炼油厂工程数据控制系统

1.系统分析

  大型炼油厂是加工工艺齐全,生产规模大的燃料—化工原料型企业,其许多生产装置由于应用了DCS,自动化水平很高,并且各装置的工程数据已纳入全厂的CIMS系统。但是水、电、气、暖等公用工程数据以及罐区数据、进出厂数据却是独立的,仍靠统计人员汇总,不适应现代化管理的要求。为了准确且迅速地掌握并利用全厂信息,对生产状况进行有效的统筹平衡管理,优化资源配置,提高企业的经济效益,有必要建立“炼油厂全厂公用工程数据采集系统”将相对分散的数据先集中到计量中心,搞好物料平衡,再通过光纤进入全厂CIMS系统。

  该数据采集系统属第一期工程,先将三个罐区的进出厂计量数据采集并集中到计量中心。本系统采用星形拓扑网络结构,上位机安装在炼油厂计量中心,下位机分别安装在甲、乙、丙三个罐区,与罐区内的质量流量计相连。上位机采有研华工业PC机并配有大屏幕监视器和打印机,下位机采用HMITECH嵌入式人机界面系统,主机与下位机之间可以采用调制解调器、以太网、无线网络连接,利用公用电话通讯网、油网、无线网络实现数据传输。

  本系统软件由上位机系统工程和下位机系统工程两大部分组成,均采用HMIBuilder组态软件实现。具有界面友好、实时性好、人工干预少、使用简单方便等优点。全部软件的设计采用模块化方法,每一个模块完成某一功能,遵循并符合现代软件设计原则。


数据采集系统框图如上图所示

2.上位机系统

  上位机主机采用研华工业PC机,并配备有打印机和大屏幕监视器。上位机系统工程的主要功能是通过通信网络实现上位机与下位机间的数据传输,以及将下位机实时采集的数据进行各种处理,包括存入数据库、进行流图显示、历史趋势图和棒形图还有数据表的显示及各种要求的报表打印输出。为完成以上功能,上位机系统工程采用HMIBuilder组态软件,实现以下六大模块,结构清晰。

  (1)系统运行配置模块:主要用于完成对整个系统各子功能的控制及调度。

  (2)画图流程显示模块:主要完成各个工作界面的工艺流程图和相应参数变化情况的显示。为了直观地反应全厂各生产装置及工艺点的生产运行状态,使管理人员对各种状态及信息做到一目了然,特别设计了流程图显示及其相应功能模块。对各罐区按照实际工艺要求显示其流程图及相应的参数变化情况。在每一流程图的右上方列出了与之相对应的重要参数的当前数据,从而使得显示更加直观、信息掌握更加准确简便。

  (3)历史趋势及棒形图显示:实现历史生产状况的趋势再现和与之对应时间点的棒形图及数据表格显示。通过历史趋势图的显示可以对生产状况有一个纵向的全面了解。在历史趋势的显示中,为了适应不同的要求,设计了按天显示和按月显示,以便更全面准确地了解历史生产状况。在显示过程中,还增加了对应的时间点上的棒图及数据表格显示,为用户提供了多种清晰直观的选择,使用更加方便。

  (4)SCADA通信模块:主要完成通信链路的建立及数据采集和传输。数据采集及通信是本系统的核心。分布式控制是HMIBuilder软件的特点。它有多种显示及监测功能,以保证数据传输的准确性及完整性。在数据采集及通信中,对每次所采集的数据均进行正确性及完整性检测,以保证原始数据的正确。在设计实时数据库的结构时,使用了以站、参数类型的分类标准,并通过哈希算法进行检索,高速存取,支持超大规模点数。历史数据库支持ODBC接口,可以连接SQL Server、DB2、Oricle等数据库。

  (5)报表打印功能模块:完成每日、五日以及月报表的打印。

  (6)系统设定逻辑:主要用于完成对整个系统的显示设置和安全手段设置。在该数据采集处理系统中设置了两级安全保密措施,第一级为开机保密设置,只有系统操作人员及有关机器管理人员才能开机,可有效地阻止无关人员使用机器。第二级为系统进入保密,若要进入本系统进行诸如:数据采集、曲线显示、报表打印必须经过这一道保密检查方可,否则系统将退出到安全状态,直到确认身份为止。这一级只有少数系统管理、决策人员才可进入,有效地提高了系统的安全性。

