1．系統(tǒng)分析

　　大型煉油廠是加工工藝齊全，生產(chǎn)規(guī)模大的燃料—化工原料型企業(yè)，其許多生產(chǎn)裝置由于應(yīng)用了DCS，自動(dòng)化水平很高，并且各裝置的工程數(shù)據(jù)已納入全廠的CIMS系統(tǒng)。但是水、電、氣、暖等公用工程數(shù)據(jù)以及罐區(qū)數(shù)據(jù)、進(jìn)出廠數(shù)據(jù)卻是獨(dú)立的，仍靠統(tǒng)計(jì)人員匯總，不適應(yīng)現(xiàn)代化管理的要求。為了準(zhǔn)確且迅速地掌握并利用全廠信息，對(duì)生產(chǎn)狀況進(jìn)行有效的統(tǒng)籌平衡管理，優(yōu)化資源配置，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，有必要建立“煉油廠全廠公用工程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”將相對(duì)分散的數(shù)據(jù)先集中到計(jì)量中心，搞好物料平衡，再通過(guò)光纖進(jìn)入全廠CIMS系統(tǒng)。

　　該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)屬第一期工程，先將三個(gè)罐區(qū)的進(jìn)出廠計(jì)量數(shù)據(jù)采集并集中到計(jì)量中心。本系統(tǒng)采用星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，上位機(jī)安裝在煉油廠計(jì)量中心，下位機(jī)分別安裝在甲、乙、丙三個(gè)罐區(qū)，與罐區(qū)內(nèi)的質(zhì)量流量計(jì)相連。上位機(jī)采有研華工業(yè)PC機(jī)并配有大屏幕監(jiān)視器和打印機(jī)，下位機(jī)采用HMITECH嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)，主機(jī)與下位機(jī)之間可以采用調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，利用公用電話通訊網(wǎng)、油網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

　　本系統(tǒng)軟件由上位機(jī)系統(tǒng)工程和下位機(jī)系統(tǒng)工程兩大部分組成，均采用HMIBuilder組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)。具有界面友好、實(shí)時(shí)性好、人工干預(yù)少、使用簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)。全部軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化方法，每一個(gè)模塊完成某一功能，遵循并符合現(xiàn)代軟件設(shè)計(jì)原則。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如上圖所示

2．上位機(jī)系統(tǒng)

　　上位機(jī)主機(jī)采用研華工業(yè)PC機(jī)，并配備有打印機(jī)和大屏幕監(jiān)視器。上位機(jī)系統(tǒng)工程的主要功能是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，以及將下位機(jī)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，包括存入數(shù)據(jù)庫(kù)、進(jìn)行流圖顯示、歷史趨勢(shì)圖和棒形圖還有數(shù)據(jù)表的顯示及各種要求的報(bào)表打印輸出。為完成以上功能，上位機(jī)系統(tǒng)工程采用HMIBuilder組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)以下六大模塊，結(jié)構(gòu)清晰。

　　(1)系統(tǒng)運(yùn)行配置模塊：主要用于完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各子功能的控制及調(diào)度。

　　(2)畫(huà)圖流程顯示模塊：主要完成各個(gè)工作界面的工藝流程圖和相應(yīng)參數(shù)變化情況的顯示。為了直觀地反應(yīng)全廠各生產(chǎn)裝置及工藝點(diǎn)的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，使管理人員對(duì)各種狀態(tài)及信息做到一目了然，特別設(shè)計(jì)了流程圖顯示及其相應(yīng)功能模塊。對(duì)各罐區(qū)按照實(shí)際工藝要求顯示其流程圖及相應(yīng)的參數(shù)變化情況。在每一流程圖的右上方列出了與之相對(duì)應(yīng)的重要參數(shù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)，從而使得顯示更加直觀、信息掌握更加準(zhǔn)確簡(jiǎn)便。

　　(3)歷史趨勢(shì)及棒形圖顯示：實(shí)現(xiàn)歷史生產(chǎn)狀況的趨勢(shì)再現(xiàn)和與之對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的棒形圖及數(shù)據(jù)表格顯示。通過(guò)歷史趨勢(shì)圖的顯示可以對(duì)生產(chǎn)狀況有一個(gè)縱向的全面了解。在歷史趨勢(shì)的顯示中，為了適應(yīng)不同的要求，設(shè)計(jì)了按天顯示和按月顯示，以便更全面準(zhǔn)確地了解歷史生產(chǎn)狀況。在顯示過(guò)程中，還增加了對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)上的棒圖及數(shù)據(jù)表格顯示，為用戶提供了多種清晰直觀的選擇，使用更加方便。

