组态王软件在热煤炉监控系统中的应用

    本文主要介绍组态王软件在热煤炉监控系统中的应用情况。组态王软件与上位机的联合使用成功地取代了原控制系统中的触摸屏，在性价比上呈现了很大优势。特别是在以后新增的热媒炉系统中，在原有上位机直接组态就可。  

　　一、热媒炉控制系统及网络构成

　　控制系统采用PLC和上位机方式实现热媒炉自动控制功能。PLC与上位机采用OMRON公司Controller LINK方式通信，构成同级网络结构。上位机使用热媒炉组态软件组态人机界面，画面美观、交互性强。控制系统采用两台上位机可实现双机热备，一台为主机，一台为从机。主、从机采用TCP/IP协议构成局域网，从机适时从主机获得数据进行数据刷新。正常运行状态中，只有主机可下发操作指令，从机只具有显示功能；当主机运行中出现故障，系统会自动将从机切换为主机，代替原有主机实现下发操作指令。当任意一台PLC与上位机通信出现故障时，在上位机报警画面中会出现响应的报警文字提示。当故障主机排除故障恢复正常，系统会自动将主、从机切换回原始状态。系统运行时，在界面左上角会有登陆用户名、操作权限、本机状态指示。

　　在组态王6.5中极大丰富所支持的画面图形对象，包括实时报表、历史报表和报警窗等，逼真再现现场画面。IE端还可进行报表打印、报表数据下载等。可靠的安全技术使数据更安全，对操作Web的用户进行身份验证，保证操作的安全性。用户还可自己编辑发布网站首页信息和图标。数据存储功能对于任何一个工业系统来说都是至关重要的，随着工业自动化程度的普及和提高，工业现场对重要数据的存储和访问的要求也越来越高。一般组态软件都存在对大批量数据的存储速度慢、数据容易丢失、存储时间短、存储占用空间大、访问速度慢等不足之处，对于大规模的、高要求的系统来说，解决历史数据的存储和访问是一个刻不容缓的问题。组态王6.5顺应这种发展趋势，提供高速历史数据库，支持ms级高速历史数据的存储和查询。采用最新数据压缩和搜索技术，数据库压缩比低于20%，大大节省了磁盘空间，查询速度大大提高，一个月内数据按照每小时间隔查询，在100ms内完成。完整实现历史库数据的后期插入、合并，可将特殊设备中存储的历史数据片段通过组态王驱动程序完整的插入到历史库中；也可将远程站点上的组态王历史数据片段合并到历史数据服务器上，真正解决了数据丢失的问题。

　　二、组态王软件使用说明

　　1、热媒炉点炉操作画面

　　点炉分自动点炉和系统测试(手动点炉)两种。
　　(1) 自动点炉
　　按如下步骤执行自动点炉过程：
　　(a)将上位机人机界面切换至"燃烧流程"界面中(如图1所示)；

图1 燃烧流程界面图

图2 热媒系统流程图

　　(b)复位--按控制柜面板复位钮A3；
　　(c)开车--按控制柜面板开车钮A1。

　　自动点炉执行过程中，画面右侧显示"自动点炉流程"分画面，随自动点炉执行时序，各个指示灯依次亮灭。自动点炉成功结束后，"自动点炉流程"分画面消失，方可进行负荷调节。在此画面中，管理员可进行点炉参数修改，使用鼠标将光标移到点火参数油阀或风阀开度处键入正确点火阀门开度后，按"确认"键即可。其他4个变量：油量PV、风量PV、油压PV、油压MV只作为指示变量。

　　(2) 系统测试(手动点炉)

　　只有管理员以上级别者登录方可进行系统测试(手动点炉)操作。将上位机人机界面切换至"系统测试"画面。按"进入系统测试"进入测试状态，此时风阀、油阀已处于点火开度(不可调)。如此时不想进行系统测试，则可按"退出系统测试"按键，退出此状态。

　　停车分主动停车、故障停车和紧急停车3种：这3种情况在"燃烧系统"画面和"系统测试"画面中均有指示。

　　(a)主动停车

　　主动停车是人为停止热媒炉运转。只需按下控制柜前的"停车"按钮。PLC自动执行后处理程序，包括：关进油阀，开回油阀；风阀全开，进行大风吹扫；打开蒸汽吹扫阀，进行进油阀后的油管线吹扫；同时关闭蒸汽吹扫阀和雾化蒸汽阀。

　　(b)故障停车

　　故障停车是由于发生故障，执行热媒炉联锁停车，同时在触摸屏上的报警画面中显示报警联锁点。PLC自动执行后处理程序。

　　(c)紧急停车

　　由于发生紧急事故，导致热媒炉停车，需按下控制柜前的"紧急停车"按钮。PLC不但会自动执行后处理程序，还会执行停风机、油泵、热媒泵的操作。

　　2、热媒炉负荷调节画面

　　热媒炉负荷调节包括5个调节回路：助燃风调节回路、油量调节回路、烟气残氧调节回路、热媒总管出口温度调节回路。为便于操作，将这些调节回路置于一画面中"负荷调节"(见图3)。

图3 负荷调节实施界面

　　(1) 风量、油量调节回路

　　手动调节：PLC在上电后，调节回路自动锁定在手动状态。若要从其他控制状态切换至手动调节，只需用鼠标点"手动"键，此时"手动"键变成灰色，而其他控制方式键恢复原状绿色，表示下次可切换状态，在状态显示区内显示"手动"。手动调节时，只需从"MV："的数据区内输入所需要的MV值(当鼠标点中MV数据区时，屏幕中会自动跳出数字键盘)，并按"确认"键。 

