Wonderware系统软件在矿综合自动化系统中的设计和实现

2016-12-26 11:16刘坤李国娟侯双双
电子技术与软件工程 2016年22期
关键词:综合自动化系统集成监控

刘坤++李国娟++侯双双

摘 要

本文以陕西未来能源化工业有限公司金鸡滩煤矿建设为背景,介绍通过基于云计算平台及Wonderware分布式计算平台构建实时、精确的矿井调度和决策信息化集成数据平台的设计及实现方法。该数据平台提供统一的数据交换平台和协作管理环境,为领导调度层提供直观可靠的生产行为监测及数据分析。文中最后提出的建立统一标准模板开发设计的思路,为以后的开发提供了新方向。实际应用表明,该平台运行稳定,有效提高了煤矿的信息化程度。

【关键词】综合自动化 系统集成 Wonderware 监控

1 绪论

伴随着信息技术的发展和综合系统平台的普及与应用,各行各业的生产系统也向着集控制、监测、网上浏览与一体的分布式控制系统发展。本文以陕西未来能源化工业有限公司金鸡滩煤矿信息化建设为背景,以Wonderware IAS作为开发平台,对全矿安全、生产的主要环节进行实时监测监控,实现全矿井数据采集、生产调度、决策指挥的信息化、科学化,为矿井安全生产、有效预防和及时处理各种突发事故和自然灾害,提供有效手段,为企业信息化的应用和发展奠定基础。

目前该矿已经开发应用了煤矿安全监测系统、生产过程自动化、井下人员定位等,但这些系统均是独立工作。相互之间没有统一的数据采集访问平台,无法相互共享数据信息导致信息化孤岛的产生。为了避免信息化孤岛存在,需要建设一个强大的分布式系统综合管理平台,来实现分布式集中管理建设统一的管理调度平台。

2 系统平台方案

2.1 平台架构

根据金鸡滩煤矿现场实际情况及综合自动化信息平台建设要求,可采用信息集成的方法来进行综合自动化系统的集成,实现数据整合。

数据平台系统架构主要由设备集成端、系统平台服务器端和客户端与应用组成。设备集成端主要把系统服务器端与现场各子系统衔接起来,通过OPC、DDE、Suitelink等接口协议与现场DCS或PLC子系统通信,将数据进行采集提取,整合,传给放置在各子站的缓存服务器上,并传入信息化系统平台中进行相应系统集成开发,最终存入数据库中。系统平台服务器端是系统平台核心,通过建立数据远程传输网络的采集管理及服务系统,将各缓存服务器上来的数据进行归纳整理、分类存储;客户端与应用端通过服务器中获得更多的历史信息以实现过程分析、故障查找、过程改善、事故分析及故障跟踪等任务,并生成多种报表等;系统软件架构如图1所示。

2.2 平台方案

针对新型矿井,各系统数据没有联网的情况,需要对各厂区生产子系统重要数据实现联网,便于统一的调度和管理。通过统一的工业数据传输网络,利用联网软件平台,针对矿井安全生产特殊性进行二次开发,将工业IP网络技术、面向对象技术、分布式计算技术、云计算技术成功应用至矿井生产系统中。对作为核心的软件平台有较高的要求,在数据的采集、存储、运行、部署、查询、开发维护等方面应可靠、安全和高效,主要体现在以下一些方面:

(1)具有强的接入能力,支持数据采集、处理、存储的冗余。

(2)能够以组态图形方式直观显示来自生产现场的实时数据。

(3)支持各种报警条件的定义,能对现场的异常情况及时报警。

(4)提供工业级实时数据库,能够将大容量的历史数据进行长时间存储和多用户并发快速访问。

(5)有完善的多种安全机制并能够实现数据级的安全。

(6)兼容性好,能与兖矿集团安全生产系统无缝集成,无需二次开发。

根据以上要求,对系统平台的网络设计部署如图2所示。

如图2所示,平台系统由多个组件构成,组件各自独立又紧密集成,涵盖数据采集、建模、运算、认证、监控、存储、查询、管理、运维等各个层次的内容,适合多系统、多接口、跨地域的生产监控数据的综合信息集成。

按平台建设需求,通过在云计算数据中心部署不同用途的服务器,完成从现场各厂子系统中的数据采集处理,到应用的组态展示、数据分析与维护。发挥现场信息的综合价值,建立一个稳定、可靠、高性价比的监测监控系统。

