一種基於mcgs的選煤廠上位控制系統及監控方法
2023-05-18 05:06:56 3
一種基於mcgs的選煤廠上位控制系統及監控方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統，本發明所採用的技術方案是包括選煤廠現場設備組，現場設備組連接現場管理層，現場管理層連接過程管理層，過程管理層連接集中管理層，集中管理層由裝有MCGS軟體的PC機構成。現場管理層為智能I／O分站，由通訊模塊、開關量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊組成。過程管理層為PLC控制器。本發明的有益效果是採用MCGS軟體構成上位控制系統可以方便處理現場設備傳送回來的現場信息。
【專利說明】—種基於MCGS的選煤廠上位控制系統及監控方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於選煤廠上位控制系統管理【技術領域】，涉及一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統及監控方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中選煤是一個複雜的工藝過程，該工藝過程涉及的設備多，現場信號多，控制任務多。這就要求現場的運行情況需要堅實有效反應的總控室，以方便總控制系統對現場信號的處理。以往的單層次的控制方案已經不能滿足控制要求，而上位控制系統剛好可以滿足要求，不僅可以對現場運行信號進行處理，還可以將現場運行情況反應到總控室，達到了監視控制的目的。
[0003]上位控制系統用於選煤廠，可以將現場的信號通過PLC採集到PC機，實現對選煤廠的運行情況實時監視，也可將調度人員發布的操作命令傳送給PLC執行，可以實現PC機對現場的實時控制。這樣的控制模式能夠將現場運行情況及時反應到總控室進行監控，尤其是事故信號，上位機及時作出反應，可實現現場無人操作，節省人力資源；實時性強，管理人員可以隨時了解現場運行情況，並及時對不良狀況及時做出反應。在選煤廠，由於原煤質量或客戶要求，常常有些選煤工藝的更改。上位控制系統簡便的系統構成方式，硬體積木化和軟體模塊化，應用靈活，擴展方便，通過連接部件還可以與其它同類或不同類系統連接，這給了用戶極大的方便，並提高了效率。因此，上位控制系統在選煤廠的應用極大的方便了用戶，也發揮了其優勢。非常值得研究和學習。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在提供一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統，解決了現有的控制系統不能集中的及時處理各種設備的現場信息，對現場進行良好控制。
[0005]本發明所採用的技術方案是包括選煤廠現場設備組，現場設備組連接現場管理層，現場管理層連接過程管理層，過程管理層連接集中管理層，集中管理層由裝有MCGS軟體的PC機構成。現場管理層為智能I / O分站，由通訊模塊、開關量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊組成。過程管理層為PLC控制器。
[0006]本發明的有益效果是採用MCGS軟體構成上位控制系統可以方便處理現場設備傳送回來的現場信息。
[0007]本發明的另一種技術方案是一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統的監控方法，首先現場管理層接收由所述現場設備組反饋的設備現場監控數據，並將數據通過所述過程管理層傳送給集中管理層，最後由集中管理層將收到的數據通過MCGS軟體進行處理，將處理結果用圖形畫面顯示在所述PC機屏幕上實現對設備現場監控。MCGS軟體處理數據的過程為首先通過MCGS軟體的組態環境構建現場設備信息的資料庫，實時資料庫將收到的現場設備信息數據與組態軟體結合起來，使現場設備運行狀態實時的顯示在監控畫面中。圖形畫面包括監控的流程畫面、故障報警監視畫面、實時曲線畫面、虛擬控制開關畫面。監控的流程畫面包括塊末煤分選監控畫面、塊煤分選流程畫面、末煤分選流程畫面和煤泥水處理流程畫面；故障報警監視畫面包括傳送帶運行故障監視畫面和液位物位報警畫面；實時曲線畫面包括液位物位的實時曲線和倉位曲線。通過MCGS軟體對現場設備信息進行處理，可以直觀的將監視信息顯示出來。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統的系統結構圖；