　　自动调节：按下"自动"键，调节方式即会从其他控制方式切换至"自动"状态，"自动"键变灰色，"手动"键变绿色，表示下次可切换的状态为"手动"。调节回路会根据设定值自动调整阀门开度，以使测量值与设定值保持一致。SP值的给定有两种方式：一种是直接人为给定SP值，可通过数字键盘在"SP："的数字输入区域输入所需SP值，或直接拖动条状指示栏内的SP指示器设定，即内给定；另一种是在热媒总管出口温度调节回路选择"自动"、"定烧"控制方式时，风量、油量的SP值由热媒总管出口温度回路计算外给定，不需操作人员设定。

　　(2) 热媒总管出口温度调节回路

　　在此调节回路画面中，有两种控制方式："自动"、"定烧"。

　　"自动"控制方式：在负荷调节画面热媒温度调节回路中按"自动"键。油量、风量调节回路显示为自动状态，氧量默认设置为修正状态。油量、风量的SP值由热媒出口温度调节回路外给定，显示"自动(外)"状态，不需操作人员设定，热媒炉控制系统即投入全自动运行状态。此时，只需操作人员在热媒温度调节回路的SP数据区输入所需设定值即可。

　　"定烧"控制方式：在负荷调节画面热媒温度调节回路中按"定烧"键。油量调节回路显示为自动状态，风量调节回路显示为自动(外)状态，氧量默认设置为修正状态。油量的设定值由操作人员通过数字键盘在"设定值SP："的数字输入区域输入所需SP值，风量设定值由燃油流量调节回路比例计算外给定，不需人为输入。

　　(3) 烟气残氧调节回路

　　此回路设有"修正"、"不修正"两种状态，在热媒总管出口温度调节回路投入"自动"、"定烧"控制方式后，此回路自动投入"修正"控制，进行残氧修正，按"不修正"按钮即可将残氧修正摘除。(4) 画面其他功能

　　PID参数修改：管理员以上级别登陆有权限修改PID参数。"实时趋势"：显示相应回路PV、SP及MV值的实时曲线。注意：参数修改后要按相应回路的"输入"键将PID参数写入回路参数区方可起作用。

　　3、油压、油温调节回路画面

　　此两个调节回路置于"负荷调节"画面中。油压、油温两个调节回路均采用单回路控制方式，只有"手动"、"自动"两种控制方式，其中，"自动"状态即由操作人员在"SP"数据区上输入设定值。控制方式及各参数的修改等同上。

　　4、其他功能

　　(1) 热媒炉参数设置画面(画面显示图略)

　　从主画面上选择"参数设置"，可进入系统参数设置的画面。此画面为报警参数设置，只有管理员级别以上登陆方可修改。

　　(2) 报警画面

　　在报警画面中查阅报警记录，报警画面中共有两幅报警表格：当前报警及历史报警。

　　(a) 当前报警：显示当前报警点，最新报警点位于表格最上方。当系统出现报警点时，控制柜报警音响进行报警，报警和联锁音响声音不同以便操作人员区分。系统报警后，操作人员先按屏幕上消音键消音，然后查找原因排除故障。

　　(b) 历史报警：在此表格中记录所有出现过的报警点，最新报警点位于表格最上方；表格中红颜色字体为出现报警时记录。黑颜色为报警点消失时的记录。

图4 报警清单

　　(3) 历史趋势画面

　　系统所有主要运行参数在图5、图6中均有显示，便于操作人员进行观察记录，并可查询以前各时间各个记录数据。

图5 历史趋势图

图6 历史数据报表

(4) 报表画面

　　(a)实时报表画面

　　在上位机控制系统中，针对每套热媒炉系统及外围系统的各个重要参数，系统在实时报表中作实时记录，操作人员可根据不同的时间点随时进行实时报表的打印，以便掌握任意时刻的系统运行参数。

　　(b)日报表

　　每一小时系统会将控制系统中所有测量值存储在报表中，从每个工作日的零时记起，每日存储一个文件记录当日24小时运行数据。操作人员在准备查询相应系统的报表文件时， 首先"刷新列表"，此时列表框调出系统存储的记录文件，文件以相应系统的名称和日期组合，后缀名为".rtl"，当选中所要查询的某日的报表文件时，列表框栏出现选中文件，此时点"报表查询钮"，所需报表即显示在画面的报表控件中。在日报表画面中，可对日报表进行删除，打印、打印预览、页面设置功能，实现报表的综合处理。

　　注意："删除报表"功能键，只有管理员权限级别以上登陆者可删除运行记录日报表。

　　(5) 其他功能

　　控制系统登陆在主画面中，管理员和系统管理员登陆有效时间为30min，操作员登陆无时间限制。系统所有联锁点的解锁开关及点火参数设在"启停画面"中。只有在管理员权限级别以上登陆方可进行解锁和点火参数的修改。系统解锁后会在画面的页眉中有相应的中文提示。

　　三、结论

　　组态王软件与上位机的联合使用成功地取代了原控制系统中的触摸屏，在性价比上呈现了很大优势。特别是在以后新增的热媒炉系统中，在原有上位机直接组态就可。 

　　在性能上，组态王软件具有权限功能的设置。热媒炉控制系统设有操作员、管理员、系统管理员3个登陆用户级别。操作员只具有操作权限；管理员具有操作、参数修改、系统测试、解锁等一系列高级权限；系统管理员除具有以上功能外还具有修改操作员、管理员登陆。但是组态王软件由于自身限制，从机画面中也可修改数据，但修改的数据是无法下传到PLC中，而此时主机画面中的数据还保持原有数据不变，造成主、从机数据不符。因此，禁止在从机画面中修改数据。当主、从机间的局域网络出现故障时将出现两台上位机同时为主机状态。作为组态王的一个用户，在体验到它的超级功能的同时也体会到了国产软件的局限性，希望组态王软件的开发更注重系统应用的稳定性。