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2 关 于 泓 格 泓 格 科 技 成 立 于 1993 年, 以 基 于 PC 的 数 据 采 集 卡 为 最 初 的 研 发 产 品 线,1998 年 我 们 认 为 嵌 入 式 控 制 器 极 具 未 来 性, 所 以 整 个 研 发 的 重 心 移 到 了 各 种 嵌 入 式 控 制 器 远 程 I/O 模 块 等 产 品 线 经 过 十 多 年 的 努 力 经 营, 目 前 在 中 国 市 场, 我 们 已 经 站 稳 PAC 产 品 领 跑 者 的 地 位 泓 格 科 技 在 工 业 控 制 实 时 信 息 地 震 与 水 文 预 警 电 力 监 控 电 子 游 戏 机 等 领 域 的 发 展 应 用 提 供 完 整 的 解 决 方 案 泓 格 科 技 各 项 产 品 广 泛 的 应 用 在 工 控 与 自 动 化 领 域 中, 如 半 导 体 LCD 面 板 石 化 等 行 业 应 用 以 及 工 厂 监 控 与 自 动 化 系 统 泓 格 科 技 关 心 您 也 关 心 我 们 的 环 境, 对 于 我 们 生 活 环 境 的 付 出 始 终 不 余 遗 力 诸 如 欧 盟 美 国 国 家 通 讯 委 员 会 等 对 产 品 的 要 求 与 限 制, 泓 格 不 仅 通 通 达 到 甚 至 严 以 律 己 的 做 得 更 好 因 此, 泓 格 的 产 品 在 送 达 客 户 手 中 前 必 定 已 取 得 CE FCC 等 的 标 准 认 证 持 续 领 先 的 尖 端 技 术 来 自 泓 格 科 技 每 年 投 入 巨 额 的 研 发 经 费 与 先 进 的 研 发 团 队, 这 支 拥 有 110 人 以 上 的 研 发 团 队 以 提 供 最 佳 解 决 方 案 与 创 新 产 品, 参 与 各 种 自 动 化 产 业 的 推 动 与 发 展, 在 美 国 欧 洲 中 国 大 陆 等 地 设 立 维 修 与 服 务 网 络 绿 色 环 保, 关 爱 地 球 泓 格 科 技 更 加 关 爱 地 球, 全 系 列 产 品 均 无 铅 无 卤 素, 严 格 遵 守 欧 盟 电 子 电 气 设 备 报 废 指 令 (WEEE) 和 有 害 物 质 限 制 指 令 (RoHS)

3 目 录 基 于 WinPAC 的 环 境 监 控 系 统 方 案... 1 基 于 μpac 的 水 厂 水 质 监 控 系 统... 8 基 于 WinPAC 的 自 来 水 厂 自 动 控 制 系 统 德 基 水 库 大 坝 仪 器 览 测 系 统 基 于 G-4500 的 远 程 电 力 监 控 方 案 基 于 ipac 产 品 的 铁 路 架 桥 机 械 自 动 化 整 体 解 决 方 案 基 于 WinPAC 的 中 国 铁 路 燃 油 配 送 系 统 高 速 列 车 车 载 设 备 地 铁 杂 散 电 流 监 测 系 统 基 于 ZigBee 产 品 的 车 间 无 线 监 控 系 统 基 于 ipac 在 立 体 车 库 上 的 应 用 Motion 应 用 案 例 PCB 水 平 式 湿 膜 涂 布 机 GT-530 在 CNC 车 床 上 的 应 用 压 铸 机 射 料 检 测 系 统 XPAC-8000 控 制 器 和 idcs-8000 硬 冗 余 I/O 实 现 的 冗 余 控 制 系 统 M2M 趋 势 下 的 主 动 讯 息 传 递 工 控 软 件 SmartQ

4 基 于 WinPAC 的 环 境 监 控 系 统 方 案 前 言 我 们 将 不 能 再 称 呼 那 装 着 大 屏 的 房 间 叫 监 控 中 心, 因 为 每 个 监 控 控 制 器 都 是 一 个 独 立 的 中 心, 中 心 多 了 便 没 有 了 中 心, 传 统 的 监 控 中 心 监 控 完 全 应 该 被 网 络 型 监 控 所 取 代 在 可 以 预 见 的 将 来, 任 何 一 个 经 授 权 的 人, 在 任 何 一 个 有 INTERNET 的 地 方, 都 应 可 以 控 制 任 何 一 台 监 控 仪 器 并 浏 览 其 数 据 我 们 只 需 要 轻 点 浏 览 器 就 可 以 实 施 监 控 网 络 的 组 建 工 作, 以 前 需 要 定 义 的 绝 大 部 分 协 议 标 准 似 乎 已 不 再 重 要 环 境 监 控 越 来 越 脱 去 了 高 科 技 外 衣, 变 得 越 来 越 傻 瓜 所 谓 的 监 控, 不 过 是 翻 翻 说 明 书 点 击 鼠 标 访 问 网 页 而 已 本 案 例 使 用 泓 格 科 技 高 性 能 WinPAC 控 制 器 作 为 控 制 核 心, 组 建 智 能 型 的 污 染 源 监 控 系 统, 解 决 了 目 前 大 多 数 监 控 系 统 存 在 的 系 统 构 建 难 工 作 量 大 不 便 于 普 遍 推 广 的 难 题 关 键 字 PAC WinPAC 污 染 源 监 控 WP-8441 环 保 目 前 污 染 源 监 控 遇 到 的 问 题 : 目 前, 污 染 控 制 已 从 传 统 的 经 验 手 工 管 理 模 式 向 科 学 化 自 动 化 定 量 化 信 息 化 网 络 化 发 展 特 别 是 近 年 来, 全 国 各 地 相 继 建 设 了 一 些 污 染 源 监 控 系 统 矛 盾 总 是 随 着 事 物 的 发 展 而 发 生 变 化, 随 着 信 息 化 程 度 的 提 高, 系 统 组 建 时 也 遇 到 了 一 些 困 难, 具 体 表 现 如 下 : 多 中 心 多 协 议 的 困 难 现 场 与 监 控 中 心 通 讯 协 议 是 现 场 与 监 控 中 心 信 息 交 换 的 灵 魂, 也 是 系 统 核 心 技 术 之 一 污 染 源 监 控 发 展 的 初 期, 该 通 讯 协 议 一 般 是 由 做 系 统 集 成 的 企 业 提 供 的 专 有 协 议 这 面 临 两 方 面 的 问 题, 一 是 会 造 成 某 个 地 区 的 污 染 源 监 控 系 统 只 能 依 附 这 个 企 业, 一 旦 该 企 业 出 现 困 难 ( 如 资 金 管 理 技 术 等 ), 势 必 殃 及 该 地 区 整 个 系 统 的 运 行 二 是 往 往 在 系 统 建 立 初 期, 系 统 分 析 并 不 全 面, 专 用 的 通 讯 协 议 很 难 满 足 以 后 系 统 发 展 需 求 也 有 一 些 地 区 采 用 工 业 数 据 采 集 总 线 普 遍 采 用 的 一 些 通 讯 协 议 ( 如 MODBUS 等 ), 但 在 历 史 数 据 读 取 以 及 对 环 保 监 控 的 适 应 性 上 存 在 一 定 问 题 污 染 源 在 线 自 动 监 控 ( 监 测 ) 系 统 数 据 传 输 标 准 (HJ/T ) 便 定 义 了 多 达 46 种 的 指 令 但 从 实 际 使 用 来 看, 仍 不 能 满 足 要 求 该 标 准 目 前 正 在 重 新 修 订, 估 计 新 修 订 的 