　　(4)SCADA通信模塊：主要完成通信鏈路的建立及數(shù)據(jù)采集和傳輸。數(shù)據(jù)采集及通信是本系統(tǒng)的核心。分布式控制是HMIBuilder軟件的特點(diǎn)。它有多種顯示及監(jiān)測(cè)功能，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性及完整性。在數(shù)據(jù)采集及通信中，對(duì)每次所采集的數(shù)據(jù)均進(jìn)行正確性及完整性檢測(cè)，以保證原始數(shù)據(jù)的正確。在設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)時(shí)，使用了以站、參數(shù)類型的分類標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)哈希算法進(jìn)行檢索，高速存取，支持超大規(guī)模點(diǎn)數(shù)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)支持ODBC接口，可以連接SQL Server、DB2、Oricle等數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　(5)報(bào)表打印功能模塊：完成每日、五日以及月報(bào)表的打印。

　　(6)系統(tǒng)設(shè)定邏輯：主要用于完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的顯示設(shè)置和安全手段設(shè)置。在該數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中設(shè)置了兩級(jí)安全保密措施，第一級(jí)為開(kāi)機(jī)保密設(shè)置，只有系統(tǒng)操作人員及有關(guān)機(jī)器管理人員才能開(kāi)機(jī)，可有效地阻止無(wú)關(guān)人員使用機(jī)器。第二級(jí)為系統(tǒng)進(jìn)入保密，若要進(jìn)入本系統(tǒng)進(jìn)行諸如：數(shù)據(jù)采集、曲線顯示、報(bào)表打印必須經(jīng)過(guò)這一道保密檢查方可，否則系統(tǒng)將退出到安全狀態(tài)，直到確認(rèn)身份為止。這一級(jí)只有少數(shù)系統(tǒng)管理、決策人員才可進(jìn)入，有效地提高了系統(tǒng)的安全性。

3．下位機(jī)系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)下位機(jī)采用HMITECH嵌入式工控機(jī)：Arpex 通用控制器。它具有小型化、模塊化、組合化、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化、可工作在黑匣子方式等優(yōu)點(diǎn)并適合于環(huán)境惡劣的工況條件。每個(gè)罐區(qū)使用一臺(tái)Arpex 通用控制器作為下位機(jī)，其主要功能如下：數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)各流量計(jì)的狀態(tài)；數(shù)據(jù)處理，將各流量計(jì)的數(shù)據(jù)規(guī)格化；數(shù)據(jù)通訊，將規(guī)格化的數(shù)據(jù)送往上位機(jī)。

　　Arpex 通用控制器 (Advance BOX PC) 經(jīng)過(guò)了嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)。它的內(nèi)部擁有具備強(qiáng)大計(jì)算性能的處理器以及豐富的外圍接口。開(kāi)放式的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與工業(yè)級(jí)的驗(yàn)證設(shè)計(jì)滿足了工業(yè)自動(dòng)化環(huán)境多樣性的應(yīng)用需求。因此，在這樣的設(shè)計(jì)理念下，滿足了客戶特殊的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用需要。例如，性能強(qiáng)勁，堅(jiān)固，耐用，穩(wěn)定緊湊的計(jì)算性能平臺(tái)極大的提升了工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的方便性和舒適度，支持客戶自選Windows通用操作系統(tǒng)和XPE嵌入式系統(tǒng)，捆綁通用版300點(diǎn)分布式組態(tài)軟件。系統(tǒng)框圖如圖2所示：

　　下位機(jī)系統(tǒng)的主要任務(wù)一是直接與各罐區(qū)的智能儀表接口，將各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息采集并處理后按一定格式存放；另一個(gè)重要的任務(wù)是不斷監(jiān)聽(tīng)通信線路是否有上位機(jī)來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求，將所采集信息準(zhǔn)確快速地傳往上位機(jī)。另外，作為下位機(jī)，在本系統(tǒng)中它是作為一個(gè)“黑匣子”模塊，處于上位機(jī)與生產(chǎn)裝置之間。其最大的特點(diǎn)是一個(gè)連續(xù)不間斷的運(yùn)行系統(tǒng)，而且一旦開(kāi)機(jī)運(yùn)行即不需要任何人工干預(yù)。這就決定了下位機(jī)不僅要從硬件上保證安全可靠，而且在軟件開(kāi)發(fā)上也要從高可靠性、安全性方面出發(fā)，保證其正常地連續(xù)運(yùn)行，還應(yīng)使下位機(jī)具有一定的故障自診斷及自恢復(fù)功能。

