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動力與電氣工程基于 Intouch 組態軟件的電伴熱控制系統設計 秦皇島耀華玻璃鋼股份公司河北秦皇島 066004) 要:針對港口石油運輸管線電伴熱,采用人機界面組態軟件InTouch9.0進行控制系統設計。介紹了上位機控制系統的硬件配置,軟件 程開發流程,給出完整的操作員控制畫面。投入使用的結果表明, 該系統操作簡便、可靠, 提高了電伴熱控制效率。
本文介紹Wonderware公司的Intouch 控組態軟件在港口石油運輸管線電伴熱系統中的應用, 闡述了該工程的系統結構 通訊網絡配置及Intouch9.0在本系統中 實現 的功能。 系統構成1.1 系統簡介 系統由上位機操作及信息管理系統、 帶通訊的溫控儀表所組成,通過 485 訊電纜實現中控室對現場各溫控器的實時監控; 上位與儀表通訊采用modbus 通訊協 所示。整體系統以 設立在監控室的工程師站為中心, 配置兩 個操作員站, 基于modbus 通訊協議通過專 485通訊電纜連接分布在石油管線各處 的控制柜, 完成數據的采集及電加熱的控 制。同時基于SQL Server 數據庫,完成數據 的存儲和查詢。 1.2 系統設計 系統通過網絡狀態的檢測及采集現場 控制柜內儀表的溫度 、狀態并加以控制。 系統具有下述功能: 用戶登錄, 防止 作人員操作;電伴熱系統運行后, 并顯示各路儀表的溫度設定值、測量值 信息;實時顯示溫度曲線; 歷史溫度 曲線; 歷史數據查詢 、報警監測。 根據上 述功能要求設計了監控系統主 界面,大部分工程開發工作在InTouch9.0 WindowMaker完成。 1.2.1 創建工程 在打開 Touch應用管理器界面后,單 擊“文件 ”菜單, 選擇“新建 系統將會彈出創建新應用程序菜單, 然后點擊“完成 這時通過WindowMaker 就可以打開剛 才新建的工程, 并進行其他組態。 1.2.2 訪問名配置 訪問名是InTouch 和現場設備通訊的 關鍵參數,InTouch 通過訪問名來確定它將 要跟現場哪個設備進行通信。 配置步驟如下:在 InTouch WindowMaker 工作環境下,雙擊應用程序瀏覽器中的“訪問 名”,打開訪問名配置窗口;點擊“添加”,打開 添加訪問名配置窗口(如圖2 所示),此時,新的 訪問名設為 dbr;應用程序名為 modbus,主題 名設為NET_1, 選擇使用DDE 協議。 1.2.3 建立標記名 標記名是完成與下 位機通信的關鍵部 它決定了該通信變量的基本類型。本系 統根據設計要求及現場監控設備的數量 共有106個溫控儀表,每個儀表分別有測量 、設定值、回差值 、狀態等 為每一個輸入輸出點都建立了標記名, 以便In Touch InTouchWindowMaker 工作環境下, 選擇應用程序 瀏覽器中 的“標記名字典 打開標記名字典(TagName) 輸入窗口進行添加標記名。根 據需要選擇是否記錄數據。 1.2.4 畫面組態部分 監控畫面是人機交互的重要部分。組態 無線傳感器網絡的zui大同步誤差為線動力與電氣工程 23.3s 。行波單跳zui大同步誤差為 2.67s 為了節省無線傳感器網絡的能量損 路兩端的無線傳感器節點 應用在電力系統中的無線傳感器節點同樣為 ;(2)行波同步開銷非常低,在同步過程在通常情況下不要求同步 各個節點根據中,不占用信道資源;(3)行波同步機制屬于 本地時鐘記錄無線傳感器節點的采樣數據 基于行波的同步機制與其它同步機制的硬件中斷同步實現方式 信息。當電力系統發生線路短路故障時 它對硬件要求不高,能實現全網同步; 線傳感器節點通過行波傳感器捕捉線路上 應用于電力系統中的無線傳感器網絡 (4)網絡只有在監測到一個事件發生時,才 的行波信號 。當無線傳感器節點捕捉到行 和其它常規的無線傳感器網絡有顯著的差 進行同步, 可以有效節省網絡的能量損耗。 波信號時, 記錄該信號的本地時間 。設節點 由于應用于電力系統中的無線傳感器行波同步機制由于是利用電力系統的 因此從拓撲結構上來故障行波信號 所以確定了該方案的應用為該傳感器節點的邏輯時間原點 。