动力与电气工程基于 Intouch 组态软件的电伴热控制系统设计 秦皇岛耀华玻璃钢股份公司河北秦皇岛 066004) 要:针对港口石油运输管线电伴热,采用人机界面组态软件InTouch9.0进行控制系统设计。介绍了上位机控制系统的硬件配置,软件 程开发流程,给出完整的操作员控制画面。投入使用的结果表明, 该系统操作简便、可靠, 提高了电伴热控制效率。

本文介绍Wonderware公司的Intouch 控组态软件在港口石油运输管线电伴热系统中的应用, 阐述了该工程的系统结构 通讯网络配置及Intouch9.0在本系统中 实现 的功能。 系统构成1.1 系统简介 系统由上位机操作及信息管理系统、 带通讯的温控仪表所组成,通过 485 讯电缆实现中控室对现场各温控器的实时监控; 上位与仪表通讯采用modbus 通讯协 所示。整体系统以 设立在监控室的工程师站为中心, 配置两 个操作员站, 基于modbus 通讯协议通过专 485通讯电缆连接分布在石油管线各处 的控制柜, 完成数据的采集及电加热的控 制。同时基于SQL Server 数据库,完成数据 的存储和查询。 1.2 系统设计 系统通过网络状态的检测及采集现场 控制柜内仪表的温度 、状态并加以控制。 系统具有下述功能: 用户登录, 防止 作人员操作;电伴热系统运行后, 并显示各路仪表的温度设定值、测量值 信息;实时显示温度曲线; 历史温度 曲线; 历史数据查询 、报警监测。 根据上 述功能要求设计了监控系统主 界面,大部分工程开发工作在InTouch9.0 WindowMaker完成。 1.2.1 创建工程 在打开 Touch应用管理器界面后,单 击“文件 ”菜单, 选择“新建 系统将会弹出创建新应用程序菜单, 然后点击“完成 这时通过WindowMaker 就可以打开刚 才新建的工程, 并进行其他组态。 1.2.2 访问名配置 访问名是InTouch 和现场设备通讯的 关键参数,InTouch 通过访问名来确定它将 要跟现场哪个设备进行通信。 配置步骤如下:在 InTouch WindowMaker 工作环境下,双击应用程序浏览器中的“访问 名”,打开访问名配置窗口;点击“添加”,打开 添加访问名配置窗口(如图2 所示),此时,新的 访问名设为 dbr;应用程序名为 modbus,主题 名设为NET_1, 选择使用DDE 协议。 1.2.3 建立标记名 标记名是完成与下 位机通信的关键部 它决定了该通信变量的基本类型。本系 统根据设计要求及现场监控设备的数量 共有106个温控仪表,每个仪表分别有测量 、设定值、回差值 、状态等 为每一个输入输出点都建立了标记名, 以便In Touch InTouchWindowMaker 工作环境下, 选择应用程序 浏览器中 的“标记名字典 打开标记名字典(TagName) 输入窗口进行添加标记名。根 据需要选择是否记录数据。 1.2.4 画面组态部分 监控画面是人机交互的重要部分。组态 无线传感器网络的zui大同步误差为线动力与电气工程 23.3s 。行波单跳zui大同步误差为 2.67s 为了节省无线传感器网络的能量损 路两端的无线传感器节点 应用在电力系统中的无线传感器节点同样为 ;(2)行波同步开销非常低,在同步过程在通常情况下不要求同步 各个节点根据中,不占用信道资源;(3)行波同步机制属于 本地时钟记录无线传感器节点的采样数据 基于行波的同步机制与其它同步机制的硬件中断同步实现方式 信息。当电力系统发生线路短路故障时 它对硬件要求不高,能实现全网同步; 线传感器节点通过行波传感器捕捉线路上 应用于电力系统中的无线传感器网络 (4)网络只有在监测到一个事件发生时,才 的行波信号 。当无线传感器节点捕捉到行 和其它常规的无线传感器网络有显著的差 进行同步, 可以有效节省网络的能量损耗。 波信号时, 记录该信号的本地时间 。设节点 由于应用于电力系统中的无线传感器行波同步机制由于是利用电力系统的 因此从拓扑结构上来故障行波信号 所以确定了该方案的应用为该传感器节点的逻辑时间原点 。