此技術(shù)方案的詳細(xì)描述是針對(duì)貴方現(xiàn)場(chǎng)的儲(chǔ)煤筒倉(cāng)下部的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的升級(jí)改造項(xiàng)目的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方案。主要內(nèi)容為目前系統(tǒng)的基本構(gòu)成和缺陷、升級(jí)改造方案的基本構(gòu)成和優(yōu)缺點(diǎn)。
一、改造前系統(tǒng)現(xiàn)狀
通過(guò)我方的實(shí)地勘測(cè)，已知情況如下：目前的筒倉(cāng)總計(jì)10個(gè)，為單排5個(gè)，并排2排排列。每個(gè)筒倉(cāng)靠近底部，離筒倉(cāng)下基礎(chǔ)地面距離約5m處安裝有6個(gè)熱電偶。每個(gè)筒倉(cāng)的6個(gè)熱電偶的線均連接至附近承重柱電氣箱內(nèi)，電氣箱內(nèi)安裝有采集模塊，共計(jì)10個(gè)電氣箱10個(gè)采集模塊。采集模塊具備電動(dòng)勢(shì)/微電壓信號(hào)的測(cè)量功能，并且集成MODBUS RTU從站功能，采集的所有熱電偶的信號(hào)均作為MODBUS RTU從站的數(shù)據(jù)向主站傳輸。
在原運(yùn)站操作室內(nèi)安裝有一臺(tái)工控機(jī)，工控機(jī)上安裝有亞控科技發(fā)行的組態(tài)王6.53，此工控機(jī)安裝有RS232串口。由于MODBUS RTU接口形式與RS232不兼容，此處還配備了一塊RS232轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換模塊。目前的上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)組態(tài)王自帶MODBUS RTU的驅(qū)動(dòng)，向工控機(jī)的RS232接口發(fā)送MODBUS從站輪詢(xún)命令，此命令通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)成RS485接口形式向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送?，F(xiàn)場(chǎng)的采集模塊接收到此命令后向此命令的發(fā)送者回復(fù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)組態(tài)王內(nèi)編寫(xiě)的一段數(shù)據(jù)計(jì)算腳本顯示在工控機(jī)界面上。
二、 改造前系統(tǒng)存在的問(wèn)題
1、 數(shù)據(jù)異常后無(wú)法提示：由于原始數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS的16進(jìn)制數(shù)據(jù)，需要通過(guò)上位機(jī)的公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，此系統(tǒng)在顯示經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)后不會(huì)顯示斷開(kāi)鏈接的狀態(tài)，若現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備已經(jīng)和上位機(jī)斷開(kāi)鏈接，仍舊會(huì)顯示之前溫度數(shù)據(jù)，容易造成筒倉(cāng)已經(jīng)高溫而操作員無(wú)法得知的情況。
2、 數(shù)據(jù)的滯后性：由于MOSBUS RTU使用了輪詢(xún)機(jī)制，現(xiàn)場(chǎng)的從站數(shù)量達(dá)到了10個(gè)，每一個(gè)溫度數(shù)據(jù)的刷新均是在進(jìn)行了一輪輪詢(xún)之后獲得的數(shù)據(jù)，再通過(guò)3s觸發(fā)一次的公式計(jì)算進(jìn)行顯示。相對(duì)于一套成熟的上位機(jī)系統(tǒng)滯后性較大。
3、 報(bào)警機(jī)制缺失：經(jīng)過(guò)我方和現(xiàn)場(chǎng)操作人員的溝通得知，此系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)測(cè)筒倉(cāng)內(nèi)的物料是否超溫，以此判斷筒倉(cāng)內(nèi)物料是否已經(jīng)自燃。由此可見(jiàn)此溫度數(shù)據(jù)較為重要，但是在監(jiān)測(cè)到溫度超高時(shí)無(wú)法主動(dòng)提示操作人員。
4、 數(shù)據(jù)通訊不穩(wěn)定：由于RS485通訊本身為半雙工總線形式，且MODBUS RTU的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的還原算法較為簡(jiǎn)單。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)靠干擾能力差，傳輸速度慢的缺點(diǎn)較為突出。經(jīng)過(guò)我方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際勘測(cè)還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)使用的通訊電纜只是普通的電力傳輸電纜，沒(méi)有使用抗干擾能力更強(qiáng)的雙絞通訊電纜，并且電纜橋架中的設(shè)備電纜較多，干擾源較多。
針對(duì)以上所述情況對(duì)現(xiàn)場(chǎng)造成的隱患和使用及維護(hù)方面的困擾，我方出具下述改造升級(jí)方案；
核心思想：
1、使筒倉(cāng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)滿足工業(yè)自動(dòng)化的基本要求，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新。
2、筒倉(cāng)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，不與現(xiàn)有的系統(tǒng)共同安裝于一臺(tái)計(jì)算機(jī)之內(nèi)，確保自身的可靠性。
技術(shù)方案原則：