标 准 指 令 应 超 过 60 种 同 时 污 染 源 数 据 往 往 需 要 向 多 级 管 理 部 门 的 监 控 中 心 发 送, 而 多 级 中 心 一 般 采 用 的 是 不 同 的 通 讯 协 议 如 何 使 一 个 控 制 器 同 时 适 应 多 个 中 心 多 种 协 议 目 前 业 内 尚 未 出 现 更 好 的 已 运 用 的 方 案 因 此 如 何 选 择 一 个 国 际 通 用 可 普 遍 理 解 以 及 对 环 保 能 够 适 应 的 通 讯 协 议, 也 是 环 境 监 控 系 统 的 难 点 之 一 仪 器 数 据 采 集 难 目 前 国 内 仅 仅 水 质 自 动 监 控 仪 器 仪 表 就 有 约 40 个 品 牌 60 余 种 监 控 仪 器 每 种 仪 器 都 有 不 同 的 通 讯 协 议, 甚 至 有 些 仪 器 尚 不 能 提 供 数 字 通 讯 能 力, 只 提 供 模 拟 信 号 的 通 讯 方 式 如 何 从 这 些 不 同 的 仪 器 中 读 取 数 据 是 整 个 系 统 构 建 中 的 一 大 难 题 解 决 该 问 题 的 方 案 分 为 两 类, 一 类 是 地 方 环 保 部 门 制 定 一 个 统 一 的 通 讯 标 准, 一 类 是 地 方 环 保 部 门 要 求 系 统 集 成 商 的 控 制 器 兼 容 所 有 仪 器 地 方 环 保 部 门 制 定 一 个 统 一 的 通 讯 协 议 是 一 项 非 常 费 时 费 力 的 工 作 首 先, 这 个 标 准 既 要 考 虑 是 否 对 现 有 仪 器 仪 表 的 适 用 性, 还 要 考 虑 对 将 来 的 仪 器 仪 表 的 适 应 性 标 准 制 定 后, 必 须 强 制 要 求 已 有 的 或 即 将 进 入 的 仪 器 商 执 行 该 标 准, 还 要 对 执 行 了 该 标 准 的 仪 器 仪 表 进 行 大 量 的 测 试 工 作 但 往 往 有 一 些 仪 器 厂 商 特 别 是 进 口 仪 器 厂 商 拒 绝 执 行 地 方 标 准, 这 些 仪 器 一 般 都 是 市 场 占 有 率 较 大 口 碑 较 好 的 设 备 造 成 这 种 情 况 的 主 要 原 因 有 两 个, 一 是 地 方 标 准 ( 甚 至 是 国 家 标 准 ) 往 往 不 科 学 合 理, 暂 时 还 无 法 制 定 一 个 能 够 适 合 所 有 仪 器 的 统 一 标 准 二 是 一 个 仪 器 厂 商 往 往 要 适 应 多 个 地 方 标 准, 这 无 疑 会 增 加 大 量 的 开 发 成 本, 也 会 降 低 仪 器 设 备 的 可 靠 性 如 北 环 科 与 怡 文 的 COD 自 动 监 测 仪, 目 前 内 置 的 通 讯 协 议 就 有 4-8 种 控 制 器 兼 容 所 有 仪 器 通 讯 一 般 分 成 三 种 方 案, 分 别 是 多 软 件 版 本 控 制 器 方 案, 透 明 传 输 控 制 器 方 案, 积 木 式 软 件 控 制 器 方 案 这 三 种 方 案 与 统 一 通 讯 协 议 方 案 对 比 表 如 下 表 : 为 满 足 系 统 的 功 能, 监 控 系 统 都 必 须 制 定 繁 杂 的 通 讯 协 议 如 2005 年 12 月 由 国 家 环 保 局 颁 布 的 1

5 名 称 多 软 件 版 本 透 明 传 输 积 木 式 软 件 统 一 协 议 利 用 WIN CE 控 制 器 只 负 的 COM 组 件 根 据 不 同 仪 责 传 递 监 控 及 多 线 程 对 强 制 要 求 仪 器 的 通 讯 协 中 心 到 仪 器 控 制 器 的 软 器 厂 商 执 行 原 理 议, 增 补 的 指 令, 协 件 进 行 剪 裁 统 一 的 通 讯 修 改 控 制 器 议 完 全 由 监 或 利 用 组 态 标 准 的 执 行 软 件 控 中 心 计 算 软 件 对 设 备 机 解 释 进 行 组 态 不 需 要 强 制 不 需 要 强 制 推 广 统 一 通 推 广 统 一 通 不 需 要 强 制 讯 标 准, 数 据 讯 标 准 控 制 器 软 件 推 广 统 一 通 保 存 量 大, 优 点 控 制 器 软 件 简 单 控 制 讯 标 准 通 讯 量 小, 简 单 可 器 成 本 低 不 容 易 丢 失 靠 控 制 器 数 据 成 本 低 软 件 版 本 多, 开 发 调 对 硬 件 要 求 试 工 作 量 高, 开 发 调 通 讯 量 大 需 要 强 制 执 大, 周 期 试 工 作 量 如 公 网 不 稳 行 统 一 的 通 缺 点 长, 需 要 专 大, 需 要 专 定 数 据 容 易 讯 标 准, 软 业 人 员 进 行 业 人 员 进 行 丢 失 件 扩 展 性 差 能 够 软 件 调 软 件 的 剪 裁 试, 软 件 扩 或 组 态 展 性 差 由 上 表 可 见, 虽 然 目 前 业 内 对 污 染 源 监 控 的 数 据 采 集 花 费 了 大 量 的 人 力 物 力, 但 还 存 在 诸 多 缺 陷, 暂 时 还 没 有 较 完 善 的 解 决 方 案 不 能 方 便 地 从 仪 器 仪 表 采 集 数 据 也 是 限 制 某 个 系 统 大 面 积 推 广 的 瓶 颈 系 统 升 级 困 难 开 发 调 试 成 本 高 一 方 面 随 着 监 测 技 术 通 讯 技 术 的 发 展, 特 别 是 监 控 中 心 软 件 的 升 级 换 代, 作 为 控 制 器 的 软 件 也 迫 切 需 要 进 行 适 时 的 升 级 另 一 方 面 环 境 监 控 的 监 控 现 场 分 布 地 域 较 广, 交 通 不 便, 又 受 现 场 诸 多 条 件 限 制, 很 难 对 控 制 器 的 软 件 进 行 升 级 同 时, 对 于 未 知 通 讯 协 议 的 仪 器 仪 表, 或 强 制 推 广 的 仪 器 仪 表 通 讯 协 议, 都 需 要 到 现 场 进 行 调 试, 甚 至 是 现 场 开 发 这 无 形 中 增 加 了 系 统 建 设 成 本 根 据 经 验, 现 场 调 试 成 本 占 整 个 系 统 建 设 成 本 的 30%-60% 现 场 调 试 的 工 作 量 占 整 个 系 统 工 作 量 的 90% 以 上 如 何 方 便 进 行 系 统 的 升 级, 并 减 少 现 场 调 试 工 作, 是 系 统 长 期 可 靠 运 行 的 保 障 水 气 声 及 视 频 监 控 系 统 多 不 统 一 由 于 历 史 和 技 术 的 原 因 环 境 监 控 中 的 水 气 声 及 视 频 监 控 往 往 自 成 一 体 互 不 兼 容 这 就 造 成 了 一 个 中 心, 多 套 系 统 的 尴 尬 局 面 多 种 通 讯 方 式 无 法 统 一 目 前 在 污 染 源 监 控 中 较 常 用 的 网 络 大 约 有 以 下 几 种 方 式 :ASDL GPRS CDMA ASDL 宽 带 线 路 是 非 常 理 想 的 线 路, 但 其 包 月 费 用 比 较 高, 只 能 在 大 型 污 染 源 