MCGS在钢厂焦耐区域监测系统中的现场应用
- 关键词：电机,流量计,直流调速,工控
- 作者：北京昆仑通态自动化软件科技有限公司
北京昆仑通态自动化软件科技有限公司是国内知名的一家高科技企业，公司主要从事专业自动化软件的开发，应用系统的集成，并向用户提供从硬件到软件的总体设计方案。产品遍布石油、化工、冶金、矿山、运输、机械、食品等几十个行业，并应用于全国乃至世界的众多工业控制现场。值此之即，我们向大家介绍公司软件MCGS在某钢厂焦耐区域监测系统中的现场应用。
1. 概述
某钢铁集团能源动力公司担负着整个钢铁集团能源供应的重要使命，下属多个热源厂，服务用户几十家，覆盖面积约50平方公里。改革开放以来， 随着集团经济建设的迅速发展，能源供应也日新月异，飞速发展。数千个附属设备组成一个庞大复杂的管网系统，其业务管理任务十分繁重。公司领导特别重视推广先进科学技术，改进企业经营管理、提高生产效率、提升服务水平。计划进行能源管网自动化集控工程建设。能源管网自动化集控工程是一个以管理产能设备为核心内容、监控生产设备运行情况，并具备在局域网上共享管网信息的综合信息系统，它能够快速方便地对管网数据进行查询、统计、分析，对管网运行中的突发事件进行紧急事故处理，显示受影响区域，能够自主地快速采集数据，对数据资料进行实时的更新， 做到快速、规范、统一地将管线、设备运行状态、实时数据等综合管理起来，实时地反映管网运行的最新状态；为管网的日常维护、档案资料保存、规划设计、工程改造提供有力的科学决策依据。
本控制方案主要考虑焦耐区域的设备控制、上位监测、数据共享、调度控制等。焦耐区域主要控制点有：焦耐电站3号锅炉、两台汽机、化学制水站、输配电、两座5.4万气柜与脱硫、减温减压站等六个模块。
2. 系统目标
监视焦耐区域管网设备运行状态，对各测量点的温度、压力、差压、瞬时流量、累计流量和产能设备的运行状态参数进行实时监测。对各实测参数设置报警限值，出现异常情况后，中心控制室及时发现问题，并发出报警。
自主地快速采集数据，对数据资料进行实时的更新，快速、规范、统一地将管线、设备运行状态、实时数据等综合起来，真实地反映管网运行的最新状态。
测点各参量均由计算机自动读取并记录，免去人工记录上报等中间环节，杜绝数据失准。
上级主管部门可以监视主要生产参数，可自动生成生产报表。
按照生产需求将必要的参数通过局域网存储到指定服务器。
3. 系统方案
根据本工程特点，将系统网络分为三个层次。如图1 。第一层为数据应用层，使用成熟先进的客户机/服务器（Client/Server）体系结构来设计。第二层是数据采集层，由CAN总线采集控制模块和上位机组成。第三层为设备控制层，由CAN总线采集控制模块和现场一次仪表组成。
图１
A、系统组网协议说明
由于热能总厂测控区域内附有局域网，考虑使用原网路，采用工业标准协议TCP/IP，该协议简单实用，可连接各种档次机器。TCP/IP协议是一套把因特网上的各种系统互连起来的协议组，保证因特网上数据的准确快速传输。参考开放系统互连(OSI)模型，TCP/IP通常采用一种简化的四层模型，分别为：应用层、传输层、网络层、链路层。
应用层
网络应用层是一个定义清晰的会话过程，如通常所说的Http、Ftp、Telnet等。在本系统中，数据来自服务器和采集站，应用层只对大的数据报作打包拆包处理。
传输层
传输层让网络程序通过明确定义的通道及某些特性获取数据，如定义网络连接的端口号等，实现该层协议的传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。在本系统中使用TCP数据报协议。
网络层
网络层让信息可以发送到相邻的TCP/IP网络上的任一主机上，IP协议就是该层中传送数据的机制。同时为建立网络间的互连，应提供ARP地址解析协议,实现从IP地址到数据链路物理地址的映像。
链路层
控制同一物理网络上的不同机器间数据传送的底层协议。
B、系统组网模式
本系统采用客户/服务器（C/S）模式。设置数据库服务器一台，其余各采集站、监控站均为客户机。C/S体系结构是指将系统的设计分为服务器端和客户机，两端分别设计并执行，服务器提供数据操作的各项服务，客户机则为用户提供最终操作界面，由此平衡了服务器及客户机的处理负荷，大大地提高了系统的执行效率，优化了系统的性能，减少了网络数据吞吐量和数据传输。服务器端是指运行大型关系型数据库系统（RDBMS）的高性能服务器，客户机是指由用户操作的若干台微机，在本系统中则为各采集站。在服务器上运行的大型关系型数据库系统主要为业务数据库的存储、访问、查询、备份、恢复等操作提供一系列重要的服务，并且为数据的安全访问等提供严格的权限控制；服务器端通常情况下对用户而言是不透明的。客户机上主要运行根据业务需求定制开发的处理系统，包括数据统计、汇总、查询、打印等多种操作功能。
如图 2