3.下位机系统

  本系统下位机采用HMITECH嵌入式工控机:Arpex 通用控制器。它具有小型化、模块化、组合化、严格的标准化、可工作在黑匣子方式等优点并适合于环境恶劣的工况条件。每个罐区使用一台Arpex 通用控制器作为下位机,其主要功能如下:数据采集,监测各流量计的状态;数据处理,将各流量计的数据规格化;数据通讯,将规格化的数据送往上位机。

  Arpex 通用控制器 (Advance BOX PC) 经过了严苛的设计。它的内部拥有具备强大计算性能的处理器以及丰富的外围接口。开放式的系统架构设计与工业级的验证设计满足了工业自动化环境多样性的应用需求。因此,在这样的设计理念下,满足了客户特殊的工业自动化应用需要。例如,性能强劲,坚固,耐用,稳定紧凑的计算性能平台极大的提升了工业自动化应用的方便性和舒适度,支持客户自选Windows通用操作系统和XPE嵌入式系统,捆绑通用版300点分布式组态软件。系统框图如图2所示:

  下位机系统的主要任务一是直接与各罐区的智能仪表接口,将各种生产数据信息采集并处理后按一定格式存放;另一个重要的任务是不断监听通信线路是否有上位机来的数据传输请求,将所采集信息准确快速地传往上位机。另外,作为下位机,在本系统中它是作为一个“黑匣子”模块,处于上位机与生产装置之间。其最大的特点是一个连续不间断的运行系统,而且一旦开机运行即不需要任何人工干预。这就决定了下位机不仅要从硬件上保证安全可靠,而且在软件开发上也要从高可靠性、安全性方面出发,保证其正常地连续运行,还应使下位机具有一定的故障自诊断及自恢复功能。

4.组态软件平台

eHMIBuilder1.0 HMI分布式工业组态软件嵌入版

Industrial HMI Configuration Embedded Software  

  • 功能强大的软件配以工业硬件,一体化设计,稳定可靠
  • 系统级方案,非同寻常的价值
  • 一站式服务,降低整体拥有成本
  • 嵌入平台、紧凑设计,支持各种安装方式
  • 简洁、标准的组态形式,提高效率

产品介绍:

  HMITECH Industrial Tablets and Touch Panel Computers TPC & Embedded Software System

  HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 全部预先集成了全功能的HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI组态软件,让工业自动化流程进行控制及可视化的人机界面(HMI)软件和坚固耐用的硬件进行有机的结合。

功能强大的软件

  HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI组态软件为用户提供了一个简单易用而又熟悉的开发环境以及更多的功能,用户可以用它们来快速创造、测试和配置强大的自动化应用程序。此外,现有的应用程序无须进行修改即可以在新的HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 上重新使用,在增加应用程序移动性和广泛的适用性的同时节省了宝贵的工程组态时间,并提高了效率。

软硬一体解决方案

  HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 在向用户提供无可匹敌的耐用性、可靠性和其它特性的同时,已经获得了业内一些要求最为严格的认证。更快的速度、额外的内存、坚硬耐用的外壳,再加上最新的硬件和软件技术为用户带来了出众的性能和可靠的服务。


降低整体拥有成本

  利用HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和嵌入式触摸产品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) ,配备微软正版WinCE操作系统和HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI组态软件,嵌入式设计,使低功耗、抗震性、稳定性、易于装配等特性更为突出,从而使得HMITECH产品具有更加广阔的应用,这具有完美的商业意义。已经对HMIBuilder熟悉了组态工程师和操作人员,将发现嵌入版和通用版完全兼容,无须再进行进一步的培训,就可以进行嵌入式组态。而第一次使用的用户也将发现HMIBuilder嵌入版组态软件,是如此的易于上手。 因为只需学习和维护一种类型软件系统,而且还可以随处使用结果应用程序,所以使用单一的开发环境可以节省工程师和操作人员宝贵的时间和金钱。

商业流程简单化

  要求因为HMITECH预先将HMIBuilder软件集成到了硬件平台,每一个HMITECH系统都在出厂前进行了兼容性和性能的测试,所以当用户定购了一台HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面时,我们已经根据你的需求,选配我们提供的10多个品种的产品,所以,无须担心合适的硬盘大小、内存需求和操作系统,更不需要再额外购买组态软件。

  综上所述,利用HMITECH纵横科技提供的嵌入式人机界面和HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI组态软件的融合,减少了以下相关的成本:

  • 操作员培训
  • 工程师培训
  • 软件管理
  • 硬件
  • 软件集成
  • 应用开发