中 使 用, 如 电 厂 烟 气 监 控 GPRS CDMA 具 有 如 下 优 势 : 覆 盖 面 广 服 务 有 保 障, 但 单 位 通 讯 费 用 高, 通 讯 速 率 低, 难 以 实 现 视 频 监 控 从 目 前 来 看,ADSL GPRS 以 及 CDMA 将 会 并 存 于 监 控 系 统 之 中 如 何 将 多 种 通 讯 方 式 在 一 个 系 统 中 兼 容 也 是 目 前 试 图 要 解 决 的 问 题 之 一 系 统 的 构 架 思 路 本 系 统 是 基 于 泓 格 WinPAC 高 性 能 PAC 控 制 器, 开 发 完 成 的 新 一 代 环 境 监 控 系 统 其 主 要 目 标 是 解 决 目 前 监 控 系 统 存 在 的 系 统 构 建 难 工 作 量 大 不 便 于 普 遍 推 广 的 难 题 其 主 要 思 路 如 下 : 1 关 于 数 据 采 集 难 的 思 路 仪 器 仪 表 通 讯 协 议 多, 互 不 兼 容 并 不 是 环 境 监 控 领 域 的 专 有 问 题, 这 也 是 工 控 行 业 普 遍 存 在 的 现 象 在 工 控 行 业, 解 决 该 问 题 的 方 案 是 采 用 组 态 软 件 国 内 的 组 态 软 件 能 支 持 的 通 讯 协 议 一 般 都 在 1000 种 以 上, 国 外 知 名 组 态 软 件 能 支 持 的 通 讯 协 议 都 在 5000 种 左 右 但 同 时 也 应 看 到, 通 用 的 组 态 软 件 80% 的 功 能 对 环 境 监 控 而 言 是 不 必 要 的, 环 境 监 控 所 需 要 的 关 键 的 20% 的 功 能 又 是 通 用 组 态 软 件 不 能 提 供 的 ( 如 排 污 总 量 的 计 算, 设 备 的 采 样 控 制 等 等 ) 要 实 现 这 20% 的 专 有 功 能, 需 要 专 业 的 技 术 人 员 来 实 施 通 用 组 态 软 件 面 临 的 另 一 个 问 题 是 组 态 一 般 使 用 在 工 业 现 场, 通 讯 链 路 是 有 保 障 的, 而 环 境 监 控 领 域 一 般 是 通 过 公 用 网 络 进 行 超 远 距 离 的 通 讯, 通 讯 链 路 是 不 受 控 的 因 此 如 何 保 证 在 通 讯 重 新 畅 通 后, 将 丢 失 的 数 据 重 新 补 调 回 来, 是 通 用 组 态 软 件 一 般 不 加 以 考 虑 的 另 外 组 态 软 件 一 般 是 独 立 的, 不 能 融 合 到 专 有 的 环 境 监 控 系 统 中 来 本 系 统 借 鉴 了 组 态 软 件 的 经 验, 将 与 仪 器 仪 表 的 通 讯 做 成 了 独 立 的 驱 动, 这 些 驱 动 是 可 以 单 独 增 加 和 修 改 的 整 个 WinPAC 控 制 器 的 软 件 实 际 上 是 一 个 小 型 的 基 于 WEB 页 的 专 用 组 态 软 件, 其 整 合 了 环 境 监 控 中 的 所 有 专 有 功 能, 因 此 用 户 只 需 要 了 解 与 环 境 监 控 相 关 的 环 保 知 识, 而 不 需 要 了 解 任 何 通 讯 工 业 控 制 组 态 方 面 的 知 识 便 可 以 对 监 控 网 络 进 行 实 施, 而 软 件 也 可 以 更 好 地 融 入 整 个 系 统 之 中 2 关 于 多 中 心 多 协 议 的 思 路 一 般 基 于 GPRS 的 监 控 系 统 往 往 使 用 DTU 模 式 的 手 机 使 用 手 机 的 串 口 与 控 制 器 的 串 口 相 连 接 往 往 这 样 的 手 机 只 能 和 一 个 固 定 的 监 控 中 心 IP 建 立 连 接 这 样 就 无 法 实 现 多 中 心 的 通 讯 本 系 统 使 用 2

6 的 是 TCP/IP 的 SOCKET 通 讯, 可 以 和 多 个 固 定 IP 建 立 通 讯 连 接 解 决 了 多 中 心 发 送 的 问 题 另 外, 本 系 统 使 用 了 组 态 机 制, 可 以 和 不 同 中 心 实 现 不 同 协 议 的 通 讯 3 如 何 降 低 监 控 系 统 实 施 难 度 在 当 今 的 网 络 时 代, 运 用 最 为 广 泛 的 软 件 当 属 各 种 各 样 的 网 络 浏 览 器 我 们 查 找 信 息 收 发 下 载 文 件 都 在 使 用 浏 览 器 网 络 浏 览 器 可 能 是 唯 一 不 需 要 实 施 培 训 的 软 件 如 果 我 们 把 控 制 器 设 计 成 一 个 WEB 网 站, 不 需 要 太 多 培 训 就 可 以 使 用 控 制 器 作 为 一 个 WEB 网 站 将 给 环 境 监 控 传 统 的 思 路 带 来 极 大 的 冲 击 首 先 是 共 享 性 大 大 的 增 加, 可 以 同 时 提 供 多 人 的 访 问 原 来 需 要 定 义 的 各 种 各 样 通 讯 协 议 和 指 令 将 被 HTTP 这 个 被 普 遍 接 受 又 便 于 理 解 的 国 际 标 准 协 议 所 取 代 在 客 户 端, 这 个 协 议 是 浏 览 器 自 带 的, 不 需 要 用 编 程 来 实 现 的 实 时 数 据 浏 览 数 据 采 集 仪 的 配 置 时 间 修 改 远 程 对 仪 器 的 控 制 以 及 通 讯 调 试 只 要 一 个 浏 览 器 就 可 以 实 现 程 序 的 更 新 历 史 数 据 的 下 载 都 可 以 通 过 HTTP 中 的 文 件 上 传 和 下 载 来 实 现 同 时 目 前 视 频 监 控 较 为 流 行 的 方 式 也 是 基 于 WEB 的, 如 果 控 制 器 也 是 基 于 WEB 的 就 可 以 最 快 捷 的 实 现 两 个 系 统 的 无 缝 结 合 控 制 器 作 为 WEB 服 务 器 对 传 统 的 数 据 采 集 硬 件 选 择 也 会 带 来 影 响 首 先 是 单 片 机 PLC 这 类 运 算 速 度 较 慢 功 能 较 弱 的 设 备 将 不 会 被 采 用 可 供 选 择 的 只 有 PC( 个 人 计 算 机 或 工 控 机 ) 和 PAC( 嵌 入 式 计 算 机 ) PC 的 优 势 是 运 算 速 度 更 快, 功 能 更 强, 软 件 的 编 制 方 便 但 作 为 工 业 现 场 的 控 制 器 而 言, 具 有 致 命 的 缺 陷 首 先 是 可 靠 性 差 PC 的 机 械 部 件 较 多, 在 工 业 现 场 较 容 易 损 坏, 同 时 PC 发 热 量 大, 需 要 通 风 而 环 境 监 控 现 场 往 往 工 作 环 境 较 差, 腐 蚀 性 气 体 较 多, 对 PC 长 时 间 使 用 损 伤 较 大 在 现 场 经 常 断 电 的 情 况 下, 故 障 更 多 其 次 是 安 全 性 因 为 PC 的 操 作 系 统 一 般 服 务 较 多, 漏 洞 也 较 多, 需 要 人 工 维 护 升 级, 往 往 会 被 入 侵 PAC 和 上 述 几 种 设 备 相 比 更 适 