图２
C、数据采集监控
根据实际控制设备实际分布，设立6个监控点，锅炉监控点设工程师站一个及一般监控站一个，其余监控点只设一台上位，以上位机为核心组成一个计算机数据采集监控系统，通过下位机实现数据的采集，它对测量数据的处理以及控制算法都是以数字计算为基础，通过软件实现。硬件由上位机﹑下位机、一次仪表﹑及执行器等部件组成。
4. 软件部分
软件是整个系统的灵魂，底层数据的采集、参数的整理保存、故障报警的处理、系统正常运转提供的数据查询等，无一不是软件提供并保证实现的。本系统的软件包括三部分，既操作系统软件、数据库软件、工业组态软件。
A、操作系统
服务器操作系统采用Windows2000 Advanced Server。Windows2000 AS作为Microsoft最新一代网络操作系统，为用户提供了一套完整而强大的网络解决方案。早期Windows NT4.0提供的网络功能，根据技术本身的发展而在Windows2000 AS中得到相应改进；同时，Windows2000 AS还吸收容纳了近年来出现的几乎所有的网络最新技术成果。RADIUS，VPN，IPSec，OSPF等在Windows2000 AS中均提供了对应的实现方法。应用Windows2000 AS，可以根据业务需要构建各种功能强大的Intranet/Internet商务解决方案。
监控站操作系统采用windows98，Windows 98是一种相当成熟的、包含多种网络功能的客户端操作系统。只需添加相应的网络协议，进行一些网络配置即可与windows2000联网。在一个局域网中，
98和2000操作系统可以并存，并有良好的兼容性。
B、数据库
数据库的功能是存储和提取所需信息，是工厂计算机系统支撑环境的重要组成部分。它能有组织地、动态地存储大量关联数据，并为多个用户所访问。实现数据的充分共享、交叉访问以及应用的高度独立性，是数据库的重要特征。
数据库存储着企业的关键数据和重要的信息资源。存储内容具有很高的应用价值和商业价值，对企业的生产管理和经营活动至关重要。数据信息的安全性、可靠性直接影响到整个企业的生产组织与经营。
本系统数据库采用微软的SQL Server 2000大型数据库。SQL Server 2000是微软公司新版的大型数据库服务器软件，其性能指标在各方面都名列前茅。不但具有强大的性能和功能支持，其一向为人称道的易用性，SQL Server更是成为大型数据库应用的首选平台！SQL Server 2000提供的非常傻瓜的缺省安装和使用模式，上手很容易。另外，SQL Server 2000可以兼顾小、中、大规模的应用，有着强大的伸缩性。
C、应用软件
组态软件采用MCGS通用组态软件。MCGS是运行在Windows98/NT/2000上的一种通用组态软件。使用MCGS构造适应系统需要的“数据采集系统”，把生产现场的信息实时地传送到控制室，保证信息在全厂范围内的畅通。 MCGS的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系，现场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据。管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。 MCGS报警系统，具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。MCGS分布式报警管理提供多种报警管理功能。包括：基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、新增死区和延时概念等功能，以及通过网络的远程报警管理。MCGS还可以记录应用程序事件和操作员操作信息。报警和事件具有多种输出方式：文件、数据库、打印机和报警窗。MCGS提供一套全新的、集成的内嵌式报表系统，内部提供丰富的报表函数，用户可创建多样的报表。提供报表工具条，操作简单明了，比如：日报表的组态只需用户选择需要的变量和每个变量的收集间隔时间；提供报表模板，方便用户调入其它的表格。报表能够进行组态，例如有日报表、月报表、年报表、实时报表的组态。 报表软件也可以使用专用的报表程序，可根据用户需求生成各种格式的历史报表和瞬时报表。它不仅能够构造有效的数据采集和监控系统，而且网络功能强大，应用广泛，特别适用于本工程的联网需要。其功能特点如下：
使用清晰准确的画面描述工业控制现场。
使用图形化的控制按钮实现单任务和多任务。
设计复杂的动画显示现场的操作状态和数据。
显示生产过程的文字信息和图形信息。
为任何现场画面指定键盘命令。
监控和记录所有报警信息。
显示实时趋势曲线和历史趋势曲线。
使用多样而灵活的方式查询历史数据。
时间驱动和事件驱动的报表的打印。
设计多级安全控制和访问权限。