[0009]圖2使本發明的控制系統進行選煤的自動程序流程框圖；
[0010]圖3是本發明組態環境和運行環境關係示意圖；
[0011]圖4是本發明組態環境結構顯示畫面；
[0012]圖5是本發明末煤分選監控顯示畫面；
[0013]圖6是本發明實時資料庫顯示畫面；
[0014]圖7是本發明傳送帶報警監視顯示畫面。
[0015]圖中，1.現場設備組，2.現場管理層，3.過程管理層，4.集中管理層。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。如圖1所示，一個完整的選煤廠控制系統有三級設備構成，第一級為智能I / O分站，屬於現場管理層2，它主要由通訊模塊、開關量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊組成，現場管理層配備遠程I / O接口和現場傳感器，遠程I / O接口用來連接現場設備組1，並通過現場傳感器感應現場設備的各種狀態和環境狀態，它是過程管理層3與現場設備組I連接的媒介。過程管理層3為控制系統的第二級，主要由PLC構成，它負責系統全部的控制，並實時完成對現場管理層2和集中管理層4之間的通訊，集中管理層4即為整個控制系統的上位機，也是控制系統的第三級，由安裝有組態軟體的PC機組成，所用的組態軟體就是MCGS組態軟體，它負責將PLC的信號和現場採集傳送來的信號進行處理後在PC機的屏幕顯示器上顯示為動態圖形，實現實時監控設備和現場情況，可以方便的掌握全廠設備的運轉情況。操作人員也可根據現場運行情況通過上位機給下位機發出控制信號，控制系統的運行。上位機監控系統是選煤系統生產過程控制管理的核心。其主要功能是將現場管理層2採集到的現場設備組I的信息傳送到上位機並用人們容易理解和堅實的方式顯示出來如立體流程畫面，報警信息或者數據顯示等。上位機控制系統還可以將調度人員發布的操作命令傳送給過程管理層3執行，一般是在上位機中編寫整個生產系統的設備控制程序，將程序執行結果傳送到PLC中，PLC接到上位信號後，再執行PLC內的程序，這樣的過程就構成了上位控制過程。裝有組態監控軟體的上位機主要起監控作用，它可以對由智能儀表，數據模塊等的下位機進行讀寫，也可以實現對過程量的控制。本控制系統的自動程序編制採用了模塊化的設計方法。整個程序可以分為參數初始化設置，末煤分選，塊煤分選和結束四部分。末煤分選和塊煤分選部分的程序結構相同，主要包括閉鎖產生模塊和設備控制模塊，都是需要順序起停車的設備編程。整個流程如圖2所示。
[0017]本發明提供的一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統的監控方法在於:
[0018]首先所述現場管理層2接收由所述現場設備組I反饋的設備現場信息，這些信息包含了設備的啟動、停止數據，報警信號數據、定時器控制數據以及程序控制數據等。並將收集到的這些信息通過過程管理層3傳送給所述集中管理層4，最後由集中管理層4將收到的信息通過所述MCGS軟體進行處理，最後將處理結果用圖形畫面顯示在所述PC機屏幕上。圖形畫面包括監控的流程畫面、故障報警監視畫面、實時曲線畫面、虛擬控制開關畫面。監控的流程畫面包括塊末煤分選監控畫面、塊煤分選流程畫面、末煤分選流程畫面和煤泥水處理流程畫面；所述故障報警監視畫面包括傳送帶運行故障監視畫面和液位物位報警畫面；實時曲線畫面包括液位物位的實時曲線和倉位曲線。