度、油池温度、噪声。

空载试验、效率试验、温升试验至少每15 min;超载试验至少每5 min采集一次的数据:输入输出转矩、转速、功率值、润滑油温、环境温度,必要时记录轴承部位及机壳温度,转矩、转速、功率值每次采集的数据不少于3组,同时记下采集数据的时间。

试验提供的曲线如下:

1)以温度(T)为纵坐标,时间(t)为横坐标,描绘油池温升与时间的关系曲线图;

2)以功率(P)为纵坐标,时间(t)为横坐标,描绘功率与时间的关系曲线图;

3)以机械效率(η)为纵坐标,时间(t)为横坐标,描绘额定负荷的温升与效率的关系曲线图。

2 基于OPC的数据交换

测控及监控系统直接面向试验过程,完成逻辑连锁控制、试验数据的采集、数据存储、整个试验过程的顺序控制和连续调节控制,操作人员通过人机接口可进行人机对话,修改过程参量和改变设备的运行状态,监视整个试验过程。要想实现以上这一切,以太网连接成功后还必须通过OPC服务器的设定进行PLC和监控软件IFIX的数据交换。

2.1OPC标准

OPC是以OLE/COM机制作为应用程序的通信标准。OLE/COM是一种客户/服务器模式,具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点。OPC规范了接口函数,不管现场设备以何种形式存在,客户都以统一的方式去访问,从而保证软件对客户的透明性,使得用户完全从低层的开发中脱离出来。

2.2ABB AC800M/iFIX解决方案

ABB AC800M控制系统提供完善的OPC通信方案,跟iFIX,Intouch,Citect等自动化监控组态软件都可以组成很好的控制系统。ABB提供标准2.0版本的OPC DA 和AE服务器,供各种OPC客户端访问。DA服务器从AC800M/C的PLC 中采集数据,供 OPC Client访问。AE服务器是提供报警和事件的OPC服务器。

iFIX OPC 的解决方案有3种:1)iFIX PDB OPC CLIENT ,软件为OPC POWER TOOL,既作为OPC客户端连接第3方OPC服务器,又作为第3方OPC客户端连接PDB的中间OPC服务器;2)iFIX Workspace OPC Client 是一个OPC客户端连接程序,iFIX Client 节点的数据可通过此程序直接从OPC服务器读取;3)iFIX PDB OPC SERVER,将iFIX 的过程数据库作为OPC 服务器供本地OPC客户端连接使用。

在图2的ABB AC800M/iFIX解决方案中,ABB提供OPC服务器,iFIX作为OPC的客户端。

在此实例中AC800M PLC作为上位监控微机的接口,主要完成对试验部分数据的采集、整个试验台电气系统顺序逻辑控制、故障信号处理以及和变频器通信。工控机和监控软件对整个电气系统各监控状态画面进行显示,并实时显示给定转速、转速实际值、温度和转矩变化曲线,并实现动力输出、加载、数据采集的操作控制。

2.3AC800M/iFIX解决方案的实现

在上位机上运行ABB OPC Server软件,在Data Access中输入PLC的IP 地址。保存配置文件为:Auto.cfg,设置自动加载配置功能。

而iFIX OPC客户端有两种方式实现:第1种方式,可以把变量存储在数据库里,通过调用形成报表、趋势图等;第2种方式,利用iFIX WORKSPACE OPC CLIENT 直接从OPC服务器读取数据,仅是实时数据。

要想对历史数据形成报表就必须采用第1种方式。通过iFIX OPC POWER TOOL设定参数,定义Server;Group;ITEM建立变量等一系列操作才可以实现数据交换。

2.4 变量的历史定义

iFIX全面支持ODBC API接口,可直接把实时数据写入一个或多个关系数据库。另外,iFIX可读取、删除关系数据库的数据,并可从关系数据库写回到iFIX实时数据库中。iFIX提供SQL Server 2000集成安装方式,可以方便、快速地访问SQL Server 2000,减少系统开发时间。

在此实例中,首先对画面进行历史定义,这样才能实现数据的纪录和导出。参考图3我们可以进行设定。数据的存储时间最长为180 d。此实例的采样周期为1 min,30 s,20 s,数据量不是很大,可以选用24 h文件。同时设定不同的采集组,根据变量的不同特性定义不同的采样周期。例如温度变量变化速度慢,根据数据要求设定1 min就可以了。通过调整相位,还能有效地减少连续占用系统的时间。对于暂时不能监控的点我们还可以不激活。在图3中可以清楚地看到这些应用。

