此技術(shù)方案的詳細描述是針對貴方現(xiàn)場的儲煤筒倉下部的溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)的升級改造項目的技術(shù)實現(xiàn)的方案。主要內(nèi)容為目前系統(tǒng)的基本構(gòu)成和缺陷、升級改造方案的基本構(gòu)成和優(yōu)缺點。
一、改造前系統(tǒng)現(xiàn)狀
通過我方的實地勘測，已知情況如下：目前的筒倉總計10個，為單排5個，并排2排排列。每個筒倉靠近底部，離筒倉下基礎(chǔ)地面距離約5m處安裝有6個熱電偶。每個筒倉的6個熱電偶的線均連接至附近承重柱電氣箱內(nèi)，電氣箱內(nèi)安裝有采集模塊，共計10個電氣箱10個采集模塊。采集模塊具備電動勢/微電壓信號的測量功能，并且集成MODBUS RTU從站功能，采集的所有熱電偶的信號均作為MODBUS RTU從站的數(shù)據(jù)向主站傳輸。
在原運站操作室內(nèi)安裝有一臺工控機，工控機上安裝有亞控科技發(fā)行的組態(tài)王6.53，此工控機安裝有RS232串口。由于MODBUS RTU接口形式與RS232不兼容，此處還配備了一塊RS232轉(zhuǎn)RS485的轉(zhuǎn)換模塊。目前的上位機系統(tǒng)通過組態(tài)王自帶MODBUS RTU的驅(qū)動，向工控機的RS232接口發(fā)送MODBUS從站輪詢命令，此命令通過轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)成RS485接口形式向現(xiàn)場發(fā)送?，F(xiàn)場的采集模塊接收到此命令后向此命令的發(fā)送者回復相應的數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)經(jīng)過組態(tài)王內(nèi)編寫的一段數(shù)據(jù)計算腳本顯示在工控機界面上。
二、 改造前系統(tǒng)存在的問題
1、 數(shù)據(jù)異常后無法提示：由于原始數(shù)據(jù)為標準的MODBUS的16進制數(shù)據(jù)，需要通過上位機的公式進行轉(zhuǎn)換，此系統(tǒng)在顯示經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)后不會顯示斷開鏈接的狀態(tài)，若現(xiàn)場設(shè)備已經(jīng)和上位機斷開鏈接，仍舊會顯示之前溫度數(shù)據(jù)，容易造成筒倉已經(jīng)高溫而操作員無法得知的情況。
2、 數(shù)據(jù)的滯后性：由于MOSBUS RTU使用了輪詢機制，現(xiàn)場的從站數(shù)量達到了10個，每一個溫度數(shù)據(jù)的刷新均是在進行了一輪輪詢之后獲得的數(shù)據(jù)，再通過3s觸發(fā)一次的公式計算進行顯示。相對于一套成熟的上位機系統(tǒng)滯后性較大。
3、 報警機制缺失：經(jīng)過我方和現(xiàn)場操作人員的溝通得知，此系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)測筒倉內(nèi)的物料是否超溫，以此判斷筒倉內(nèi)物料是否已經(jīng)自燃。由此可見此溫度數(shù)據(jù)較為重要，但是在監(jiān)測到溫度超高時無法主動提示操作人員。
4、 數(shù)據(jù)通訊不穩(wěn)定：由于RS485通訊本身為半雙工總線形式，且MODBUS RTU的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的還原算法較為簡單。在工業(yè)現(xiàn)場使用時靠干擾能力差，傳輸速度慢的缺點較為突出。經(jīng)過我方對現(xiàn)場的實際勘測還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場使用的通訊電纜只是普通的電力傳輸電纜，沒有使用抗干擾能力更強的雙絞通訊電纜，并且電纜橋架中的設(shè)備電纜較多，干擾源較多。
針對以上所述情況對現(xiàn)場造成的隱患和使用及維護方面的困擾，我方出具下述改造升級方案；
核心思想：
1、使筒倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)滿足工業(yè)自動化的基本要求，實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)實時刷新。
2、筒倉溫度監(jiān)測系統(tǒng)使用獨立的計算機，不與現(xiàn)有的系統(tǒng)共同安裝于一臺計算機之內(nèi)，確保自身的可靠性。