3 矿井监测系统的实现

对煤矿各子系统进行监测。首先使用OPCServer、DAServer、FSGateway 或者数据库等方式对矿井中各监测子系统中需要监测的数据点进行采集,传送到工业应用服务器中的开发环境(IDE)中进行测点连接和组态界面开发,然后再通过IAS服务器将系统分布式运行在各工作站上。在调度平台上可以通过各工作站进行实时显示矿井生产状态,同时通过网页发布服务器将实时数据和历史数据发布到办公网站上,供煤矿各级领导通过浏览器方式查看当前现场实时数据、历史数据、曲线和各种报表,实现远程的访问,方便了管理。

3.1 数据采集端与各子系统的通信方式

IAS在数据的采集和管理方面提供了通用的数据访问和管理接口,如Suiltelink、DDE、OPC等,连接PLC、DCS、过程控制器等硬件设备,将现场各子系统数据接口协议转换为IAS的通用数据访问,就可以把数据从现场软件中采集到IAS的软件平台上,从而实现了数据的无缝集成。

由于各子系统厂家上层协议不同,在数据采集方面应充分考虑对多种通信协议的支持。金鸡滩煤矿子系统接入基本分为以下4种:

3.1.1 OPC接口

对于子系统上位机为组态软件,可以对子系统的上位机进行DCOM配置,从而利用子系统软件的OPC服务接入。

3.1.2 DAServer数据包接口

对于采用PLC控制系统的数据采集,使用Wonderware的DAServer驱动包实现接入。

3.1.3 SYMLINK采集

对于一些电力系统专用协议,将电力系统的协议转换成OPC协议,从而实现系统数据接入。

3.1.4 FSGateway数据协议转换

对于提供OPC 服务的系统,我们可以在OPC服务器上安装FSGteway协议转换器来实现数据的通讯。

3.2 Wonderware服务器端 IAS工程的开发

Wonderware开发平台是基于对象设计思想建立的,无论是单个设备还是一条生产线等,都可以定义为一个对象。初步了解金鸡滩项目后,提出开发统一模板模型的想法,并详细规范了测点的命名规则、测点类型以及信息化项目开发规范标准。这样就可以为特定的硬件设备类型开发出标准的组件,然后在这个标准的组件的基础上生成各种设备模板,该模板封装了设备的属性,包括输入/输出、报警、历史、内在逻辑、安全等功能。使用这样的一种模板模型就可以在对象级别对应用的变更进行很好的管理,这样建立模板好处如下:

(1)通过建立标准的模板,避免了对该类设备重复添加属性测点的繁琐工作。

(2)对标准模板做出的属性改变可自动应用到实例中去,实现了变更的自动应用性。

(3)建立的标准模板,可以在多个工程中重复使用,再次实现了在工程间的可重用性。

这样的标准模板对有大量相似设备的系统来说无疑是最佳选择。

3.3 客户端与应用

3.3.1 组态HMI的设计开发

组态界面开发设计采用Wonderware 套件中的Intouch组态软件开发,利用图形工具绘制界面图形,并建立各图形之间的链接,最终实现综合自动化系统界面。

3.3.2 Historian客户端

多种功能的趋势查询、报告和分析套装,可以显示每一个采样点数据实时趋势和历史趋势分析。

3.3.3 生产数据发布系统Web

工业实时数据发布软件InPortal专为工业生产实时监测环境设计开发,通过Internet或Intranet为矿井提供生产现场的实时/历史数据查询分析。

3.4 工业实时数据库服务器

在中心设置工业实时数据库Industrial SQL Server。强有力的关联引擎可以采集来自各现场系统数据。全方位实时获取和存储过程数据,管理所有实时/历史数据的存储和查询。

4 结论

基于Wonderware的煤矿综合自动化系统平台是根据金鸡滩煤矿的实际情况开发设计的,是一个功能强大、模块化、可扩展的分布式集控系统。建立了统一的数据交换标准,实现了一次采集、分级管理、多级应用的统一发布平台。为提高综合调度管理能力,统一生产决策能力,提供了强有力的数据支持。

参考文献

[1]Wonderware公司.软件体系架构及企业信息化培训教程,2015.

[2]Wonderware公司Wonderware FactorySuite Manager用户手册[EB/OL].[2012-06-15]http://www.chinakong.com/download/disp.asp?id=5271.

[3]顾对芳,王为广,李红霞等.基于Wonderware IAS的煤矿综合自动化系统平台的设计和应用[J].工矿自动化,2012(12):16-19.

作者简介

刘坤(1976-),男,山东省东营市人。大学本科学历。现为兖矿集团信息化中心总工程师。

作者单位

兖矿集团信息化中心 山东省济宁市 273500

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