合 在 这 种 场 合 使 用 其 内 部 无 机 械 性 部 件, 发 热 量 小, 不 需 要 通 风, 断 电 重 启 对 系 统 无 影 响 同 时 采 用 嵌 入 式 操 作 系 统, 安 全 性 高 能 够 感 染 Windows CE 的 恶 意 软 件 非 常 少 因 此 本 系 统 的 控 制 器 选 取 了 泓 格 科 技 高 性 能 的 WinPAC 工 业 级 PAC 目 前 环 境 监 控 领 域 中 较 普 遍 采 用 的 通 讯 方 式 为 ADSL GPRS CDMA 这 三 种 通 讯 方 式 各 有 优 缺 点, 在 通 讯 量 较 大 的 情 况 下 ( 如 有 视 频 监 控 ) 选 择 ADSL 应 是 无 二 的 选 择, 但 在 通 讯 量 较 小 的 情 况 下, 应 选 择 费 用 较 低 的 无 线 公 网 为 宜 因 此 短 期 内, 一 个 完 整 的 监 控 系 统 应 至 少 是 有 两 种 通 讯 方 式 组 成 的 这 三 种 通 讯 方 式 有 一 个 共 同 点, 就 是 都 支 持 TCP/IP 协 议 因 此 如 果 要 兼 容 这 三 种 通 讯 方 式, 最 好 的 也 是 最 简 单 的 解 决 方 案 是 控 制 器 使 用 以 太 网 与 通 讯 设 备 连 接 WP-8441 控 制 器 提 供 了 两 个 以 太 网 口, 用 于 链 接 以 太 网 络, 实 现 与 以 上 几 种 通 讯 方 式 的 兼 容 从 无 线 公 网 的 两 种 方 式 来 看,CDMA 方 式 应 优 于 GPRS 方 式 因 为 CDMA 登 录 后 获 得 的 是 C 网 的 IP ( 公 网 可 访 问 ), 而 GPRS 获 得 的 是 一 个 B 网 的 IP ( 公 网 不 能 访 问 ) 如 果 从 更 大 范 围 内 的 监 控 来 看 ( 如 在 家 中 或 汽 车 内 也 能 监 控 现 场 ),CDMA 比 GPRS 更 宜 系 统 架 构 : 本 系 统 采 用 泓 格 科 技 高 性 能 工 业 级 嵌 入 式 PAC 控 制 器 WP-8441 为 主 控, 搭 配 泓 格 I/O 扩 展 模 块 扩 展 了 多 路 串 口 及 多 路 开 关 量 输 入 输 出 点 在 保 证 了 产 品 通 用 成 熟 可 靠 性 的 基 础 上 更 符 合 环 境 监 控 的 需 求 通 过 WinPAC 控 制 器 采 集 不 同 排 污 企 业 的 相 关 数 据, 然 后 通 过 网 络 把 数 据 进 行 发 布, 各 个 监 控 中 心 直 接 通 过 WEB 页 面 就 可 以 进 行 监 控 系 统 架 构 图 : 系 统 软 件 分 为 可 执 行 文 件 和 数 据 文 件, 可 执 行 文 件 中 后 台 程 序 及 应 用 主 程 序 是 核 心, 设 备 的 通 讯 驱 动 是 系 统 的 支 撑 4 关 于 多 种 通 讯 方 式 的 思 路 3

7 可 执 行 软 件 类 型 如 下 : 软 件 名 称 主 要 作 用 及 功 能 软 件 形 式 操 作 系 统 提 供 软 件 运 行 环 境, 提 供 以 太 网 环 境, 文 件 操 作, 提 供 FTP 及 NK 文 件 HTTP 服 务 后 台 程 序 监 控 软 件 运 行 启 动 和 终 止 程 序 拷 贝 更 换 新 的 软 件 及 驱 动 Monitor.exe 应 用 主 程 序 整 个 系 统 运 行 的 核 心 Apply.exe 提 供 主 控 制 器 及 扩 展 模 块 硬 件 驱 设 备 驱 动 模 块 动 *.dll 仪 器 通 讯 模 块 提 供 与 仪 器 通 讯 的 协 议 解 释 *.dll 提 供 与 不 同 系 统 构 建 的 监 控 中 心 中 心 通 讯 模 块 的 通 讯 解 释 *.dll 配 置 网 页 组 件 将 网 页 内 容 存 储 成 XML 文 件 *.dll 控 制 网 页 组 件 将 网 页 操 作 转 换 为 对 仪 器 的 命 令 *.dll Virtual ce pro 提 供 远 程 桌 面 访 问 服 务 *.exe 表 上 一 次 检 测 数 据 产 生 后 与 本 次 检 测 数 据 产 生 时 的 排 污 情 况, 与 之 相 对 应 的, 这 段 时 间 的 污 水 排 放 的 累 计 流 量 即 为 这 个 COD 数 据 的 代 表 流 量 检 测 数 据 时 间 戳 为 了 判 别 检 测 数 据 的 时 效, 同 时 也 为 对 传 输 系 统 传 送 的 数 据 与 仪 器 对 比, 对 于 非 实 时 检 测 仪 器 的 离 散 的 检 测 数 据, 必 须 为 其 标 明 时 间 这 个 在 技 术 上 试 图 尽 可 能 接 近 某 个 数 据 采 样 时 间 的 时 间 值, 我 们 定 义 为 这 个 检 测 值 的 时 间 戳 未 存 流 量 在 某 一 个 COD 数 据 产 生 前, 系 统 开 始 按 瞬 间 流 量 及 时 间 进 行 积 分 运 算 这 个 在 新 的 COD 产 生 前, 随 着 时 间 不 断 增 加 的 累 计 流 量 值 即 为 未 存 流 量 ( 见 下 图 ) 串 口 调 试 调 试 串 口 通 讯 *.exe 配 置 文 件 统 一 使 用 XML 文 件, 检 测 数 据 文 件 使 用 二 进 制 文 件 存 储 数 据 文 件 划 分 如 下 : 文 件 定 义 存 储 数 据 描 述 文 件 名 仪 器 配 置 及 实 时 数 存 储 配 置 数 据 及 实 时 数 据 Set.xml 据 文 件 因 子 转 换 文 件 仪 器 基 础 信 息 文 件 仪 器 控 制 数 据 文 件 存 储 检 测 因 子 代 码 名 称 及 单 位 Elm.xml 存 储 仪 器 基 本 信 息 动 态 链 接 库 名 称 控 制 数 据 文 件 名 称 *.xml 存 储 仪 器 控 制 参 数 运 行 参 数 控 制 内 容 *.xml 检 测 数 据 文 件 存 储 设 备 检 测 数 据 文 件 *.xml 状 态 数 据 文 件 存 储 设 备 状 态 数 据 文 件 *.xml 报 警 数 据 文 件 存 储 报 警 数 据 文 件 *.xml 中 心 配 置 文 件 存 储 监 控 中 心 地 址 及 参 数 文 件 cen.xml 本 机 配 置 文 件 存 储 本 机 的 一 些 配 置 Me.xml 状 态 定 义 文 件 存 储 状 态 码 及 状 态 名 State.xml 主 要 数 据 处 理 机 制 : 代 表 流 量 由 于 受 技 术 及 经 济 等 因 素 的 限 制, 大 部 分 主 要 污 染 控 制 因 子 的 浓 度 检 测 仪 器 没 有 实 时 性, 相 邻 检 测 数 据 都 有 一 定 的 时 间 间 隔 如 以 检 测 数 据 为 Y 轴, 时 间 为 X 轴, 所 得 到 的 数 据 图 形 往 往 是 不 连 续 的 离 散 点 图 这 就 