淺談組態(tài)軟件FameView在各行業(yè)中的應(yīng)用
一、組態(tài)軟件的發(fā)展過(guò)程
FameView監(jiān)控組態(tài)軟件由北京某公司基于PLC自主開(kāi)發(fā)工業(yè)級(jí)軟件平臺(tái),用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理、依靠運(yùn)行穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)單、通訊及運(yùn)行速度快等優(yōu)越性能,被廣泛用于冶金、石化、地鐵、紡織、煙草、啤酒、環(huán)保、水處理等行業(yè);眾所周知,在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,誰(shuí)先掌握了正確的信息,誰(shuí)就有可能做出正確的選擇,從一定意義上說(shuō),企業(yè)生產(chǎn)好壞在于管理者駕信息能力的強(qiáng)弱,組態(tài)軟件可為客戶處理正確的信息和管理發(fā)揮了重要的作用。
信息時(shí)代各類(lèi)新的理論和技術(shù)發(fā)展日新月異,數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)代表了當(dāng)今自動(dòng)化控制與技術(shù)發(fā)展的主流方向;“組態(tài)”的概念是伴隨著DCS的出現(xiàn)才開(kāi)始被廣大的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所掌握?!敖M態(tài)”一詞最早來(lái)自“configuration”英文翻譯,即使用軟件工具對(duì)計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置,達(dá)到使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置、自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù),滿足使用者要求的目的。監(jiān)控組態(tài)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)發(fā)展起來(lái)的,隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及和開(kāi)放系統(tǒng)概念的推廣,基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng),組態(tài)軟件就成為監(jiān)控系統(tǒng)最主要的組成部分。比PC監(jiān)控的硬件系統(tǒng)具有更為廣闊的發(fā)展空間,這是因?yàn)椋?、眾多DCS和PLC廠家主動(dòng)公開(kāi)通訊協(xié)議,加入“PC監(jiān)控”的陣營(yíng),目前,幾乎所有的PLC和大多數(shù)DCS都使用PC做為操作站;2、由于PC監(jiān)控大大降低系統(tǒng)成本,
從無(wú)人值守的遠(yuǎn)程監(jiān)視(如環(huán)境檢測(cè)、防盜報(bào)警、礦井報(bào)警等)、數(shù)據(jù)采集與計(jì)量(如居民水電煤氣等的自動(dòng)抄表系統(tǒng))、數(shù)據(jù)分析(如醫(yī)療化驗(yàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集等)到過(guò)程控制,幾乎無(wú)處不用;3、各種智能儀器儀表、調(diào)節(jié)器等與組態(tài)軟件構(gòu)筑完整的低成本自動(dòng)化系統(tǒng),具有廣闊的市場(chǎng)前景;4、各種現(xiàn)場(chǎng)總線和嵌如式的異軍突起,使得組態(tài)軟件越來(lái)越成為自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的靈魂。
二、FameView組態(tài)軟件的典型應(yīng)用
1、2008奧運(yùn)會(huì)及殘奧會(huì)開(kāi)閉幕式舞臺(tái)控制
2008年,由中國(guó)北京承辦的第29屆奧運(yùn)會(huì)及第13屆殘奧會(huì)開(kāi)閉幕儀式,萬(wàn)眾矚目,在國(guó)家體育場(chǎng)鳥(niǎo)巢盛大舉行,精彩表演、獨(dú)特創(chuàng)意、恢弘畫(huà)面,帶來(lái)強(qiáng)烈震撼和美的享受.
