李良民 雷宇霆

摘要 高背壓高溫條件下的水射流在煤氣化水激冷技術(shù)方面有著重要應(yīng)用。利用FameView監(jiān)控射流過(guò)程并高效處理現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，為深入研究射流提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

【關(guān)鍵詞】射流 高溫高壓 FameView 數(shù)據(jù)采集

第三代煤氣化技術(shù)由于其性能穩(wěn)定、效率高等優(yōu)點(diǎn)得到了推廣應(yīng)用。水激冷技術(shù)由于快速、低成本、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)成為改善高壓干煤粉氣流床煤氣化上行合成氣激冷技術(shù)的首選。高背壓下高溫水射流形態(tài)對(duì)于實(shí)際的激冷應(yīng)用有重要的價(jià)值。由于水射流形態(tài)受溫度、流量、壓力等參數(shù)的影響，因此開展高背壓下高溫水射流的相關(guān)方面的研究具有重要意義。FameView與下位機(jī)通信穩(wěn)定、數(shù)據(jù)處理穩(wěn)定可靠、人機(jī)交互界面友好，在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控部分起到關(guān)鍵作用。

1 組態(tài)軟件FameView介紹

組態(tài)概念源于英文configuration，意為用軟件對(duì)計(jì)算機(jī)及各種軟件資源進(jìn)行配置，使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，達(dá)到自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)、滿足使用者要求的目的。組態(tài)軟件以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，為實(shí)施數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)控制提供基礎(chǔ)平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境。北京杰控公司的FameView與PLC等產(chǎn)品通信快速穩(wěn)定且不需其他第三方軟件，實(shí)踐證明其適用于大中型項(xiàng)目。

FameView組態(tài)軟件是基于WindowsNT、Windows 2000/XP操作平臺(tái)的純32位多任務(wù)系統(tǒng)軟件。該軟件除提供通信、運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、畫面、各種報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)查詢、腳本編程等功能外，還專門設(shè)計(jì)了設(shè)備數(shù)據(jù)表，方便對(duì)數(shù)據(jù)批量處理，并行處理多個(gè)通信設(shè)備。

2 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介

整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由供水系統(tǒng)、高壓生成系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)四部分組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由渦輪流量變送器、壓力變送器、溫度變送器等變送器及相應(yīng)傳感器組成。傳感器與變送器采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并且變送為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸入至AOC500型智能多通道高速數(shù)據(jù)采集器中。該數(shù)據(jù)采集器將相應(yīng)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)量程的模擬量，并將采集數(shù)據(jù)通過(guò)RS428轉(zhuǎn)RS232通信隔離接口上傳至上位機(jī)的FameView中作處理。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)實(shí)現(xiàn)

3.1 驅(qū)動(dòng)安裝

FameView軟件本身集成了西門子、ABB、三菱等公司PLC、智能儀表、工控產(chǎn)品等的驅(qū)動(dòng)程序，只需要選擇安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序即可。這里與多通道數(shù)據(jù)采集器之間使用是Modbus通信協(xié)議下的RTU協(xié)議。

3.2 設(shè)備數(shù)據(jù)表

FameView的設(shè)備數(shù)據(jù)表作為I/O緩沖區(qū)，存放外部設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，可以批量對(duì)外部數(shù)據(jù)讀寫，通信速度快。對(duì)下位機(jī)中數(shù)據(jù)的讀取采用了DB數(shù)據(jù)塊的形式。

FameView提供了2000個(gè)設(shè)備號(hào)，其中Dl單元被系統(tǒng)本身占有，可做中間量和設(shè)備仿真使用，不能被其他驅(qū)動(dòng)程序使用。

在FameView中的“設(shè)備通訊”功能中的設(shè)備數(shù)據(jù)表下完成驅(qū)動(dòng)協(xié)議選擇、通訊數(shù)據(jù)設(shè)置等的配置。待軟件正式運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)程序會(huì)不斷從D2設(shè)備單元進(jìn)行設(shè)備掃描完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新。

3.3 運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)置

運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)是面向?qū)ο蟮?、可組態(tài)的、結(jié)構(gòu)化的實(shí)時(shí)更新的內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)，提供高效的組態(tài)和數(shù)據(jù)查找的方法，最大支持50萬(wàn)點(diǎn)的變量規(guī)模。系統(tǒng)所用到的各種變量和功能均依靠運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)定義。依據(jù)實(shí)際的開發(fā)需求，這里共用到7個(gè)模擬只讀變量AI，7個(gè)存檔變量DOC將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)，1個(gè)計(jì)算功能CA計(jì)算流量泵流量差值，1個(gè)內(nèi)部模擬變量VA。

在運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中建立的AI變量可以設(shè)置對(duì)應(yīng)的來(lái)源單元、單元中數(shù)據(jù)的處理方式、數(shù)據(jù)的最值等。這里對(duì)數(shù)據(jù)的處理采用處理浮點(diǎn)數(shù)的y= R4（x22，x21，x12，xll）的方式。

3.4 主畫面制作

畫面是上位監(jiān)控軟件的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控的重要人機(jī)交互界面。FameView通過(guò)自帶的工具箱和組件箱提供了畫面制作的便捷方式和豐富的素材，也可以自定義圖形。使用組件箱中提供的“文本變量”、“曲線顯示”、“數(shù)據(jù)庫(kù)”、“命令按鈕”、“畫面控件”等功能來(lái)制作主監(jiān)控畫面和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印等功能的次級(jí)畫面。利用按鈕控件在執(zhí)行任務(wù)時(shí)包含有畫面切換的功能，在主畫面和次級(jí)畫面中使用按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)畫面間的切換。

實(shí)驗(yàn)中的壓力容器設(shè)計(jì)最大壓力為5Mpa，為了避免意外操作所帶來(lái)的容器內(nèi)部壓力過(guò)大的問題，特在外殼壓力旁使用了預(yù)警的信號(hào)燈。利用該對(duì)象動(dòng)態(tài)屬性中的閃爍功能來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)警。當(dāng)模擬變量AI.P02的值大于等于4 5的時(shí)候，該燈就不斷閃爍。

3.5 歷史數(shù)據(jù)查詢與數(shù)據(jù)導(dǎo)出

次級(jí)監(jiān)控畫面用于完成外殼壓力、進(jìn)水壓力、進(jìn)氣壓力、水流量、氣流量采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線顯現(xiàn)、歷史數(shù)據(jù)曲線顯示的功能。為方便對(duì)歷史數(shù)據(jù)做深入細(xì)致的分析，我們需要將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel中。

在該畫面中添加了組件箱中數(shù)據(jù)庫(kù)中的“數(shù)據(jù)查詢控件”，設(shè)置用戶數(shù)據(jù)源為FameViewUserData source，選擇預(yù)先設(shè)置好的報(bào)表文件中的報(bào)表格式，添加需要顯示的數(shù)據(jù)字段及相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，運(yùn)行時(shí)可以獲得選擇時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。為將查詢數(shù)據(jù)導(dǎo)出至Excel中，在次級(jí)監(jiān)控畫面中再添加普通按鈕，讓按鈕的執(zhí)行功能為FameView的FB系統(tǒng)功能中的Excel功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

高背壓高溫環(huán)境下的的射流實(shí)驗(yàn)臺(tái)架使用FameView作為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)了高效可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、易于操作的集成了數(shù)據(jù)高速采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)查詢與分析等功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中效果良好，為射流研究提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

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