3 基于VBA 的画面编程

基础条件已经具备,要想达到技术要求的监控功能就必须在画面上下工夫。创建一个报表画面,见图4,它包括一个系统中两个减速机加载试验台的报表功能。实现试验数据记录和历史数据导出。

在画面的上部可以看到试验的基本信息,通过相应的输入把基本信息写入内部变量,这样在形成报表时就可以直接写入表格了。画面中部是用于时间段和间隔设定的。通过“保存/打印数据”按钮可以对设定时间内的试验数据进行处理形成报表,主要的程序部分就是由此按钮的激活来完成的。

3.1SQL

SQL全称是“结构化查询语言(structured query language)”,它是一种资料库查询和程式设计语言,用于存取资料以及查询、更新和管理关联式资料库系统。SQL 语言包括两种主要程式设计语言类别的陈述式: 资料定义语言 (DDL)与资料操作语言 (DML)。DML 利用 INSERT,SELECT,UPDATE 及 DELETE 等陈述式来操作资料库物件所包含的资料。

要想从OPC数据库中找到需要的数据,利用SELECT 陈述式检索资料表中的资料,而哪些资料被检索,由列出的资料行与陈述式中的 WHERE 子句决定。

通过对试验要求的分析,我们以试验开始和结束时间,采样间隔,变量名为检索条件,以数据时间和数据值为检索内容。具体分析如下。

3.1.1 开始时间和结束时间的设定

要想得到试验的记录就要把试验进行时的数据采集下来,显然试验开始和结束时间就要提供给数据库做为数据的搜索条件。

对于这个实例来说:每次试验在启动和结束时自动设定“报表开始时间”和“报表结束时间”最为简便。

设当前时间为报表开始和结束的时间,这样的程序被附加在启动和结束的按钮上,就完成了时间的自动设定。

对于历史数据,开始时间和结束时间的格式要求较为复杂,“2006-01-02空格00∶00∶00”月份和日期10位必须补零;24 h时间格式10位必须补零。对于如此复杂的格式用户输入起来很不方便。往往因为格式不符合要求而让查找的数据为空,对于这个问题我们采用了两个方式解决。

1)在手动设置时分为两部分,一部分为日期,另一部分为时间。而中间的空格在程序中自动加入,避免了格式错误的发生。

首先,创建日期和时间的内部变量,在变量下编写脚本;其次日期和时间的输入可以通过脚本编写专家在画面中自动编写完成。

2)监控系统登录时,把当时的日期和时间设进变量中,用户就可以参考输入了。

3.1.2 时间间隔为数据的采集间隔

根据“空载试验、效率试验、温升试验至少每15 min;超载试验至少每5 min采集一次的数据”的要求,设定时间间隔在1～15 min内,以min为单位变化。

时间间隔能根据用户要求做改变,这就需要一个变量来实现,我们定义内部变量User.Interval,数据类型为字符串。通过“+”,“-”按钮和直接输入分钟数,改变一个整数变量Fix32.Fix.intinterval,并通过编程转换为符合时钟格式的字符串。

3.2 数据存储的模板

要想把数据存储下来,首先需要一个报表的模板。根据项目的要求创建了EXECL表的文件“originaldata.xls”做为模板存储路径为″d:originaldata.xls″。在这个文件中把试验进行的时间和要求记录的数据以及试验件的基本信息列入其中,同时还关联了一系列曲线,见图5。将该表格中用来存放日期时间值的列设置成日期和时间格式。实例中“A4”被设定为“2000-1-1”的日期格式,而“A5”之下设定的格式只显示时间,这样表格的阅读和曲线图的绘制就方便多了。

3.3利用VBA借助SQL 实现数据的查找和存储

3.3.1 数据的查找

我们把数据的搜索结果设为变量的数据时间和数值,把变量的名称、开始结束时间以及间隔作为搜索条件。根据数据的历史定义顺序排列变量,这样就不用在搜索结果中加入变量名了,减轻了工作量。以下这段程序SQL1的赋值语句是关键。

