飞机场油库监控和飞机加油控制系统

摘要

  现代化的军队需要配备自动化程度很高的加油系统,同时需要有足够的可靠性、稳定性。HMBUilder组态软件的分布式、大数据量存储、通讯速度快、强大的数据库功能在此系统中得到充分的展示。

加油系统简介:
加油系统工艺流程

  2007年纵横科技和空军油料研究所合作成功开发一套战斗机加油控制系统,同时此系统还会在部分空军部分推广。

  加油系统分为两个部分,油料存储在油库,加油在外场。加油时,启动加油控制器,由控制器将信息传给外场控制计算机,外场控制计算机向油库计算机发出请求,油库计算机处理后启动加油系统,将油库输送到外场给飞机加油,加油完毕,有加油控制器发送结束命令,通过外场控制计算机发送信息给油库停止加油。

1.2控制系统介绍

  系统架构图如下,左边为油库,右边为外场,油库部分负责接受外场信息,提供油料,外场部分给油库发出加油或者停止加油的指令,加油并且记录加油信息。

  由系统架构图可以看到,外场和油库各有一台主控计算机,油库部分主要控制变频器输出和与外场通讯,硬件主要有研华工控机、模拟量输出板卡和变频器。外场主要控制飞机加油、记录数据,硬件主要有研华工控机、模拟量输入卡、和加油控制器等。

  软件采用HMIBuilder,外场和油库之间采用以太网通讯,我们通过HMIBuilder和以太网整合出软总线技术,利用软总线技术可以使通讯的功能更强大。

软件设计

  在确定硬件架构之后,软件编程尤其重要。本系统中的自动控制、数据存储、通讯等都需要软件来控制。按照功能划分,软件的大体分为界面显示、数据处理和通讯三个部分。

2.1 界面显示

  在一个自动化系统当中,界面显示、数据处理、通讯等功能都很重要,没有主次之分,但是界面显示是一个系统的门面,我们看到的首先是界面部分,所以界面显示是衡量一个系统的重要标准。

  在自动化系统中,界面显示首先要真实的反应现场的运行情况,能够看到软件就对整个系统的运行了如指掌,其次要做到美观。看上去让人觉得舒服。

  本系统的界面实现有两个部分,一是外场部分,界面包含六个加油控制器的状态、实时显示存储罐的液位、压力和流量。二是油库部分,显示变频器的工程状态。

2.2 数据处理
本系统数据处理主要包含信号滤波、数据存储、数据查询三种功能。
信号滤波——系统中液位、压力以及温度信号受到干扰较大,不太稳定,我们采用软件滤波使数据稳定。
数据存储——飞机加油过程中需要记录加油时间、加油量、值班人员、飞机号等信息。
数据查询——我们需要通过不同的方式做复合查询,加油时间、值班人员、飞机号等都需要作为关键词来查询,方便信息分析。
2.3 通讯

  通讯是实现自动化控制的桥梁。本系统在外场和油库之间采用光纤以太网、外场和加油控制器采用RS232通讯。

  HMIBuilder在实现外场和油库之间通讯时采用软总线技术,只需要简单设置IP,即完成通讯功能,而且能够传送的不仅是数据,还有图元等信息。

  HMIBuilder驱动中包含常见设备驱动,本系统中用的的板卡有研华的PCL-818和PCI1720,HMIBuilder的PCL-818和PCI1720驱动经过测试和本身提供的UTILITY速度一样,通讯良好。

  加油控制器是本专用控制器,里面包含本系统专用指令,为此我们针对此产品专门开发了驱动。

控制系统特点
3.1 技术先进

  硬件平台用的是研华的工控机和板卡,专门开发的防爆加油控制器,软件采用功能强大的HMIBuilder组态软件。实现和软硬件的完美结合。

3.2 操作简单

  本系统只需要加油的时候刷卡,输入加油量、飞机号,结束的时候刷卡结束即可。

3.3 功能强大

  HMIBuilder具备强大的数据库功能,本系统中便用到了其中的数据库复合查询部分,我们只需输入关键词,即可通过关系数据库提出所有信息,不像一般组态软件只可以按时间查询。

  硬件干扰较大,我们采用软件滤波的功能,解决干扰问题。

3.4 易于维护

  HMIBuilder的软总线技术不仅可以应用于通讯,还可以用于维护,通过软总线技术,我们可以远程修改图元、脚本等,不能修改的只是对方的IP,这样我们在远程维护的时候就很方便,在最初设置好IP之后,远程机器便和本地机器一样。

3.5 通讯能力

  通讯系统完成两台计算机之间通讯,计算机和板卡、计算机和加油控制器通讯良好,HMIBuilder特有的软总线技术,是不同计算机之间的通讯更简单、速度更快,只需要设置IP即可实现数据传输。

3.6 界面制作

  目前的组态软件的图元,一般来说,具有统一的界面,用户使用时比较容易接受。但这样做同样也有它不利的一面。第一、在组态图形绘制过程中,大量的图元是不具备实时属性的,如果采用统一的属性设置,那在显示时,将无可避免的要将这些属性带入内存,无形中加大了系统的负担,如果图元数量较多,会导致系统运行速度减慢。第二,如果采用统一的配置界面,会导致某些对图元的特殊处理,比如位图的透明处理等,变得复杂。如果要面面俱到,又给用户的使用带来困扰。HMIBuilder采用了一种不同的处理方式,在HMIBuilder的绘图包中,提供了60多种基本图元,这些图元各自具有自己特有的属性,基本上可以满足用户的组态需要,当用户需要更高级的表现方式时,可以将图元成组,成组后的图元就像流行的组态软件一样,具有了统一的属性,同时,其中各个图元本身的属性还保留下来。这种处理方式层次分明,且可以解决统一配置界面带来的一些问题。

3.7 独特的分布式网络架构

  现在,国内外的组态软件,网络功能较弱,管理系统的网络化是目前组态软件的发展趋势。HMIBuilder组态软件支持分布式架构,基于工业以太网,通过软总线技术,轻松实现网络节点配置,网络冗余。在控制层,HMIBuilder将现场总线做为重点,针对行业客户,以人机界面为核心,提供系统级的解决方案。

3.8 高速检索的大点数数据支持

  目前的组态软件,不分模拟量、开关量,也不分设备,所有用到的数据都放在一张表里。这样的设计对于数据量较小的工程来说还比较合适,但当数据量较大时,比如1024点或无限点的工程来说,在检索上就会比较困难。HMIBuilder采用了不同的方法,它以设备(也就是站)为对象,每个设备关联着需要的模拟量、开关量,也就是说,在HMIBuilder系统中,是依照(站、类型、点)这样一个三元组来唯一的确定一个点。这样做虽然有些繁琐,但带来的好处是结构清晰。而且,对于某些行业,比如电力远动,这样的结构是非常合乎其使用习惯的。目前的一些组态软件,虽然也有电力版,但严格说来,很难在电力行业真正普及使用。

3.9 大容量历史数据存盘

  目前组态软件往往内嵌小型数据库,或者嵌入大型数据库,将成本转加给客户。HMIBuilder采用多种存盘方式,用户可以自由选择:

  1. 变量自动存盘是每天生成一个存盘文件,硬盘有多大,存储多少数据;
  2. 数据组存盘支持4G的存盘;
  3. ODBC方式存盘:可以直接和大型数据库进行数据交换,通过TCL脚本,执行SQL语句,对ODBC数据库进行灵活的操作。