使 得 一 个 检 测 数 据 只 能 代 表 一 段 时 间 的 排 污 情 况 本 系 统 认 为 某 个 检 测 数 据 ( 如 COD) 代 一 旦 时 间 戳 发 生 变 化, 数 采 仪 将 未 存 流 量 的 值 赋 予 对 应 流 量, 同 时 存 入 一 条 数 据 该 条 数 据 包 含 的 信 息 内 容 为 : 检 测 因 子 检 测 数 据 时 间 戳 检 测 数 据 对 应 流 量 该 检 测 因 子 的 这 段 时 间 的 污 染 总 量 即 是 检 测 数 据 与 对 应 流 量 的 乘 积 数 据 存 储 发 送 的 两 种 方 法 在 仪 器 仪 表 设 置 页 面 内 有 存 储 时 间 间 隔 选 项, 对 于 非 实 时 数 据 ( 如 COD 氨 氮 等 ) 建 议 选 择 存 储 时 间 间 隔 为 0, 如 果 存 储 时 间 间 隔 为 0, 该 因 子 的 存 储 以 时 间 戳 的 变 化 而 存 储 如 一 天 检 测 6 个 数 据, 则 存 储 6 次, 并 向 监 控 中 心 发 送 6 次 数 据 实 时 数 据 ( 如 PH, 流 量 等 ) 建 议 设 置 非 0 的 存 储 时 间 间 隔, 数 据 将 按 设 定 的 时 间 间 隔 存 储, 同 时 发 送 到 监 控 中 心 如 设 定 值 为 60 分 钟, 监 控 中 心 每 隔 一 小 时 将 会 接 收 到 一 个 数 据 仪 器 控 制 的 四 种 方 法 对 仪 器 控 制 有 四 种 方 法, 分 别 是 立 即 控 制 等 时 控 制 定 时 控 制 以 及 等 比 例 控 制 立 即 控 制 是 通 过 访 问 仪 器 的 控 制 页 面, 点 击 控 制 内 容 实 现 如 控 制 仪 器 检 测 标 定 等 4

8 等 时 控 制 需 要 在 仪 器 仪 表 设 置 页 面 内 设 置 采 样 间 隔 环 境 监 测 仪 每 隔 所 设 定 的 时 间 即 向 仪 器 发 送 一 条 立 即 检 测 命 令 如 设 定 时 间 为 120 分 钟, 则 环 境 监 测 仪 每 隔 两 个 小 时 向 仪 器 发 送 一 条 检 测 指 令 当 采 样 时 间 间 隔 为 0 时, 该 功 能 失 效 定 时 控 制 是 在 仪 器 仪 表 设 置 页 面 内 点 击 定 时 采 样 栏 内 的 定 时 按 钮, 选 择 一 天 24 小 时 的 一 个 或 多 个 整 点 如 设 置 8 点 13 点 后, 每 天 到 8 点 和 13 点 时 环 境 监 测 仪 将 会 向 仪 器 发 送 一 条 检 测 指 令 等 比 例 控 制 是 在 仪 器 仪 表 设 置 页 面 内 设 定 等 比 例 流 量 值, 当 流 量 累 加 到 设 定 值 后, 数 据 采 集 仪 向 仪 器 发 送 一 条 检 测 指 令 等 比 例 流 量 值 为 0 时, 该 功 能 失 效 数 据 上 报 机 制 数 据 分 为 四 类, 分 别 是 检 测 数 据 状 态 数 据 超 标 报 警 状 态 报 警 在 内 置 与 监 控 中 心 通 讯 的 浩 镭 协 议 中, 检 测 数 据 及 状 态 数 据 在 环 境 监 测 仪 保 存 数 据 时 上 报 监 控 中 心, 超 标 报 警 及 状 态 报 警 在 事 件 发 生 时 立 即 上 报 监 控 中 心 常 规 配 置 功 能 该 功 能 页 面 如 上 图 用 来 配 置 企 业 识 别 标 志, 接 入 internet 设 备 ( 如 手 机 或 ADSL 猫 ) 的 网 关 地 址 可 以 配 置 四 个 监 控 中 心 的 ip 地 址 及 通 讯 端 口 号 远 程 通 讯 调 试 该 功 能 页 面 如 上 图, 主 要 为 了 在 开 发 新 驱 动 时 测 试 仪 器 通 讯 同 时 在 数 据 采 集 不 正 常 的 情 况 下 查 找 故 障 原 因 数 据 上 报 时 如 得 不 到 监 控 中 心 回 应, 则 压 入 发 送 缓 存 文 件, 当 通 讯 再 次 恢 复 时, 立 即 上 报 如 有 多 个 监 控 中 心 则 有 相 对 应 的 多 个 缓 存 文 件 实 时 数 据 浏 览 机 制 实 时 数 据 浏 览 是 通 过 IE 浏 览 器 直 接 访 问 环 境 监 测 仪 的 WEB 服 务 器, 当 没 有 访 问 时 不 产 生 通 讯 流 量, 而 需 要 浏 览 数 据 是 可 以 立 即 浏 览 到 实 时 数 据 在 保 证 了 实 时 性 的 同 时, 降 低 了 通 讯 流 量 系 统 功 能 介 绍 : 在 WinPAC 控 制 器 开 发 一 个 基 于 WEB 的 网 站, 控 制 器 上 的 配 置 下 载 浏 览 数 据 全 部 都 是 通 过 浏 览 器 访 问 WEB 页 面 完 成 的, 在 数 据 上 报 时 采 用 SOCKET 通 讯 仪 器 配 置 该 功 能 用 来 配 置 仪 器 的 通 讯 协 议 通 讯 口 检 测 因 子 数 据 转 换 等 比 例 采 样 等 时 采 样 定 点 采 样 存 储 机 制 现 将 主 要 功 能 介 绍 如 下 : 实 时 数 据 该 功 能 用 来 浏 览 仪 器 检 测 的 实 时 数 据 5

9 控 制 仪 器 时 间 修 改 该 功 能 用 来 提 供 针 对 于 不 同 仪 器 可 以 实 现 的 不 同 控 制, 当 仪 器 有 多 个 控 制 指 令 或 多 个 可 设 置 参 数 时, 会 显 示 不 同 的 控 制 页 面 历 史 数 据 该 功 能 用 来 修 改 环 境 监 测 仪 内 的 系 统 时 间 对 提 供 必 要 通 讯 协 议 的 仪 器 仪 表 的 时 间 由 环 境 监 测 仪 自 动 校 准 数 据 文 件 下 载 该 功 能 用 来 提 供 直 接 浏 览 环 境 监 测 仪 所 存 储 的 原 始 数 据, 环 境 监 测 仪 数 据 存 储 量 可 高 达 百 万 条 记 录 如 有 需 要 可 扩 充 到 千 万 条 记 录 应 用 程 序 升 级 该 功 能 能 够 将 环 境 监 测 仪 中 的 原 始 纪 录 文 件 通 过 文 件 下 载 的 方 式 下 载 到 监 控 计 算 机 上 WinPAC 环 境 监 测 仪 的 技 术 特 点 及 优 势 : 多 中 心 发 送 环 境 监 测 仪 最 多 能 够 同 时 向 四 个 监 控 中 心 发 送 数 据 当 其 中 一 个 或 多 个 中 心 通 讯 中 断 时, 环 境 监 测 仪 能 够 将 向 该 中 心 发 送 的 数 据 存 储 下 来, 等 到 线 路 重 联 时 发 送 到 该 中 心 兼 容 多 中 心 协 议 环 境 监 测 仪 目 前 兼 容 内 置 的 浩 镭 通 讯 协 议, 待 国 家 标 准 重 新 修 订 后 支 持 国 家 标 准 向 监 控 中 心 发 送 数 据 其 他 通 讯 协 议 可 按 当 地 环 保 部 门 要 求 定 制 远 程 配 置 该 功 能 提 供 应 用 程 序 的 远 程 升 级 及 新 加 仪 器 仪 表 驱 动 的 远 程 下 载 支 持 远 程 通 过 WEB 页 面 配 置 环 境 监 测 仪, 监 控 中 心 的 IP 地 址 通 讯 协 议 指 定 仪 器 的 种 类 存 储 6