其中，所用的MCGS組態軟體是北京崑崙通態自動化軟體公司的產品，MCGS軟體系統由組態環境和運行環境兩個部分組成。組態環境為用戶提供的所有組態所需要的工具軟體，用戶的所有組態過程都在組態環境中進行，組態環境相當一個構建室，在此完成整個控制工程的構建。用戶組態環境生成的結果是一個資料庫文件，稱為組態結果資料庫。運行環境是一個獨立的運行系統，它按照組態結果資料庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。運行環境本身沒有任何意義，必須與組態結果資料庫一起作為一個整體，才能構成用戶應用系統。一旦組態結果資料庫構建工作完成，運行環境和組態結果資料庫就可以離開組態環境而獨立運行在監控計算機上。此時運行環境可將實時數據通過構建好的組態環境進行處理。兩者之間的關係如圖3所示，MCGS組態環境的構成由MCGS生成的用戶應用系統，其結構由運行策略、實時資料庫、用戶窗口、主控窗口和設備窗口五個部分構成。如圖4所示，實時資料庫是MCGS系統的核心，實時資料庫相當於一個數據處理中心，同時也起到公用數據交換區的作用。MCGS用實時資料庫來管理所有實時數據。從外部設備採集來的實時數據送入實時資料庫，系統其它部分操作的數據也來自於實時資料庫。實時資料庫自動完成對實時數據的報警處理和存檔處理，同時它還根據需要把有關信息以事件的方式發送給系統的其它部分，以便觸發相關事件，進行實時處理。因此，實時資料庫所存儲的單元，不單單是變量的數值，還包括變量的特徵參數即屬性及對該變量的操作方法即報警屬性、報警處理和存檔處理等。這種將數值、屬性、方法封裝在一起的數據我們稱之為數據對象。實時資料庫採用面向對象的技術，為其它部分提供服務，提供了系統各個功能部件的數據共享。
[0019]主控窗口構造了應用系統的主框架，主控窗口確定了工業控制中工程作業的總體輪廓，以及運行流程、菜單命令、特性參數和啟動特性等項內容，是應用系統的主框架。設備窗口是MCGS系統與外部設備聯繫的媒介，設備窗口專門用來放置不同類型和功能的設備構件，實現對外部設備的操作和控制。設備窗口通過設備構件把外部設備的數據採集進來，送入實時資料庫，或把實時資料庫中的數據輸出到外部設備。一個應用系統只有一個設備窗口，運行時，系統自動打開設備窗口，管理和調度所有設備構件正常工作，並在後臺獨立運行。注意對用戶來說，設備窗口是不可見的。用戶窗口實現了數據和流程的可視化，用戶窗口中可以放置三種不同類型的圖形對象:圖元、圖符和動畫構件。圖元和圖符對象為用戶提供了一套完善的設計製作圖形畫面和定義動畫的方法。動畫構件對應於不同的動畫功能，它們是從工程實踐經驗中總結出的常用的動畫顯示與操作模塊，用戶可以直接使用。通過在用戶窗口內放置不同的圖形對象，搭制多個用戶窗口，用戶可以構造各種複雜的圖形界面，用不同的方式實現數據和流程的可視化。組態過程中的多個用戶窗口，最多可定義512個。所有的用戶窗口均位於主控窗口內，其打開時窗口可見；關閉時窗口不可見。允許多個用戶窗口同時處於打開狀態。用戶窗口的位置、大小和邊界等屬性可以隨意改變或設置，如可以讓一個用戶窗口在頂部作為工具條，也可以放在底部作為狀態條，還可以使其成為一個普通的最大化顯示窗口等等。多個用戶窗口的靈活組態配置，就構成了豐富多彩的圖形界面。運行策略是對系統運行流程實現有效控制的手段，運行策略本身是系統提供的一個框架，其裡面放置有策略條件構件和策略構件組成的「策略行」，通過對運行策略的定義，使系統能夠按照設定的順序和條件操作實時資料庫、控制用戶窗口的打開、關閉並確定設備構件的工作狀態等，從而實現對外部設備工作過程的精確控制。
[0020]採用MCGS軟體對選煤系統信息處理，可以使現場狀態信息和設備信息，告警信息等眾多信息實時，準確的用畫面顯示，方便了工作人員對選煤系統的各種情況的實時監控，發現問題及時處理。
