力控 PCAuto在石化行业实时数据采集系统中的应用

摘要：本文通过应用力控PCAuto软件和开发相关接口软件实现霍尼韦尔TDC3000实现实时数据采集，并使实时数据进入统一UNIFORMANCE PHD生产实时数据库平台，重点论述了力控PCAuto软件结构、功能和接口软件的开发。通过系统实际运行表明建立在此实数据数据平台上装置监控系统运行稳定、操作方便、监控效果良好。
　　前言
　　石化行业是高度自动化、连续化生产的行业，因此各装置自动化程度都非常高，基本都采用DCS集散型控制系统进行装置生产，由于使用了以计算机为主的集散型控制系统使装置采集工艺信息和操作信息能力的大大提高，工艺管理和控制的水平大大提高，共享信息的能力大大提高。因此在此基本上建立一个生产实时数据库平台，对提高装置信息化管理水平有着重大的战略意义。
力控组态软件简介
　　力控是运行在Windows98/NT/2000/XP操作系统上的一种组态软件。使用力控，用户可以方便、快速地构造不同需求的数据采集与监控系统。组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。
　　力控软件的组成，力控软件由以下几个主要部分组成：
　　1）工程管理器
　　工程管理器用于创建工程、工程管理等。
　　2）开发系统（Draw）
　　开发系统是一个集成环境，可以创建工程画面，配置各种系统参数，启动力控其他程序组件等。
　　3）界面运行系统（View）
　　界面运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面。
　　4）实时数据库（DB）
　　实时数据库是力控软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的基础。它负责实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。
　　5）I/O驱动程序
　　I/O驱动程序负责力控与I/O设备的通信。它将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到力控的数据库，然后在界面运行系统的画面上动态显示。
　　6）网络通信程序（NetClient/NetServer）
　　网络通信程序采用TCP/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网络结点上力控之间的数据通信。
　　7）串行通信程序（SCOMClient/SCOMServer）
　　串行通信程序采用串行通信方式。两台计算机之间，使用RS232C/422/485接口，可实现一对一（1：1方式）的通信；如果使用RS485总线，还可实现一对多台计算机（1：N方式）的通信。
　　8）拨号通信程序（TelClient/TelServer）
　　拨号通信程序使用电话拨号方式进行通信。任何地方与工业现场之间，只要能拨打电话，就可以实现对远程现场生产过程的的实时监控，唯一需要的是Modem和电话线。
　　9）Web服务器程序（Web Server）
　　Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程。
　　实时数据库系统简介
　　霍尼韦尔公司的UNIFORMANCE PHD是一套成熟石化行业生产实时数据库系统，同时该系统也可作为生产实时数据库系统开发和应用平台。该系统具有采集工艺过程数据点数不限、用户数不限、能与多种型号的DCS系统互联、扩展性好、用户界面可与OFFICE等桌面软件无缝连连、稳定性好等特点。
　　虽然UNIFORMANCE PHD能与多种型号的DCS系统互联，但并不能与所有的DCS系统实现互联。如霍尼韦尔自己TDC3000系统，如果软件版本不升级就无法实施实时数据采集，在实际的应用中我们就碰到这样的问题，有一套装置DCS 是TDC3000系统目前版本为R510，但软件版本由于多种原因一直没有升级，而且该装置先前已经实施了APC（先进生产控制系统）系统，且系统运行非常稳定，如果为了进行生产实数据采集对软件进行升级，就需要承担一定的风险即DCS软件升级后是否能与运行中的APC软件兼容等一系列问题。经过了多个方案的选择，最终我们选定了北京三维力控科技有限公司的力控PCAuto组态软件作为数据采集的中间软件，使用该软件进行数据采集不需要对原TDC3000 DCS进行升级，同时在PCAuto组态软件基础上进行二次开发使采集数据进入UNIFORMANCE PHD系统。系统组成结构原理图如下：
　　
　　图1 系统结构图

　　1.生产实时数据库系统主要功能
　　1）数据采集
　　采集DCS系统的装置生产实时数据，包括压力、温度、流量、液位、气体浓度、产品指数等数据。
　　2）动态显示
　　将工艺流程图通过组态软件真实地反映在动态体流程图上，同时与DCS操作画面保持一致，显示各测量点的参数变化趋势，并使画面具有实时、动态效果。位号趋势图和数据详细列表如下：
　　
　　图2 位号趋势图