10 ( 上 报 ) 方 式, 采 样 方 式 数 据 采 集 仪 时 间 等 等 远 程 数 据 浏 览 支 持 远 程 通 过 WEB 浏 览 实 时 数 据 远 程 程 序 更 新 当 程 序 升 级 或 扩 展 时 可 以 远 程 更 新 主 运 用 程 序 远 程 开 发 调 试 利 用 WEB 可 以 远 程 调 试 和 仪 器 的 通 讯, 可 以 异 地 开 发 程 序, 再 远 程 下 载 到 环 境 监 测 仪 内, 节 省 开 发 周 期 加 快 响 应 效 率 远 程 数 据 下 载 在 监 控 中 心 数 据 崩 溃 时, 可 以 通 过 远 程 数 据 下 载, 恢 复 原 始 数 据 四 种 仪 器 采 样 方 式 支 持 立 即 采 样 检 测 等 时 采 样 检 测 定 点 采 样 检 测 等 比 例 采 样 检 测 B/S 构 架 取 代 繁 杂 的 协 议 系 统 的 配 置 浏 览 实 时 数 据 升 级 下 载 等 使 用 标 准 的 HTTP 协 议, 系 统 地 运 用 等 同 于 上 网, 不 需 要 定 义 繁 杂 的 由 现 场 到 监 控 中 心 的 协 议 后 记 随 着 诸 如 ERP 之 类 的 MIS 不 断 完 善, 上 层 平 台 要 求 与 其 末 梢 自 动 化 控 制 系 统 实 现 无 缝 连 接 的 需 求 日 益 显 现 今 天 的 MIS 已 经 非 常 先 进, 完 全 可 以 适 应 企 业 的 各 种 变 化 当 它 与 自 动 化 信 息 采 集 控 制 系 统 对 接 后, 同 样 要 求 自 动 化 控 制 系 统 也 能 做 到 随 需 应 变 市 场 需 要 更 为 简 洁 的 系 统 架 构 更 为 安 全 可 靠 的 设 备 更 为 独 立 并 且 功 能 更 为 强 大 的 分 散 式 系 统 PAC 可 以 充 分 发 挥 其 强 大 的 计 算 和 管 理 功 能, 使 企 业 管 理 更 加 贴 近 实 际 PAC 凭 着 丰 富 的 I/O 和 网 络 功 能, 让 企 业 运 作 更 富 有 想 象 力 PAC 让 自 动 化 控 制 更 加 靠 近 现 场, 让 自 动 化 管 理 完 全 没 有 距 离 的 限 制 泓 格 WinPAC 系 列 PAC 控 制 器 已 经 得 到 越 来 越 多 用 户 的 肯 定, 在 各 行 各 业 都 可 以 看 到 WinPAC 系 列 的 身 影 相 信 随 着 自 动 化 水 平 的 不 断 提 高, WinPAC 将 会 发 挥 越 来 越 重 要 的 作 用! 本 案 例 所 使 用 的 泓 格 产 品 : 产 品 型 号 规 格 描 述 WP 槽 主 控 制 器 I 口 RS232 扩 展 模 块 企 业 本 地 浏 览 冗 余 一 个 以 太 网 口, 提 供 给 受 监 控 的 企 业 内 部 局 域 网 浏 览 数 据 水 气 声 监 控 多 系 统 兼 容 水 气 声 因 子 可 自 由 配 置, 多 系 统 能 够 同 时 兼 容 支 持 多 种 通 讯 方 式 支 持 以 太 网 的 通 讯 方 式, 与 现 有 主 流 通 讯 方 式 ADSL CDMA GPRS 兼 容 I-87017W 8 路 模 拟 量 输 入 模 块 7

11 基 于 μpac 的 水 厂 水 质 监 控 系 统 前 言 系 统 架 构 图 : 水 厂 水 质 监 控 系 统, 需 要 对 该 水 厂 供 水 流 程 中 的 水 位 水 压 流 量 浊 度 泥 水 界 面 二 氧 化 氯 含 量 的 模 拟 量 输 入 信 号 以 及 原 水 输 送 电 动 阀 的 开 关 状 态 启 停 控 制 等 开 关 量 输 入 和 输 出 信 号 进 行 采 集, 并 将 信 号 发 送 至 中 控 室, 供 工 作 人 员 对 数 据 进 行 监 视 分 析, 便 于 供 水 生 产 的 自 动 化 管 理 本 文 主 要 介 绍 采 用 泓 格 科 技 μpac 控 制 器 和 泓 格 高 性 能 采 集 模 块 I 组 建 的 水 厂 水 质 监 控 系 统 关 键 字 μpac I-7000 水 厂 I-7188EG 系 统 架 构 整 个 水 厂 监 控 区 域 采 集 点 比 较 分 散, 故 系 统 构 架 选 用 分 散 式 控 制 方 式, 上 位 机 放 置 在 中 控 室 内, 自 动 控 制 设 备 的 主 控 制 器 也 放 置 在 中 控 室 控 制 设 备 柜 内, 而 I/O 采 集 模 块 则 分 散 放 置 在 各 池 附 近 的 设 备 箱 内 I/O 模 块 与 控 制 器 间 以 RS-485 方 式 进 行 连 接 通 讯, 控 制 器 与 上 位 机 以 以 太 网 方 式 连 接 通 讯 系 统 主 控 制 器 选 用 泓 格 科 技 的 μpac 系 列 控 制 器 I-7188EG,I-7188EG 的 外 形 大 约 仅 有 手 掌 般 大, 对 于 小 型 自 动 控 制 系 统 来 说, 其 控 制 器 件 体 积 小, 为 用 户 集 成 系 统 省 下 更 多 的 空 间 和 资 源 ; 控 制 器 功 耗 低, 通 常 在 2-3W 的 电 源 功 率 消 耗, 控 制 器 以 电 脑 构 架 为 基 础, 功 能 强 大, 计 算 能 力, 数 据 处 理 存 储 能 力 突 出 ; 数 据 显 示 通 过 用 户 自 由 选 择 人 机 界 面 实 现 产 品 带 以 太 网 口, 内 建 多 串 口 设 计, 让 I- 7188EG 不 仅 可 以 连 接 外 部 设 备 与 仪 表, 也 可 以 轻 易 的 连 接 各 式 总 线 模 块, 可 以 轻 松 的 实 现 模 拟 量 开 关 量 运 动 温 度 压 力 的 控 制 另 外 程 序 开 发 可 以 通 过 PLC 传 统 方 式 ( 梯 形 图 顺 序 功 能 图 等 5 种 方 式 ) 进 行 控 制 系 统 的 I/O 模 块, 同 样 选 用 泓 格 科 技 畅 销 市 场 20 多 年 的 牛 顿 系 列 I-7000 模 块, 它 内 置 微 处 理 器 和 坚 固 的 工 业 级 塑 料 外 壳, 可 以 独 立 提 供 包 括 智 能 信 号 调 理 输 入 输 出 数 据 显 示 和 RS-485 通 信 等 功 能, 仅 需 2 根 通 信 线 就 可 以 建 立 起 一 个 多 点 的 分 布 式 RS-485 网 络, 具 有 最 佳 的 网 络 配 置 非 常 适 合 小 型 的 分 散 I/O 系 统 系 统 原 理 上 位 机 通 过 以 太 网 和 下 位 的 控 制 器 I-7188EG 