这样无 形成的无线传感器网络为一个带状分范围很小, 不具有通用性 同时,由于只有 线传感器网络中的各个节点就可以根据各 节点布置的地理区域跨度大。这个明显 事件发生时, 无线传感器网络才同步, 网络 个节点的逻辑时间原点进行时间同步。 的分布特点决定了如果采用传统的同步机 的同步周期很短, 如果需要分析通常情况 当线路发生故障f, 在故障电压 显示不同的时间同步下的数据信息, 只能根据节点的本地时间, 会产生向两端传输的行波信号。线路 算法的性能分析。 节点之间的同步误差会随着系统运行时间 MN 上行波信号形成的网格图如图 所示。在上述的几种同步方案中,RBS 用于多 的增加而增加。 其中s 线路上的无线传感器节跳网络时, 依赖有效的分簇方法, 保证簇之 结语生的行波 形成入射波,行波到达 RBS机制在多跳网络中的误差随跳数的增 加而增加 。TPSN 同步误差不会随节点的 本文在陈述了无线传感器网络的时间同步机制的主要考虑参数 分析了影响时形成反射行波 。同样从故障位置产生的行 加而增加, 但是与跳数距离成正比增长, 间同步的因素后,利用馈线线路发生故障 经过节点w等节点到达 时,TPSN的根节点通常需要 GPS 接收机, 获得准确的时间源。TPSN 算法注意针 时会在线路上产生向线路两端传播的行波这一特点, 提出了利用行波的同步机制, 经过v,u,s等节点到达M 同时会产生反局同步 一次同步需要较大的能量损耗。计了一种新的无线传感器网络时间同步方 LTS算法主要用于同步精度要求不高的全 该时间同步方案能根据图 的接线方式,只有当 PE2 局同步。DMTS 提高了对单向传输延迟的估 够满足配电网馈线故障定位对时间同步性 压大于PE3 的电压, 无线传感器节点才会捕 减少了系统能量开销,但是同步精度比 的要求。 捉到行波传感器的行波信号 。因此可以从 RBS 和TPSN 略有下降 。FTSP 由于增加了对 得到线路MN上的无线传感器节点捕捉 位偏移产生的时间延迟的估计, 比DMTS 到行波信号的时间曲线(时间曲线为网络 更高的同步精度。 的逻辑时间, 零点位置行波信号产生时间) 行波同步机制相对于其它的常规的同 由此可以得到当线路MN 步机制来说,具有以下优势:(1)可以实现大 内发生故障时, 线路MN 上的任意两个无线 范围的高精度的全网同步 。在上述几种同 传感器节点的zui大同步误差为: 步方案中, 如果基于相同的实验环境, 同步 (3-1)当故障发生在线路MN 外侧时, 由于 精度具有以下关系:TPSN>FTSP>RB DMTS>mini-sync>LTS[53 单跳同步误差为16.9s 上接128 画面的步骤是:在InTouchWindowMaker 单击“文件”菜单,选择“新建窗口”, 打开“窗 口属性”窗口, 输入窗口名称, 定制窗口的其 他属性。这些工作完成后, 即可以绘制图形。 即为在前面的步骤完成之后根据系统的控制要求设计的监控系统主界面 。但是 必须对InTouch的通信软件进行配置。 1.2.5 数据库设置 InTouchWindowMaker 下单击 SQL 访问管理器 建立ODBC 数据源 通过设置SQLConnect() 、SQLInsert()函 可以使得程序启动时连接Microsoft SQL Server, 程序运行时执行数据插入到 SQL Server 2000 数据库中, 为报表查询 提供数据依据。 1.2.6 趋势配置 本系统中操作界面中 的实时和历史趋 势均由 intouch9.0 自带的 16 笔趋势图来 通过向导\趋势选择 16 笔趋势及完成 结语本系统应用组态软件InTouch9.0 设计 了港口石油运输管线电加热系统, 该系统 已在秦皇岛港务局实践运行 。在调试过程 通过分网控制、降低通信速率等方法 、信号读取时间过长等问题。目前运行 结果表明, 该系统稳定可靠, *系统 的设计要求, 操作界面简单, 操作方便, 统扩展性好,操作人员可以便捷地掌握电 伴热系统的运行情况。