余 鋒 謝 凡

（1.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430080；2.武鋼股份能源動力總廠 湖北 武漢：430080）

1 問題的提出

CO監(jiān)測設(shè)備廣泛用于具有煤氣介質(zhì)的工礦企業(yè)，對煤氣泄漏及監(jiān)測設(shè)備運行狀況進行監(jiān)控，確保安全生產(chǎn)。老式的CO監(jiān)測設(shè)備采用監(jiān)控人員現(xiàn)場記錄、逐級上報的方式，在緊急情況下影響應(yīng)急救援速度和設(shè)備缺陷隱患的及時處理；現(xiàn)場工作人員責(zé)任心也是造成監(jiān)測失控的重要原因。因而，新型的CO檢測系統(tǒng)都采用分散布置，集中監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)一體化管理模式，其特點在于數(shù)據(jù)能自動采集、集中存儲、信息共享，趨勢分析，自動預(yù)警，各管理部門能及時動態(tài)掌握每一監(jiān)控點設(shè)備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)安全隱患預(yù)警的雙保險，大大提高了安全預(yù)防等級。

某企業(yè)現(xiàn)仍有100多套老式CO監(jiān)測系統(tǒng)，由于系統(tǒng)建設(shè)的投產(chǎn)時期不同，造成產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家不同，型號規(guī)格不一，系統(tǒng)的工作平臺也不一樣（有DOS和WINDOWS等不同操作系統(tǒng)平臺），監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲、顯示的方式有較大差異；特別是產(chǎn)品的設(shè)計基于單機運行、分散管理的模式，因此，難以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中監(jiān)控與管理，存在一定的安全隱患。針對該企業(yè)CO監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀，提出網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控實施方案，并進行選點試驗獲得預(yù)期效果，為同類設(shè)備的升級改造提供借鑒和參考。

2 現(xiàn)狀分析與方案設(shè)計

2.1 現(xiàn)狀分析

2.1.1 CO監(jiān)測系統(tǒng)的組成

通過調(diào)研、查閱有關(guān)資料并深入設(shè)備現(xiàn)場等方式，了解到該企業(yè)CO監(jiān)測設(shè)備為德國西門子公司和美國霍尼韋爾公司產(chǎn)品。CO監(jiān)測系統(tǒng)的組成見圖1所示。

圖1 CO監(jiān)測系統(tǒng)的組成

2.1.2 西門子和霍尼韋爾CO監(jiān)控系統(tǒng)的比較

從系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)工作原理來講基本相同，但從提供的數(shù)據(jù)接口而言有較大差異，主要體現(xiàn)在：西門子系統(tǒng)采用PLC控制器提供通用的RS485串口，該串口可直接與計算機串口相接，能非常容易地通過多種方式提取PLC采集處理的的數(shù)據(jù)，西門子提供S7和WINCC軟件，提供對PLC的控制和數(shù)據(jù)通訊，并支持與大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫SQL Server的通訊；而霍尼韋爾監(jiān)控系統(tǒng)提供專用的數(shù)據(jù)接口，從該接口中提取數(shù)據(jù)需購置霍尼韋爾公司提供的專用數(shù)據(jù)接口模塊，且費用昂貴，并且必須消化熟悉該專用數(shù)據(jù)接口模塊的通訊規(guī)則，技術(shù)難度較大，通用性差。

2.2 方案設(shè)計

基于以上分析比較，關(guān)鍵在于如何從原系統(tǒng)中提取監(jiān)測數(shù)據(jù)，為此，提出以下三種方案。

2.2.1 方案一

直接從傳感器輸出端接前置信號調(diào)理放大器和A／D數(shù)據(jù)采集卡，通過A／D數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)角爸糜嬎銠C系統(tǒng)進行存儲，并通過計算機網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行集中存儲和管理。方案一的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見圖2所示。

圖2 方案一的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

該方案的優(yōu)點在于適應(yīng)于不同產(chǎn)品的CO監(jiān)測系統(tǒng)；缺點在于投資較大，現(xiàn)場部署工作量大，需編制數(shù)據(jù)采集及通訊管理軟件，實施周期長等。