技術(shù)方案原則：
1、科學性原則：該項目在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、還是軟件開發(fā)、硬件設(shè)備選型上，充分考慮產(chǎn)品的先進性和以后技術(shù)發(fā)展的趨勢，同時考慮擴展性和技術(shù)發(fā)展趨勢，遵循物盡其用的原則。
2、開放性原則：項目改造完成后，數(shù)據(jù)接口充分開放，既可以將本項目數(shù)據(jù)提供給其他系統(tǒng)，也可將其它子系統(tǒng)符合接口標準的數(shù)據(jù)接入本系統(tǒng)。
3、擴展性、靈活性原則：考慮到系統(tǒng)的升級并不是一步到位，故本次升級必須考慮到將來的擴展性。
4、穩(wěn)定可靠原則：考慮到上位機的重要性，從設(shè)備選擇策略制定都要考慮長期運行的可靠性，運用成熟的技術(shù)，可靠的設(shè)備。
5、規(guī)范性原則：在設(shè)備選型、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試中、遵循行業(yè)規(guī)范、給系統(tǒng)運行、維護、管理以及升級帶來便利。
6、主要性能：包括但不限于通訊故障、設(shè)備故障、異常報警、運行異常報警等均要得到保留。
方案總述
1、 采集模塊更換為分布式IO進行熱電偶數(shù)據(jù)采集
現(xiàn)場使用Siemens公式的Simatic自動化產(chǎn)品線的緊湊型IO，通過工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)以太網(wǎng)通過多年的實際使用已經(jīng)成為工業(yè)現(xiàn)場穩(wěn)定性易用性排名第一的網(wǎng)絡(luò)形式，我們也將采用由Siemens公司基于工業(yè)以太網(wǎng)的Profinet總線協(xié)議傳輸此系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)?？傮w網(wǎng)絡(luò)將采用節(jié)省網(wǎng)線的環(huán)形結(jié)構(gòu)，具體如下
系統(tǒng)拓撲圖：
2、上位機系統(tǒng)的開發(fā)和搭建
配備一臺基于WINCC Runtime 的上位機系統(tǒng)，此上位機通過光纖和現(xiàn)場的CPU連接，進行高速的數(shù)據(jù)通訊。
具備基本的溫度數(shù)據(jù)顯示功能，趨勢顯示功能、同時我們還將為您提供傳感器故障報警，溫度異常報警，報警均會通過上位機的音頻進行聲音提醒。
同時還有對現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的驗證機制，一旦與現(xiàn)場發(fā)生連接斷開情況，同樣也將進行報警。
數(shù)據(jù)的存儲功能，數(shù)據(jù)通過SQL數(shù)據(jù)庫存放在計算機硬盤，可以通過趨勢界面進行歷史數(shù)據(jù)的趨勢圖查看。
同時還將每小時記錄所有筒倉的溫度數(shù)據(jù)，形成表格視圖的每小記錄。
通過上述的方案中的采集系統(tǒng)的升級改造和上位機系統(tǒng)搭建和開發(fā)，此系統(tǒng)將實時的顯示所有筒倉熱電偶的真正測量得到的溫度及上述功能外，同時我們還會對溫度預警功能進行開發(fā)，此功能原理為一旦溫度升溫趨勢出現(xiàn)將提前進行預警，在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在異常升溫時就進行提前預警，在一定程度上避免自燃的繼續(xù)擴散。
升級改造后的優(yōu)點：
1、 溫度數(shù)據(jù)實時傳輸，系統(tǒng)所顯示溫度即實際溫度
2、 預警系統(tǒng)可進行升溫趨勢的異常預警，不單純是溫度超上限報警，可以在一定程度上提前預知自燃是否發(fā)生。
3、 可靠性提升，使用了Siemens的可靠產(chǎn)品以及可靠的通訊協(xié)議，極大的提升了整套溫度監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。
同時升級改造后的缺點也提前告知貴方：
1、 備品備件的費用增加，使用了新的產(chǎn)品后需要有對應的備品備件費用產(chǎn)生
2、 自動化技術(shù)人員的技術(shù)要求較之前更高，針對此點內(nèi)容，我方將開發(fā)一套不需要進入底層僅僅在上位機上可更改熱電偶傳入通道的功能，無需下裝軟件，極大的方便技術(shù)人員和現(xiàn)場人員，降低維護工作量。