力控软件和CAN总线在某焦化厂的应用

 摘要：在对某焦化厂化工产品生产系统的现状及需求进行分析的基础上,设计了基于力控组态软件和CAN总线技术的监控系统方案并进行了工程实施。运行结果表明：该系统可靠、先进、经济。

1. 引言
        监控组态软件是计算机技术和监控技术发展的产物。“组态”的概念是伴随着集散控制系统（distributed control system）的出现才被广大的生产自动化技术人员所熟知的。 监控组态软件是面向监控与数据采集的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方法灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，人机接口是其主要内含。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、开放数据接口对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容。组态软件的主要目的是使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件的源代码，大大缩短了软件开发时间，降低开发成本，而且功能强大，运行可靠。
      现场总线是一种特殊的网络技术。根据IEC1158定义，现场总线是“安装在生产过程区域的现场设备、仪表与控制室内的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络”。同其它网络一样，现场总线的网络系统也具备OSI的若干层协议，从这个意义上讲，它与普通的网络系统具有相同的属性；但现场总线时针对工业现场而开发的网络，因而在工业现场中具有其他网络无法比拟的优点。

2.总体方案设计
2.1 用户需求
      为生产控制人员提供实时数据，在控制室能够直观的观察到各种仪表的技术数据、设备运行状态数据等。生产数据可在控制室进行监视、处理存储、打印、越限报警；监控计算机软件要求图形人机界面。
2.2 总线选择
     CAN总线是由德国Bosch公司推出，并已被ISO国际标准组织定为国际标准。它得到了如Motorola、Intel、Philip、Siemens、NEC等大公司的支持，并已被广泛应用。CAN总线也是最早进入我国的现场总线之一，其应用技术和相关产品都已进入成熟阶段。当通信速率为5kb/s时，无需中继器，传输距离可达10km，完全满足我们在厂区的布线要求。其传输介质为双绞线。可挂接设备数最多为110个，满足厂区采集点数要求。
2.3组态软件选择
     根据客户要求，人机界面要友好，软件功能要强大，以利于后继再开发，我们选了力控软件集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一体，包括动态显示、报警、趋势、控制策略、控制网络通信等组件。提供了一个友好的用户界面，使用户在不需要编写大量代码的情况下便可以生成自己需要的应用软件。

3.系统结构
     工业监测系统由RSM模块、屏蔽双绞线、两台上位机、两台打印机组成。正常工作时两台主上位机独立工作，两台打印机分别连接这两台上位机。当一台主机发生异常时，则从另一台读取数据。而发生异常的主机重新启动后，从另一台主机拷贝数据，使历史数据得以完整。

4.软件设计
4.1界面设计
      力控提供了强大的人机图形编辑功能，有自带的素材库，还有较多范例。我们既用了它的素材库中的图形元件，也用了范例中的图形元件，设计了具有立体感的界面。使用户点击时弹出相应的第二级画面。第二级画面包含管道的连接图以及管道上面的模拟的传感元件，在模拟的传感元件上有铭牌，利用了力控的数据链接控件，可以在铭牌上实时显示现场数据。 同时，当用户点击铭牌时，弹出此采集点的实时曲线画面，控制人员可以监视此曲线的变化。实时曲线画面包括一个多笔曲线、三个历史曲线查看按钮、一个历史报表按钮以及一个返回按钮。三个历史曲线按钮是：20分钟、8小时、24小时曲线。力控提供了用EXCEL输出报表的功能，可以进行报表输出工作。
44.2数据库的设计
     力控得到数据的过程是这样的，先由O/I驱动器从I/O中读入数据并将其传送到驱动器映象表（DIT）的指定地址；然后扫描、报警和控制程序(SAC)从DIT读入数据，进行处理并把它传给过程数据库；内部数据库访问功能从数据库中读取数据并把它传递给要取数据的应用软件。所以，数据库是FIX的核心。画面编辑、报警、曲线显示等等功能都要依靠数据库，数据库设计的好坏也直接关系到各个部分功能的实现。
4.3历史趋势显示
      力控是通过历史定义、历史采集和历史显示三个独立的程序来完成历史趋势显示功能的。在做系统设计时，先在历史定义里定义好所有需要历史记录的采集点；然后使历史采集程序在系统运行时始终运行并将采集来的数据存储在硬盘上；最后，在用户需要观察采集量历史时在历史显示程序中使用相应的画笔将数据以图形形式显示在界面上。
4.4数据备份
  力控提供了历史数据备份的功能，可以根据用户的定义灵活方便地按照规定的要求将数据存储。要使用力控的历史数据，必须要先让力控采集现场的量并存储于硬盘上并通过自己的DDE服务器将历史数据共享给DDE客户程序，本系统采用了EXCEL作为DDE客户程序。

5.结束语
     在该焦化厂化工产品的生产控制系统中，CAN总线技术和力控组态软件得到完美结合，系统运行稳定可靠，抗干扰能力强，操作简单方便，深受用户的欢迎，因而该方案具有实用推广价值。