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【获奖报告】InduSoft Web Studio v7.1在燃气发电机组监控系统中的应用

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发表于:2015/5/7 10:23:54
#0楼
在传统的燃气发电站,机组监控系统一般都是针对单台机组进行监控,而且机组运行数据不能实现远程传输。针对此问题,设计了一种可同时监控四台燃气发电机的监控系统,该系统是基于InduSoft Web Studio v7.1组态软件开发的,并且通过运行实验验证了系统的稳定性。中央监控系统可实现同时监控四台机组运行,系统通过与ECU通信,能将现场运行的实时数据进行数据远传,试验期间,中央监控系统运行稳定、可靠。
关键词  燃气发电站;燃气发电机组;中央监控系统;InduSoft Web Studio v7.1
一. 应用简介
公司介绍:胜利油田胜利动力机械集团有限公司,主要从事燃气发电机组研发、制造、销售。
随着自动化燃气发电机组数量不断地增加,机组监控系统在机组稳定运行中的作用显得极为重要。发电机组监控系统是一种以计算机为核心,通过通信的方式读取下位机数据的监控软件。利用发电机组监控系统,主要实现了发电机组数据在线显示、历史数据存储和机组在线操控等。常规设计的远程监控系统通常只针对单台机组或者两台机组进行监控,这种监控系统通常需要更多的监控人员去操控,因为当出现例如气源浓度波动等一些突发状况时,每台监控系统都需要一名监控人员去应对这种突发事件。
本文所论述的中央监控系统可同时监控四台发电机组,很大程度的缩减了机组监控人员。同时,为了防止机组数据丢失和管理各电站机组,中央监控系统采用远程转储技术与冗余设计将机组运行的实时数据进行远程传输和存储,并以网页浏览的方式对机组运行数据进行在线发布。
二.应用说明
中央监控系统主要由计算机系统、UPS电源、交换机以及服务器系统组成。系统以InduSoft Web Studio v7.1组态软件为平台进行开发,利用组态软件与负责采集机组数据的ECU进行通信,读取各机组的数据。服务器系统与计算机系统经过Ethernet连接,以ODBC为平台,将机组数据转储至数据库服务器,由服务器系统对机组数据进行统一管理。
中央监控单元属于客户机部分,它通过TCP/IP通信,读取四台机组ECU采集的机组数据。中央监控单元设计主要涉及了人机交互的界面设计、时序程序编写和交互接口建立。中央监控系统方案如图1:
附件 1.jpg
附件 2.jpg
附件 3.jpg
附件 4.jpg
中央监控单元设计
中央监控单元属于客户机部分,它通过TCP/IP通信,读取四台机组ECU采集的机组数据。中央监控单元设计主要涉及了人机交互的界面设计、时序程序编写和交互接口建立。
3.1 人机交互界面设计
人机交互界面主要用于实时在线显示现场机组运行参数,远程操控机组功率,燃气开度以及机组启停和市电断路器柜,同时具有在线查询历史数据以及在线记录查询机组事件等功能。本次设计的人机交互界面主要包括了机组总监控、单台机组监控、单台机组历史数据查询、单台机组参数设置、单台机组事件记录、机组报警记录和用户管理等。人机交互界面结构图如图5:
附件 5.jpg
以单台机组监控为例,交互界面如图6、图7所示。界面设计主要涵盖四大部分,菜单栏、机组运行状态栏、机组选择栏和运行参数实时显示部分。菜单栏的按键具有动态提示功能,系统通过判断鼠标是否经过图标来提示按键意义。在运行参数区中,系统对机组的重要参数进行了图表显示,就是将读取的数据转换成柱状图的高度,便于监控人员监控机组。
附件 6.jpg
附件 7.jpg
参数设置界面主要用来进行发电机组空燃比、目标缸温、目标功率、机组保护参数设置。见图8。
附件 8.jpg
3.2 时序程序设计
人机界面稳定运行和画面间的切换必须依托组态的时序程序控制,在程序设计方面,主要将人机界面的时序程序分为用户登录、启停ODBC Router组件、发电机与断路器状态判断和事件记录等。人机界面时序程序流程图如图9所示。但是系统运行用户登录时,必须经过条件判断后才能进入下一步操作,如果程序判断通过后,系统方可执行发电机状态判断、画面切换和事件记录等。
附件 9.jpg
3.3 人机交互系统的接口通信
中央监控系统的下位机是机组控制系统的ECU模块,因此要读取数据,必须选择合适的通信接口。中央监控单元采用了基于Modbus协议的TCP/IP网络通信方式。TCP/IP通信是在物理网上的一组完整的网络协议,其中TCP提供传输层服务,而IP提供网络层服务。因此采用TCP/IP通信具有通信速度快,系统容量大、通信距离长覆盖范围广以及抗干烦扰能力强等特点。在通信测试中,系统与单台ECU通信的通信周期约为30ms左右,因为系统采用的是标准Modbus RTU协议通信,所以针对中央监控系统与四台ECU通信这种情况,系统加入了命令间隔时间,命令间隔时间约为50ms。中央监控系统计算机系统与ECU外围通信连接的网络拓扑图如图10所示:
附件 10.jpg
3.4服务器系统设计
为了防止人机交互系统保存的数据丢失,有效的管理电站,中央监控系统加入了冗余设计,即在远端加入数据库服务器和web服务器。数据库服务器建立的关系数据库SQL2008用来存储来自人机交互系统的数据,通过数据库系统,系统可完成电站管理、用户管理和数据管理等。通过条件触发,人机交互系统的ODBC Router将机组数据转储至数据库系统指定表,然后利用数据库语言管理转储数据,触发周期设定为1s,服务器系统方案结构图如图11所示。同时系统使用web发布功能,用户可以通过因特网监控管理电站机组运行。
附件 11.jpg
4  结论
采用中央监控系统可同时监控四台燃气发电机组的运行状况,并且通过以太网,实现将机组的运行数据实时远程转储至上位机数据库,然后进行在线发布。在场地运行实验中,中央监控单元运行稳定、可靠。结果表明:中央监控系统运行稳定安全,数据通信周期一般在1s以内,可同时监控四台燃气发电机组,并且能够通过人机界面上的软操作面板控制机组燃气进气量、空气进气量和功率大小等。同时利用中央监控系统可对所监控的机组运行数据进行大容量存储和定期删除,存储期间不影响系统运行速度。
Indusoft软件个人认为优点有以下几个方面:
1. 能够在原有的上位机监控程序基础上快速发布为网页供浏览器或手机远程监控;
2. 数据变量可以在excel表格中编辑,然后导入到项目中去,方便快捷;
3. 支持的数据库种类较多;
4. 支持OPC协议,不知这些功能是否需要另外增加软件购买费用;
5. 多国语言转换也比较有用;
6. 软件直接支持泓格产品的DCON协议,本人曾使用泓格PAC WP8847、I-7000系列产品,泓格产品性价比较高,并且WP8847功能强大,自带VGA接口,配合I-7000系列模块,可以搭建大型分布式监控系统。

体验者:田友刚       **油田**动力机械集团有限公司

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