FameView組態(tài)軟件依據(jù)其獨(dú)有的實(shí)力,被成功應(yīng)用為奧運(yùn)成功舉辦發(fā)揮了重要作用;開(kāi)閉幕式舞臺(tái)效果和裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)由總參總裝備部調(diào)試實(shí)現(xiàn),控制系統(tǒng)分為四部分,即上空吊掛系統(tǒng)(威亞)、上空跳躍系統(tǒng)、上空碗邊小車(chē)系統(tǒng)、地面設(shè)備系統(tǒng),采用多套西門(mén)子公司S7-400H冗余系統(tǒng),龐大的控制和場(chǎng)景數(shù)據(jù),經(jīng)由多套杰控公司FameView軟件進(jìn)行處理和傳送,精確出色完成控制任務(wù);
每套控制系統(tǒng)啟動(dòng)后,多達(dá)8K字節(jié)的控制和場(chǎng)景數(shù)據(jù),以秒為單位源源不斷的從數(shù)據(jù)服務(wù)器經(jīng)過(guò)FameView組態(tài)軟件,通過(guò)以太網(wǎng)傳送到S7-400H中進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)效果;
FameView組態(tài)軟件提供了穩(wěn)定高效的API編程函數(shù),舞臺(tái)主程序通過(guò)調(diào)用API函數(shù),便捷快速的把預(yù)先編制的控制和場(chǎng)景數(shù)據(jù),批量送入組態(tài)軟件的設(shè)備數(shù)據(jù)表中,而不是通過(guò)變量逐個(gè)傳送,使得高速通訊成為可能;
FameView組態(tài)軟件使用計(jì)算機(jī)自帶普通網(wǎng)卡,不安裝SIMATIC NET,通過(guò)內(nèi)置S7TCP驅(qū)動(dòng)與S7-400H進(jìn)行高速通訊,S7TCP驅(qū)動(dòng)支持批量數(shù)據(jù)傳送和多通道并行通訊功能,使得8K字節(jié)的數(shù)據(jù)量,每秒種能通訊7次之多,足夠滿足控制要求;
2、 首都機(jī)場(chǎng)T3航站樓
首都機(jī)場(chǎng)T3航站樓配電監(jiān)控項(xiàng)目是奧運(yùn)重點(diǎn)項(xiàng)目,當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是全球最大規(guī)模的終端電力監(jiān)控管理系統(tǒng);
穩(wěn)定性要求非常高,不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò),檢測(cè)站點(diǎn)多達(dá)3600個(gè)PLC和電力儀表,分布范圍廣,全部通過(guò)RS485總線連接;監(jiān)控變量之多達(dá)54000個(gè),通訊速度要求高,所有通訊站要在3秒內(nèi)訪問(wèn)完成,設(shè)置多個(gè)中心監(jiān)控站同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行情況;
FameView組態(tài)軟件通過(guò)以下方案進(jìn)行實(shí)施,全面達(dá)到了運(yùn)行要求:
(1)、根據(jù)地理位置分布,把整個(gè)系統(tǒng)分為23個(gè)子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)放置一臺(tái)計(jì)算機(jī),其中安裝組態(tài)軟件,簡(jiǎn)稱(chēng)通訊機(jī),用來(lái)采集本地配電室和附近電氣小間的數(shù)據(jù);
(2)、通訊機(jī)中加入16口的MOXA多串口,連接本地配電室設(shè)備,每個(gè)串口接入1-16個(gè)PLC或儀表,利用串口驅(qū)動(dòng)多任務(wù)并行通訊性能,16個(gè)串口同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,保證通訊的速度和穩(wěn)定;
(3)、通訊機(jī)還要訪問(wèn)分布在周?chē)鷶?shù)量居多的電氣小間數(shù)據(jù),在每個(gè)電氣小間放置MOXA的NPORT串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備,使用特有的串口服務(wù)器驅(qū)動(dòng),通過(guò)以太網(wǎng)的TCP連接直接和NPORT通訊,不需要在通訊機(jī)上進(jìn)行串口映射,組態(tài)和維護(hù)都非常簡(jiǎn)單,且能多任務(wù)的同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)NPORT, 保證通訊的速度和穩(wěn)定;
(4)、監(jiān)測(cè)設(shè)備和變量非常多,組態(tài)效率和速度是關(guān)鍵,變量分組和EXCEL組態(tài)功能專(zhuān)為此目的而提供;
(5)、通訊機(jī)具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能,支持FMTCP和MODBUS/TCP協(xié)議,允許16個(gè)客戶機(jī)進(jìn)行訪問(wèn);機(jī)場(chǎng)監(jiān)控中心放置多臺(tái)計(jì)算機(jī),通過(guò)同時(shí)訪問(wèn)23個(gè)通訊機(jī),實(shí)現(xiàn)多個(gè)中心站的實(shí)時(shí)監(jiān)控;