Dim rsADO As New ADODB.Recordset

Dim cnADO As New ADODB.Connection

Dim SQL1 As String

Dim strStartTime, strEndTime

SQL1 = ″select fix.datetime,fix.value from fix where fix.interval=’″ + Interval + ″’and _ (fix.datetime>{ts’″ + strStartTime +″’}) and (fix.datetime< {ts’″ + strEndTime +″’}) and _ (fix.tag=’″& tag1 &″’or fix.tag=’″& tag2 &″’or fix.tag=’″& tag3 &″’or fix.tag=’″& tag4 &″’ or.fix.tag=’″& tag24 &″’)″

With cnADO

.Open ″Provider=MSDASQL.1;Extended Properties=’DSN=FIX Dynamics Historical Data;DBQ=;SERVER=Not The Server’″

.Execute SQL1

End With

rsADO.Open SQL1, cnADO

For i = 1 To rsADO.Fields.Count

msexcel.Cells(2, i) = rsADO.Fields(i-1).Name

Next

If rsADO.BOF Then

msexcel.Quit

Set msexcel = Nothing

rsADO.Close

cnADO.Close

MsgBox "查询结果为空,请检查查询条件"

Exit Sub

Else

rsADO.MoveFirst

End If

3.3.2 数据的存储

在查找到数据后并有效的将它们填入到表格中,有以下2种方法:1)利用总的时间段的数据量,后来在应用中如果存在时间段内有空数据就无法把数据存放正确;2)把数据的时间作为条件进行存放,每一个变量的第一组数据时间必然相同,利用这个特性我们把第一个时间读入变量“firsttime”中,当再次读到相同时间时证明下一变量的数据到来。 这样就不会受空数据时间段设定的影响。

3.3.3 问题的出现和解决

这段程序在应用中我们发现在表格中出现的第一个数据并不是试验时间开始时的数据,而是之后一个时间间隔的数据。这种现象的出现是因为查找的开始时间的数据并不记录,第一组数据丢失。

要想解决这个问题就必须把实际搜索条件中的开始时间提前,因为采样数据的时间间隔可以根据用户的设定进行改变,采用固定提前量的方法就不可行了。在我们的变量中有“Fix32.Fix.intinterval.a_cv”,通过它可以知道当前的采样时间间隔,借助DateAdd函数就可以解决这个问题。

Dim strStartTime6 As String

strStartTime6 = User.strStartTime.CurrentValue

strStartTime6 = DateAdd(″n″, -Fix32.Fix.intinterval.a_cv, strStartTime6)

curtime = strStartTime6

curmonth = IIf(Month(curtime)<10,″0″ & Month(curtime), Month(curtime))

curday = IIf(Day(curTime) <10,″0″ & Day(curTime), Day(curTime))

curhour = IIf(Hour(curTime)<10,″0″& Hour(curTime), Hour(curTime))

curminute = IIf(Minute(curTime)<10,″0″ & Minute(curTime), Minute(curTime))

cursecond = IIf(Second(curTime)<10, ″0″ & Second(curTime), Second(curTime))

strStartTime = Year(curtime) & ″-″ & curmonth & ″-″ & curday _& ″ ″ & curhour & ″∶″ & curminute & ″∶″ & cursecond

把以上这段程序加入SQL1的赋值语句之前,再运行程序就能达到我们的设计要求。

4 运行结果

采用前面提到的方案进行程序设计,系统投入运行后,OPC服务器工作正常;数据采集存储稳定;输出生成的报表美观实用;对历史数据的调用灵活;对于报表的生成方便灵活。

根据技术协议要求做出的描绘油池温升与时间的关系曲线如图6所示,与原始数据一起为用户提供了数据分析的一手材料,更方便用户对试验结果进行分析。在实际应用中得到了用户的高度评价。

5 结束语

本文介绍了应用iFIX软件借助OPC技术实现数据的采集,并通过VBA编程查找SQL数据库实现数据存储到EXCEL表中的实例。对实例中遇到的具体问题进行了分析和解决,可以在同类应用中作为借鉴之用。

参考文献

[1]Intellution Inc.使用FIX Dynamics开发HMI/SCADA系统中文使用手册[Z].2001.

[2]ABB公司.Industrial Compact控制生成器版本4.1入门手册[Z].2005.