1、科學(xué)性原則：該項(xiàng)目在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、還是軟件開(kāi)發(fā)、硬件設(shè)備選型上，充分考慮產(chǎn)品的先進(jìn)性和以后技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)考慮擴(kuò)展性和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，遵循物盡其用的原則。
2、開(kāi)放性原則：項(xiàng)目改造完成后，數(shù)據(jù)接口充分開(kāi)放，既可以將本項(xiàng)目數(shù)據(jù)提供給其他系統(tǒng)，也可將其它子系統(tǒng)符合接口標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接入本系統(tǒng)。
3、擴(kuò)展性、靈活性原則：考慮到系統(tǒng)的升級(jí)并不是一步到位，故本次升級(jí)必須考慮到將來(lái)的擴(kuò)展性。
4、穩(wěn)定可靠原則：考慮到上位機(jī)的重要性，從設(shè)備選擇策略制定都要考慮長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，運(yùn)用成熟的技術(shù)，可靠的設(shè)備。
5、規(guī)范性原則：在設(shè)備選型、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試中、遵循行業(yè)規(guī)范、給系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理以及升級(jí)帶來(lái)便利。
6、主要性能：包括但不限于通訊故障、設(shè)備故障、異常報(bào)警、運(yùn)行異常報(bào)警等均要得到保留。
方案總述
1、 采集模塊更換為分布式IO進(jìn)行熱電偶數(shù)據(jù)采集
現(xiàn)場(chǎng)使用Siemens公式的Simatic自動(dòng)化產(chǎn)品線的緊湊型IO，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)以太網(wǎng)通過(guò)多年的實(shí)際使用已經(jīng)成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定性易用性排名第一的網(wǎng)絡(luò)形式，我們也將采用由Siemens公司基于工業(yè)以太網(wǎng)的Profinet總線協(xié)議傳輸此系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)?？傮w網(wǎng)絡(luò)將采用節(jié)省網(wǎng)線的環(huán)形結(jié)構(gòu)，具體如下
系統(tǒng)拓?fù)鋱D：
2、上位機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和搭建
配備一臺(tái)基于WINCC Runtime 的上位機(jī)系統(tǒng)，此上位機(jī)通過(guò)光纖和現(xiàn)場(chǎng)的CPU連接，進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)通訊。
具備基本的溫度數(shù)據(jù)顯示功能，趨勢(shì)顯示功能、同時(shí)我們還將為您提供傳感器故障報(bào)警，溫度異常報(bào)警，報(bào)警均會(huì)通過(guò)上位機(jī)的音頻進(jìn)行聲音提醒。
同時(shí)還有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的驗(yàn)證機(jī)制，一旦與現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生連接斷開(kāi)情況，同樣也將進(jìn)行報(bào)警。
數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，數(shù)據(jù)通過(guò)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)存放在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)，可以通過(guò)趨勢(shì)界面進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)圖查看。
同時(shí)還將每小時(shí)記錄所有筒倉(cāng)的溫度數(shù)據(jù)，形成表格視圖的每小記錄。
通過(guò)上述的方案中的采集系統(tǒng)的升級(jí)改造和上位機(jī)系統(tǒng)搭建和開(kāi)發(fā)，此系統(tǒng)將實(shí)時(shí)的顯示所有筒倉(cāng)熱電偶的真正測(cè)量得到的溫度及上述功能外，同時(shí)我們還會(huì)對(duì)溫度預(yù)警功能進(jìn)行開(kāi)發(fā)，此功能原理為一旦溫度升溫趨勢(shì)出現(xiàn)將提前進(jìn)行預(yù)警，在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在異常升溫時(shí)就進(jìn)行提前預(yù)警，在一定程度上避免自燃的繼續(xù)擴(kuò)散。
升級(jí)改造后的優(yōu)點(diǎn)：
1、 溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，系統(tǒng)所顯示溫度即實(shí)際溫度
2、 預(yù)警系統(tǒng)可進(jìn)行升溫趨勢(shì)的異常預(yù)警，不單純是溫度超上限報(bào)警，可以在一定程度上提前預(yù)知自燃是否發(fā)生。
3、 可靠性提升，使用了Siemens的可靠產(chǎn)品以及可靠的通訊協(xié)議，極大的提升了整套溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。
同時(shí)升級(jí)改造后的缺點(diǎn)也提前告知貴方：
1、 備品備件的費(fèi)用增加，使用了新的產(chǎn)品后需要有對(duì)應(yīng)的備品備件費(fèi)用產(chǎn)生
2、 自動(dòng)化技術(shù)人員的技術(shù)要求較之前更高，針對(duì)此點(diǎn)內(nèi)容，我方將開(kāi)發(fā)一套不需要進(jìn)入底層僅僅在上位機(jī)上可更改熱電偶傳入通道的功能，無(wú)需下裝軟件，極大的方便技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)人員，降低維護(hù)工作量。