這樣無 形成的無線傳感器網絡為一個帶狀分范圍很小, 不具有通用性 同時,由于只有 線傳感器網絡中的各個節點就可以根據各 節點布置的地理區域跨度大。這個明顯 事件發生時, 無線傳感器網絡才同步, 網絡 個節點的邏輯時間原點進行時間同步。 的分布特點決定了如果采用傳統的同步機 的同步周期很短, 如果需要分析通常情況 當線路發生故障f, 在故障電壓 顯示不同的時間同步下的數據信息, 只能根據節點的本地時間, 會產生向兩端傳輸的行波信號。線路 算法的性能分析。 節點之間的同步誤差會隨著系統運行時間 MN 上行波信號形成的網格圖如圖 所示。在上述的幾種同步方案中,RBS 用于多 的增加而增加。 其中s 線路上的無線傳感器節跳網絡時, 依賴有效的分簇方法, 保證簇之 結語生的行波 形成入射波,行波到達 RBS機制在多跳網絡中的誤差隨跳數的增 加而增加 。TPSN 同步誤差不會隨節點的 本文在陳述了無線傳感器網絡的時間同步機制的主要考慮參數 分析了影響時形成反射行波 。同樣從故障位置產生的行 加而增加, 但是與跳數距離成正比增長, 間同步的因素后,利用饋線線路發生故障 經過節點w等節點到達 時,TPSN的根節點通常需要 GPS 接收機, 獲得準確的時間源。TPSN 算法注意針 時會在線路上產生向線路兩端傳播的行波這一特點, 提出了利用行波的同步機制, 經過v,u,s等節點到達M 同時會產生反局同步 一次同步需要較大的能量損耗。計了一種新的無線傳感器網絡時間同步方 LTS算法主要用于同步精度要求不高的全 該時間同步方案能根據圖 的接線方式,只有當 PE2 局同步。DMTS 提高了對單向傳輸延遲的估 夠滿足配電網饋線故障定位對時間同步性 壓大于PE3 的電壓, 無線傳感器節點才會捕 減少了系統能量開銷,但是同步精度比 的要求。 捉到行波傳感器的行波信號 。因此可以從 RBS 和TPSN 略有下降 。FTSP 由于增加了對 得到線路MN上的無線傳感器節點捕捉 位偏移產生的時間延遲的估計, 比DMTS 到行波信號的時間曲線(時間曲線為網絡 更高的同步精度。 的邏輯時間, 零點位置行波信號產生時間) 行波同步機制相對于其它的常規的同 由此可以得到當線路MN 步機制來說,具有以下優勢:(1)可以實現大 內發生故障時, 線路MN 上的任意兩個無線 范圍的高精度的全網同步 。在上述幾種同 傳感器節點的zui大同步誤差為: 步方案中, 如果基于相同的實驗環境, 同步 (3-1)當故障發生在線路MN 外側時, 由于 精度具有以下關系:TPSN>FTSP>RB DMTS>mini-sync>LTS[53 單跳同步誤差為16.9s 上接128 畫面的步驟是:在InTouchWindowMaker 單擊“文件”菜單,選擇“新建窗口”, 打開“窗 口屬性”窗口, 輸入窗口名稱, 定制窗口的其 他屬性。這些工作完成后, 即可以繪制圖形。 即為在前面的步驟完成之后根據系統的控制要求設計的監控系統主界面 。但是 必須對InTouch的通信軟件進行配置。 1.2.5 數據庫設置 InTouchWindowMaker 下單擊 SQL 訪問管理器 建立ODBC 數據源 通過設置SQLConnect() 、SQLInsert()函 可以使得程序啟動時連接Microsoft SQL Server, 程序運行時執行數據插入到 SQL Server 2000 數據庫中, 為報表查詢 提供數據依據。 1.2.6 趨勢配置 本系統中操作界面中 的實時和歷史趨 勢均由 intouch9.0 自帶的 16 筆趨勢圖來 通過向導\趨勢選擇 16 筆趨勢及完成 結語本系統應用組態軟件InTouch9.0 設計 了港口石油運輸管線電加熱系統, 該系統 已在秦皇島港務局實踐運行 。在調試過程 通過分網控制、降低通信速率等方法 、信號讀取時間過長等問題。目前運行 結果表明, 該系統穩定可靠, *系統 的設計要求, 操作界面簡單, 操作方便, 統擴展性好,操作人員可以便捷地掌握電 伴熱系統的運行情況。