4．組態(tài)軟件平臺(tái)

eHMIBuilder1.0 HMI分布式工業(yè)組態(tài)軟件嵌入版

Industrial HMI Configuration Embedded Software  

• 功能強(qiáng)大的軟件配以工業(yè)硬件，一體化設(shè)計(jì)，穩(wěn)定可靠
• 系統(tǒng)級(jí)方案，非同尋常的價(jià)值
• 一站式服務(wù)，降低整體擁有成本
• 嵌入平臺(tái)、緊湊設(shè)計(jì)，支持各種安裝方式
• 簡(jiǎn)潔、標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)形式，提高效率

產(chǎn)品介紹：

　　HMITECH Industrial Tablets and Touch Panel Computers TPC & Embedded Software System

　　HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 全部預(yù)先集成了全功能的HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件,讓工業(yè)自動(dòng)化流程進(jìn)行控制及可視化的人機(jī)界面（HMI）軟件和堅(jiān)固耐用的硬件進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。

功能強(qiáng)大的軟件

　　HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單易用而又熟悉的開(kāi)發(fā)環(huán)境以及更多的功能，用戶可以用它們來(lái)快速創(chuàng)造、測(cè)試和配置強(qiáng)大的自動(dòng)化應(yīng)用程序。此外，現(xiàn)有的應(yīng)用程序無(wú)須進(jìn)行修改即可以在新的HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 上重新使用，在增加應(yīng)用程序移動(dòng)性和廣泛的適用性的同時(shí)節(jié)省了寶貴的工程組態(tài)時(shí)間，并提高了效率。

軟硬一體解決方案

　　HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 在向用戶提供無(wú)可匹敵的耐用性、可靠性和其它特性的同時(shí)，已經(jīng)獲得了業(yè)內(nèi)一些要求最為嚴(yán)格的認(rèn)證。更快的速度、額外的內(nèi)存、堅(jiān)硬耐用的外殼，再加上最新的硬件和軟件技術(shù)為用戶帶來(lái)了出眾的性能和可靠的服務(wù)。

降低整體擁有成本

　　利用HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和嵌入式觸摸產(chǎn)品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) ，配備微軟正版WinCE操作系統(tǒng)和HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件，嵌入式設(shè)計(jì)，使低功耗、抗震性、穩(wěn)定性、易于裝配等特性更為突出，從而使得HMITECH產(chǎn)品具有更加廣闊的應(yīng)用，這具有完美的商業(yè)意義。已經(jīng)對(duì)HMIBuilder熟悉了組態(tài)工程師和操作人員，將發(fā)現(xiàn)嵌入版和通用版完全兼容，無(wú)須再進(jìn)行進(jìn)一步的培訓(xùn)，就可以進(jìn)行嵌入式組態(tài)。而第一次使用的用戶也將發(fā)現(xiàn)HMIBuilder嵌入版組態(tài)軟件，是如此的易于上手。 因?yàn)橹恍鑼W(xué)習(xí)和維護(hù)一種類型軟件系統(tǒng)，而且還可以隨處使用結(jié)果應(yīng)用程序，所以使用單一的開(kāi)發(fā)環(huán)境可以節(jié)省工程師和操作人員寶貴的時(shí)間和金錢(qián)。

商業(yè)流程簡(jiǎn)單化

　　要求因?yàn)镠MITECH預(yù)先將HMIBuilder軟件集成到了硬件平臺(tái)，每一個(gè)HMITECH系統(tǒng)都在出廠前進(jìn)行了兼容性和性能的測(cè)試，所以當(dāng)用戶定購(gòu)了一臺(tái)HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面時(shí)，我們已經(jīng)根據(jù)你的需求，選配我們提供的10多個(gè)品種的產(chǎn)品，所以，無(wú)須擔(dān)心合適的硬盤(pán)大小、內(nèi)存需求和操作系統(tǒng)，更不需要再額外購(gòu)買(mǎi)組態(tài)軟件。

　　綜上所述，利用HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機(jī)界面和HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件的融合，減少了以下相關(guān)的成本：

• 操作員培訓(xùn)
• 工程師培訓(xùn)
• 軟件管理
• 硬件
• 軟件集成
• 應(yīng)用開(kāi)發(fā)