[0021]組態畫面是直接和操作人員交流信息的一個平臺，在軟體組態的過程中，要求人機界面要友好，可以較真實地反應現場設備的外形、位置以及工作情況。良好的人機界面不僅要直觀、生動，而且還要能準確地實時再現被控對象的真實狀態，如閥門的開關、泵的啟停等。論文中的組態畫面包括包括監控的流程畫面例如塊末煤分選監控畫面、塊煤分選流程畫面、末煤分選流程畫面、煤泥水處理流程畫面，故障報警監視畫面例如傳送帶運行故障監視畫面、液位物位報警畫面，實時曲線畫面例如液位物位的實時曲線、倉位曲線，還包括有虛擬控制開關畫面等。
[0022]下面通過具體實施例來說明MCGS軟體對上位控制系統的監控方法:使用MCGS軟體構建組態環境，建立組態軟體，將末煤分選系統中的每一臺設備都構建在MCGS的組態軟體對象元件庫中，如圖5所示，並且每一臺設備都可以調取或者自己組建。通過對自建的圖形進行屬性設置可以構建出理想的設備圖形。如破碎機的構建，是利用管道、圓和梯形組合後生成的。構建的圖形外觀可以顯示現場設備的外形和各個部件，能夠直觀的進行監控。建立實時資料庫，將末煤分選系統設備狀態建立實時資料庫，資料庫中包含了設備的啟動、停止數據，報警信號數據、定時器控制數據以及程序控制數據。實時資料庫用圖形界面顯示出來，如圖6所示。最後將實時資料庫將收到的現場設備信息數據與組態軟體結合起來，使現場設備運行狀態實時的顯示在監控畫面中。效果如圖7所示的傳送帶報警監視畫面。
【權利要求】
1.一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統，其特徵在於:包括選煤廠現場設備組(1)，現場設備組(I)連接現場管理層(2)，現場管理層(2)連接過程管理層(3)，過程管理層(3)連接集中管理層(4)，集中管理層(4)由裝有MCGS軟體的PC機構成。
2.按照權利要求1所示一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統，其特徵在於:所述現場管理層(2)為智能I / O分站，由通訊模塊、開關量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊組成。
3.按照權利要求1所示一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統，其特徵在於:所述過程管理層⑶為PLC控制器。
4.按照權利要求1所述一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統的監控方法，其特徵在於:首先所述現場管理層(2)接收由所述現場設備組(I)反饋的設備現場監控數據，並將數據通過所述過程管理層(3)傳送給所述集中管理層(4)，最後由集中管理層(4)將收到的數據通過所述MCGS軟體進行處理，將處理結果用圖形畫面顯示在所述PC機屏幕上實現對設備現場監控。
5.按照權利要求4所述一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統的監控方法,其特徵在於:所述MCGS軟體處理數據的過程為首先通過MCGS軟體的組態環境構建現場設備信息的資料庫，實時資料庫將收到的現場設備信息數據與組態軟體結合起來，使現場設備運行狀態實時的顯示在監控畫面中。
6.按照權利要求4所述一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統的監控方法,其特徵在於:所述圖形畫面包括監控的流程畫面、故障報警監視畫面、實時曲線畫面、虛擬控制開關畫面。
7.按照權利要求6所述一種基於MCGS的選煤廠上位控制系統的監控方法，其特徵在於:所述監控的流程畫面包括塊末煤分選監控畫面、塊煤分選流程畫面、末煤分選流程畫面和煤泥水處理流程畫面；所述故障報警監視畫面包括傳送帶運行故障監視畫面和液位物位報警畫面；所述實時曲線畫面包括液位物位的實時曲線和倉位曲線。
【文檔編號】G05B19/418GK103645697SQ201310627143
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】張傳偉, 高亮, 周學剛, 張鵬 申請人:張傳偉, 高亮