　　
　　图3 数据详细列表

3）监控操作
完成各工位的参数设定，并对温度、液位、流量和压力进行自动监测。流程图如下：

　　图4流程图

4）操作画面
在操作画面上可查询各控制点的温度、液位、流量等实时和历史数据，并可按要求设定和打印出实时报表和历史报表。

2. 系统硬件及网络
以企业现有的联通所有生产装置的以太局域网为基础，由一台PC机作为实时数据采集机，即数据采集服务器，用以存在所有生产装置的生产实时数据，并接入内部网络；在网络中心机房设置一台为主服务器，即实时数据库主服务器，用以存在所有生产装置的生产实时数据；同时在网络中心机房设置一台WEB服务器，作为生产实时数据发布平台，所有接入内部网络的计算机用户都可通过浏览器分级查看装置的生产实时信息。
网络服务器的操作系统为Windows NT 4.0，客户端为Windows95、98、2000等操作系统，通过使用客户端软件可实现管理功能，如管理部门所需数据的记录报表、统计报表等。系统通过此服务器与企业Intranet及Internet相连，以实现与其他系统的信息交互。
3.系统联接与网络设计
1）DCS与采集机相联
定做霍尼韦尔TDC3000专用同轴电缆，一头与DCS打印机口相联，另一头与采集机COM相联。
2）采集机接入网络
采集机安装以太网卡，通过五类网线接入装置内的以太网交换机，以太网交换机通过光纤接入中心机房主干网络交换机。
3）主服务器和WEB服务器接入网络
主服务器和WEB服务器为保证网络带宽和速度，放置在中心机房并采作快速以太网接入主干网络交换机。

4.软件开发和组态
4.1 TDC3000发送接口软件开发和组态
此TDC3000控制系统LCN网络上的UxS 节点是基于HP 的Unix操作系统平台的工作站。系统当前采用的Honeywell软件版本为UxS R200（其中HP Unix系统版本为R9.05；UxS属性版本为Personality R510，Honeywell系统软件为R510）。
经过多次开发和调试，完成了Unix工作站上专用接口软件的开发，此接口软件主要实现过程控制网络向工厂信息网络上传数据的功能，即由此软件负责向打印口发送装置数据。为实现对用户需要数据的采集的在此软件中对所有相关位号进行了组态，即经过组态的数据可以采集到实时数据库中。TDC3000发送数据包如图：
　　
　　图5 TDC3000发送数据包

4.2 TDC3000接收接口软件开发
在采集端开发了专用的TDC3000串口数据通信协议软件，主要实现对DCS送出的加密数据进行解码，然后把数据送至三维力控的PCAuto实时数据库中。
TDC3000串口接收数据通信协议如图：
　　
　　图6 TDC3000串口接收数据通信协议

4.3 PCAuto接口软件开发和组态
为实现对所有接收到数据的存贮必须对所有位号在实时数据库中进行组态，组态信息包括位号名称、数据类型、单位、上下限等十几个参数据，通过组态保证所有通过DCS送出的实时数据存贮到PCAuto实时数据库中。
PCAuto 2.62工程管理器如图
　　
　　图7 PCAuto 2.62工程管理器画面

PCAuto实时数据库如图：
　　
　　图8 PCAuto实时数据库浏览画面

4.4 PHD RDI软件开发
为了使装置的实时数据送入统一的UNIFORMANCE PHD实时数据库系统，必须开发一个PCAuto实时数据库对应UNIFORMANCE PHD的数据接口，由于UNIFORMANCE PHD提供了接口开发规范，根据规范我们用C语言开发一个PHD接口软件，实现PCAuto实时数据库中数据发送至PHD实时数据库。PHD接口软件使用必须与PHD实时数据库相结合，因此在采集机上我们又安装了PHD实时数据库。PHD实时数据库管理画面如图。

　　
　　图9 PHD实时数据库管理画面

　　PHD实时数据库数据浏览
　　
　　图10 实时数据库数据浏览画面

　　4.5 PHD组态
　　PHD实时数据库的数据采集是基于RDI接口的，因此在PHD服务器上对RDI接口进行参数的配置，同时对所有采集位号进行组态，保证采集数据的准确和可信。
　　4.6 操作界面开发
　　通过开发监控系统与操作人员间的交互界面，可实现对整个系统的监视、控制、调度和管理。
用户界面分两部分：
　　1）用于日常监视、流程图的主界面
　　2）用于非日常监视信息、各种报表、趋势图
　　同时对工艺参数、设备运行参数通过一览表的形式来汇总。系统组态的过程实质是把组态显示界面上的按钮、报警以及生产趋势图形等与现场执行设备或仪表建立对应连接，使操作员在操作站通过系统组态画面了解现场的设备和仪表运行情况。

　　5．结束语
　　我们通过采用第三方软件技术的组态软件建立了装置的生产实时数据库系统，经过半年多的试运行表明：该系统运行稳定，监控程序功能完善，提供多种通用接口，与其它系统结合能力强，是一套理想的生产装置实时控制系统。