2.2.2 方案二

直接從原CO檢測系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，即通過CO監(jiān)測系統(tǒng)廠商提供的數(shù)據(jù)接口和通訊模塊直接從原系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)到前置計算機系統(tǒng)，并通過計算機網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行集中存儲和管理。方案二的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見圖3所示。

圖3 方案二的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

該方案的優(yōu)點在于現(xiàn)場實施簡單容易、工作量小，特別是對于西門子系統(tǒng)由于其提供通用的RS485串口及大家熟悉的S7和WINCC軟件，實施成本較低；但對于霍尼韋爾系統(tǒng)由于需購置專用數(shù)據(jù)接口模塊，費用昂貴，成本較大。

2.2.3 方案三

根據(jù)不同的CO監(jiān)測系統(tǒng)采用不同的實施方案。對于西門子系統(tǒng)采用直接從原CO監(jiān)測系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)的方式。對于霍尼韋爾系統(tǒng)采用方案一。這種方案最經(jīng)濟。

3 方案實施

采用方案三選點實施。

從該企業(yè)某加壓站霍尼韋爾原CO監(jiān)測系統(tǒng)中選擇16個監(jiān)測點，從CO測量傳感器中提取監(jiān)測信號，通過獨立的信號采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集后，再由前置工控機的通訊管理軟件將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保存。

從該企業(yè)某加壓站西門子CO監(jiān)測系統(tǒng)中選擇5個監(jiān)測點，通過一根電纜（10M）將PLC的RS485輸出端口直接與前置工控機的串口相接，PLC采集并處理的數(shù)據(jù)通過該電纜傳輸?shù)角爸霉た貦C的串口，通過WINCC軟件實現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)通訊，并將獲取的數(shù)據(jù)緩存在SQL server 2000中，前置工控機通過Wisco交換機與計算機網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，通過前置工控機上自行開發(fā)的通訊軟件將SQL server 2000中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保存。

試驗結(jié)果表明：能正確從兩種不同產(chǎn)品的CO監(jiān)測系統(tǒng)中提取監(jiān)測數(shù)據(jù)并上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集中存儲與管理。網(wǎng)絡(luò)中的計算機終端通過“CO監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控管理軟件”實時動態(tài)顯示最新監(jiān)控數(shù)據(jù)并查詢歷史數(shù)據(jù)。整個系統(tǒng)部署不影響原系統(tǒng)的正常運行。

4 CO監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一體化監(jiān)控管理軟件的功能模塊

數(shù)據(jù)傳輸及通訊模塊：運行在前置工控機端，實現(xiàn)將本地提取的數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器傳輸。

實時監(jiān)控顯示模塊：動態(tài)顯示測點當(dāng)前數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)，當(dāng)測試的數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的警戒閥值時報警或閃爍提示。實時監(jiān)控顯示模塊的操作界面見圖4所示。

圖4 實時監(jiān)控顯示模塊的操作界面

歷史數(shù)據(jù)查詢模塊：按測點編號、時段等條件進行歷史數(shù)據(jù)查詢并顯示查詢結(jié)果。歷史數(shù)據(jù)查詢模塊的操作界面見圖5所示。

圖5 歷史數(shù)據(jù)查詢模塊的操作界面

測點趨勢分析模塊：按測點編號、時段等條件進行歷史數(shù)據(jù)查詢并圖形顯示發(fā)展趨勢。測點趨勢分析模塊的操作界面見圖6所示。

圖6 測點趨勢分析模塊的操作界面

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護模塊：進行測點信息、測點警戒閥值的設(shè)置等。

5 結(jié) 論

實現(xiàn)基于單機運行、分散管理模式的CO監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化集中監(jiān)控，關(guān)鍵在于在不影響原系統(tǒng)正常工作的前提下，能正確從原系統(tǒng)中提取監(jiān)測數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上存儲。由于不同廠商所提供的產(chǎn)品的差異性，應(yīng)采用不同的實施方案，實現(xiàn)設(shè)備升級改造的經(jīng)濟效益最大化。

［1］柴瑞娟.西門子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京：機械工業(yè)出版社.

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［4］（美）尼爾森著，Microsoft SQL Server 2000寶典［M］.劉瑞等譯.北京：中國鐵道出版社.

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