进 行 数 据 交 换,I-7188EG 通 过 RS-485 通 讯 接 口 和 各 池 现 场 控 制 箱 内 的 远 端 数 据 采 集 模 块 (I-7017,I 模 块 ) 进 行 通 讯, 实 现 水 质 参 数 的 采 集 与 电 动 阀 的 控 制 RS-485 是 一 种 简 单 的 工 业 现 场 总 线 标 准, 具 有 良 好 的 抗 干 扰 性 和 可 扩 展 性, 在 微 机 的 标 准 RS-232 串 口 上 插 接 光 电 隔 离 的 RS-232/RS-485 转 换 模 块, 就 构 成 了 微 机 的 RS485 接 口, 采 用 这 种 通 讯 结 构 后, 微 机 和 它 所 控 制 的 设 备 只 有 简 单 的 总 线 连 接, 避 免 了 将 过 多 的 连 线 引 入 上 位 机 造 成 的 干 扰, 上 位 机 可 采 用 工 业 控 制 计 算 机 或 通 用 型 微 机 选 择 模 块 作 为 检 测 与 控 制 信 号 方 式 时, 模 拟 信 号 检 测 采 用 I-7017 模 块, 在 各 池 现 场 进 行 采 集, 并 通 过 RS-485 发 送 至 I-7188EG, 经 过 计 算 处 理 后, 上 传 上 位 机 显 示 和 存 储 ; 阀 门 的 起 停 由 上 位 机 对 下 位 的 I-7188EG 发 出 指 令, I-7051 得 到 指 令 后 发 出 DO 信 号 (TTL 信 号, 如 驱 动 大 功 率 设 备, 需 要 加 继 电 器 增 加 触 点 容 量 ) 驱 动 电 动 阀 来 进 行 控 制 I 用 于 开 关 量 的 输 入 信 号 检 测 或 者 显 示 ( 如 各 个 阀 门 的 状 态 等 ) 由 于 I-7000 模 块 内 置 微 处 理 器, 只 需 二 根 导 线 通 过 RS-485 网 络 与 控 制 主 机 相 互 通 讯, 最 大 传 输 距 离 为 1200 米 另 外 它 基 于 ASCⅡ 码 的 命 令 / 底 层 协 议, 可 以 用 高 级 语 言 编 写 应 用 程 序, 且 可 以 使 用 组 态 王 等 组 态 成 为 各 种 监 控 网 络 模 块 的 地 址 存 储 在 模 块 的 EEPROM 中, 可 由 控 制 计 算 机 进 行 修 改, 8

12 内 置 看 门 狗 功 能, 保 证 可 靠 运 行, 模 块 死 机 后 自 动 重 启 系 统 软 件 : 操 作 系 统 选 用 的 I-7188EG 控 制 器, 内 置 泓 格 于 1998 年 自 主 研 发 的 有 知 识 产 权 的 Minios7 操 作 系 统, 它 兼 容 DOS 系 统, 但 与 常 规 DOS 系 统 相 比, 具 有 上 电 启 动 时 间 短 ( 小 于 0.1S) 内 置 硬 件 诊 断 功 能 直 接 支 持 I-8000 和 I-7000 模 块 而 不 需 要 库 函 数 直 接 支 持 以 太 网 编 程 而 无 需 外 挂 驱 动 直 接 支 持 内 置 或 活 动 存 储 设 备 程 序 开 发 方 式 为 了 符 合 传 统 PLC 用 户 的 编 程 习 惯,I-7188EG 内 嵌 罗 克 韦 尔 公 司 旗 下 的 ISaGRAF 引 擎, 可 以 使 用 符 合 IEC 的 全 部 5 种 语 言 编 程, 即 梯 形 图 语 言 布 尔 助 记 符 语 言 功 能 表 图 语 言 功 能 模 块 图 语 言 及 结 构 化 语 句 描 述 语 言 用 户 可 以 在 自 己 的 PC 机 上 编 写 好 项 目 的 应 用 程 序, 然 后 通 过 串 口 下 载 到 I- 7188EG 上 另 外 ISaGRAF 支 持 Modbus/RTU 和 Modbus/TCP 协 议,(I-7188EG 支 持 Modbus/ TCP) 可 以 方 便 地 和 SCADA 软 件 HMI 设 备 及 其 他 支 持 Modbus 协 议 的 设 备 进 行 连 接, 挂 上 网 络 可 以 直 接 访 问, 而 不 用 自 己 编 写 通 讯 协 议 比 如 常 用 的 支 持 泓 格 的 组 态 软 件 有 ; 组 态 王 昆 仑 通 泰 紫 金 桥 等 组 态 软 件 此 外 ISaGRAF 提 供 近 200 个 标 准 的 功 能 块 和 函 数 调 用, 用 户 可 以 用 图 形 化 的 方 式 进 行 程 序 编 辑, 而 不 必 用 C 语 言 去 开 发 一 些 底 层 的 函 数 算 法 和 控 制 策 略 而 且,I-7188EG 支 持 以 GSM Modem 通 信 方 式 实 现 移 动 应 用, 实 现 远 程 下 载 和 监 控, 从 而 使 用 户 摆 脱 有 线 通 信 的 限 制, 建 构 起 一 个 广 域 的 监 控 系 统 系 统 特 点 : 系 统 整 体 性 价 比 优 于 PLC 本 系 统 主 要 实 现 对 现 场 各 池 的 水 质 参 数 进 行 采 集, 模 拟 量 的 数 据 采 集 与 处 理 在 系 统 的 I/O 量 中 占 有 率 比 较 高, 因 此 选 用 的 自 控 产 品 需 要 保 证 在 模 拟 量 的 实 时 可 靠 稳 定 采 集 传 输 的 同 时, 兼 具 性 价 比 高 的 特 点 相 对 于 传 统 的 PLC, 正 如 著 名 的 80-2 原 则 讲 的 那 样 :PLC 受 限 制 于 自 身 的 硬 件 和 软 件 设 计, 使 得 PLC 工 业 应 用 的 80% 是 使 用 数 字 I/O, 少 量 模 拟 I/O 数 和 简 单 的 编 程 技 巧, 因 此 对 于 模 拟 量 为 系 统 主 要 处 理 对 象 的 项 目,PLC 并 非 最 佳 选 择 而 近 年 来 有 新 一 代 PLC 之 称 的 PAC, 由 于 其 硬 件 采 用 低 功 耗 高 性 能 CPU 集 成 的 嵌 入 式 系 统, 在 架 构 上 已 经 相 当 于 一 款 嵌 入 式 的 可 编 程 计 算 机 ; 而 软 件 上 结 合 了 IEC 标 准, 使 得 PAC 既 具 有 了 传 统 PLC 的 各 种 功 能, 又 具 备 在 模 拟 量 采 集 处 理 上 高 性 价 比 的 优 势 现 场 布 线 非 常 方 便, 节 约 施 工 成 本 从 系 统 图 上 可 以 发 现, 各 传 感 器 到 模 块 间 最 多 只 有 8 路 信 号 线, 而 各 模 块 和 主 控 制 器 间 只 需 1 路 (2 根 )RS-485 总 线 进 行 连 接, 不 但 减 少 了 因 为 接 线 带 来 的 麻 烦, 更 节 约 了 成 本 软 件 开 发 售 后 维 护 方 便 泓 格 科 技 提 供 所 有 I/O 模 块 的 函 数 功 能 块, 用 户 可 以 直 接 使 用 相 应 的 I/O 模 块, 而 不 用 单 独 对 各 个 模 块 进 行 大 量 的 设 置, 从 而 节 省 大 量 初 始 化 时 间, 