(6)、中心監(jiān)控站是龐大的系統(tǒng),但組態(tài)卻是很簡(jiǎn)單,通過(guò)合并23個(gè)子系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn);
三、在北京某大學(xué)的污水處理中的應(yīng)用
(1)、工程概況
北京某大學(xué)的污水處理站擔(dān)負(fù)著全校師生的沖廁和校園綠化工作,附帶教學(xué)演示工作,04年由某公司進(jìn)行建設(shè)后由于運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行改造,原有兩套處理工藝系統(tǒng),接觸氧化和CASS,原有架構(gòu)是: PLC(歐姆龍C系列)控制所有電氣設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行和定時(shí)切換等,上位機(jī)用研華工控機(jī)作為操作站,組態(tài)軟件用的是組態(tài)王,將集成的數(shù)據(jù)用以太網(wǎng)傳輸?shù)疆惖剡M(jìn)行教學(xué)演示(據(jù)校方反映工程移交沒(méi)多久此功能已無(wú)法運(yùn)行),對(duì)PLC控制的設(shè)備表面上用Host Link協(xié)議進(jìn)行與上位機(jī)通訊,但后經(jīng)過(guò)查看運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)沒(méi)有集成到組態(tài)軟件上,所有設(shè)備的運(yùn)行和報(bào)警信息等是通過(guò)6塊研華PCL818L板卡從物理層硬接線的方式集成,配電柜內(nèi)部硬件線路顯的十分復(fù)雜,根據(jù)校方要求需要將兩套水處理系統(tǒng)分開(kāi)單獨(dú)控制并在原有基礎(chǔ)上改造,新增數(shù)臺(tái)在線模擬設(shè)備進(jìn)行水值檢測(cè)和分析,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇虒W(xué)演示地。
(2)、改造方案的提出
由于點(diǎn)數(shù)多,接線復(fù)雜并且原工程的底層和上位機(jī)有兩家公司做,圖紙不全等諸多困難,后經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析決定將按照工藝流程要求和在線設(shè)備的反饋控制,增加一臺(tái)PLC(歐姆龍CJ系列)作為主站,原有PLC作為從站,所有的數(shù)據(jù)全部從PLC中進(jìn)行讀寫(xiě),模擬儀器通過(guò)研華ADAM4017進(jìn)行數(shù)據(jù)整合,通過(guò)對(duì)ADAM4024進(jìn)行讀寫(xiě),達(dá)到控制反饋設(shè)備的目的,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸采用FameView組態(tài)軟件的全局變量功能通過(guò)“項(xiàng)目鄰居”的方式可以使計(jì)算機(jī)在局域網(wǎng)項(xiàng)目之間實(shí)現(xiàn)通訊;截止目前最多8臺(tái)計(jì)算機(jī)互為鄰居。
(3)、設(shè)備及參數(shù)
各種泵共30臺(tái)、風(fēng)機(jī)8臺(tái)、電動(dòng)閥60個(gè)、機(jī)械格柵3臺(tái)、加藥裝置4套(每套大約5個(gè)控制點(diǎn)),變頻供水系統(tǒng)一套,其他各種小設(shè)備(如遠(yuǎn)傳壓力表)等20個(gè)點(diǎn),余氯測(cè)試儀3臺(tái),COD儀器4臺(tái),組合參數(shù)儀2臺(tái),電磁流量計(jì)4臺(tái),水表5臺(tái)。
(4)、數(shù)據(jù)集成方案
由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備協(xié)議復(fù)雜、物理位置分散等特點(diǎn),采用RS485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,上位機(jī)用MOXA的多串口卡進(jìn)行RS485與RS232的接口轉(zhuǎn)換,是現(xiàn)場(chǎng)線路簡(jiǎn)單可靠,PLC通過(guò)Host Link協(xié)議通過(guò)RS232進(jìn)行與上位機(jī)通訊(配電柜距工控機(jī)通訊距離約5米左右符合RS232的傳輸要求),上位機(jī)安裝有組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合與處理,部分功能通過(guò)軟件的函數(shù)功能實(shí)現(xiàn),通過(guò)項(xiàng)目鄰居的方式用以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)打包發(fā)送到教學(xué)演示目的地,教學(xué)演示地通過(guò)投影進(jìn)行演示教學(xué)。
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