使 系 统 在 运 用 和 使 用 上 更 加 容 易, 同 时 在 系 统 维 护 时, 也 无 须 单 独 对 各 模 块 进 行 设 置, 极 大 的 节 省 了 系 统 维 护 的 时 间 和 人 力 标 配 以 太 网 络 接 口, 降 低 通 讯 成 本 I-7188EG 控 制 器 直 接 实 现 以 太 网 通 讯 而 勿 需 另 外 添 加 专 门 的 以 太 网 通 讯 模 块, 从 而 大 幅 度 的 降 低 成 本, 标 准 配 置 的 以 太 网 接 口, 用 户 不 必 再 编 写 专 用 的 通 讯 程 序 强 大 的 通 讯 能 力, 方 便 实 现 与 各 种 设 备 的 通 讯 I-7188EG 本 身 自 带 的 2 串 口, 一 网 口 外, 还 可 以 根 据 用 户 的 需 求, 进 行 多 串 口 或 者 多 网 口 的 扩 展, 而 不 必 去 做 硬 件 和 软 件 大 量 的 更 改 工 作, 在 通 讯 上 为 用 户 提 供 了 更 大 的 选 择 和 扩 展 空 间 方 便 实 现 系 统 扩 展, 为 系 统 变 更 或 升 级 留 有 空 间 I-7188EG 也 可 以 采 用 总 线 的 方 式 来 进 行 扩 展, 对 于 由 于 工 艺 或 设 备 的 更 改 而 导 致 自 控 配 置 变 更, 优 势 巨 大 控 制 器 提 供 加 密 功 能, 保 密 用 户 工 艺 信 息 控 制 器 提 供 64 位 唯 一 的 硬 件 序 列 号, 可 以 保 密 客 户 程 序 信 息 如 水 处 理 中 重 要 的 工 艺 算 法, 在 编 译 成 程 序 来 计 算 某 些 参 数 的 时 候, 用 户 可 以 通 过 硬 件 序 列 号 的 功 能, 加 密 此 程 序, 从 而 有 效 的 保 护 公 司 机 密 本 地 数 据 保 存 掉 电 保 持 实 时 时 钟 防 止 数 据 丢 失 I-7188EG 有 本 地 存 储 的 EEPROM 电 池 后 备 SRAM, 可 以 保 存 本 地 需 要 存 储 的 一 些 数 据, 并 且 具 有 掉 电 保 持 功 能, 即 使 在 停 电 的 情 况 下 也 能 够 将 一 些 重 要 的 数 据 进 行 存 储, 同 时 配 合 实 时 时 钟 功 能, 9

13 为 后 期 精 确 分 析 事 故 原 因 和 发 生 时 间, 提 供 了 重 要 的 判 断 依 据 看 门 狗 功 能, 加 强 系 统 稳 定 可 靠 性 I-7188EG 控 制 器 和 I/O 自 带 的 双 看 门 狗 功 能 ( 硬 件 看 门 狗 和 软 件 看 门 狗 ), 能 在 系 统 死 机 情 况 下, 快 速 自 启, 提 高 了 系 统 的 可 靠 性 和 稳 定 性 后 记 在 选 取 自 控 产 品 阶 段, 考 虑 到 客 户 以 往 使 用 PLC 方 式 进 行 系 统 开 发 的 习 惯, 以 及 对 于 水 处 理 工 程 可 靠 稳 定 的 要 求, 再 综 合 整 体 性 价 比 的 衡 量, 最 终 我 们 选 取 了 泓 格 科 技 的 I-7188EG 控 制 器 搭 配 相 应 I/O 模 块 的 方 案 此 方 案 以 PAC 控 制 器 件 为 核 心, 它 除 了 具 备 PC 强 大 的 控 制 计 算 能 力 通 讯 处 理 广 泛 的 第 三 方 软 件 支 持 外, 还 结 合 了 PLC 可 靠 坚 固 易 于 使 用 的 特 性, 同 时 也 为 用 户 节 省 了 工 程 项 目 开 发 时 间, 简 化 了 现 场 布 线 的 麻 烦, 提 高 了 系 统 的 可 扩 展 性, 为 现 在 乃 至 将 来 降 低 了 整 体 成 本 泓 格 科 技 的 I-7188EG 系 列 产 品, 经 过 市 政 水 治 理 项 目 以 及 工 厂 工 业 园 区 生 产 生 活 污 水 项 目 的 多 次 成 功 案 例 运 用, 已 经 证 明 了 它 在 可 靠 稳 定 的 同 时 ; 还 以 其 独 特 性 能, 让 用 户 有 了 一 个 更 具 市 场 竞 争 力 的 水 处 理 自 控 方 案 本 案 例 所 使 用 的 泓 格 产 品 : 产 品 型 号 规 格 描 述 I-7188EG 嵌 入 式 PAC 控 制 器 I 路 模 拟 量 输 入 模 块 I 路 隔 离 数 字 量 输 入 模 块 I 路 非 隔 离 OC 门 输 出 模 块 10

14 基 于 WinPAC 的 自 来 水 厂 自 动 控 制 系 统 前 言 随 着 人 们 生 活 水 平 的 不 断 提 高, 人 们 对 饮 用 水 的 质 量 也 提 出 了 更 高 的 要 求, 运 用 高 科 技 手 段 对 制 水 供 水 过 程 进 行 自 动 化 控 制, 实 现 生 产 管 理 现 代 化 至 关 重 要 本 系 统 是 用 光 纤 环 网 技 术, 构 建 的 自 来 水 厂 控 制 系 统 网 络 控 制 主 站 采 用 泓 格 科 技 的 WinPAC 系 列 PAC 控 制 器, 并 且 搭 配 一 些 泓 格 科 技 的 I/O 模 块 来 完 成 对 整 个 系 统 的 数 据 采 集 控 制 器 通 过 OPC 和 上 位 机 进 行 数 据 交 换, 上 位 机 可 以 实 时 监 测 并 且 控 制 整 个 系 统 网 络 关 键 字 PAC WinPAC 自 来 水 厂 WP-8847 ISaGRAF 系 统 架 构 本 系 统 是 用 光 纤 环 网 技 术, 构 建 的 自 来 水 厂 控 制 系 统 网 络 网 络 拓 扑 结 构 为 环 形 + 总 线 方 式, 五 个 控 制 主 站 采 用 和 中 控 室 监 控 站 连 成 环 形 以 太 网, 实 现 了 通 讯 链 路 在 链 路 发 生 单 点 故 障 的 情 况 下, 网 络 会 在 500ms 内 重 构, 控 制 系 统 实 时 数 据 不 会 丢 失, 从 而 保 证 了 控 制 系 统 连 续 不 间 断 的 工 作 控 制 主 站 采 用 泓 格 科 技 的 WP-8847 控 制 器, 并 且 搭 配 一 些 泓 格 科 技 的 I/O 模 块 来 完 成 对 整 个 系 统 的 数 据 采 集 控 制 器 通 过 OPC 和 上 位 机 进 行 数 据 交 换, 上 位 机 可 以 实 时 监 测 并 且 控 制 整 个 系 统 网 络 网 络 交 换 机 安 装 在 就 地 设 备 控 制 盘 柜 中, 交 换 机 配 置 4-8 口 RJ45 端 口, 连 接 到 PLC 触 摸 屏 等 设 备 因 此 对 于 本 地 控 制 站 来 说, 为 总 线 连 接 其 子 站 采 用 Modbus 与 主 站 相 连 主 站 选 型 主 站 采 用 泓 格 科 技 WP-8847 控 制 器 是 泓 格 科 技 研 发 的 高 性 能 控 制 器 PAC 技 术 是 随 着 计 算 机 技 术 和 自 动 化 技 术 的 不 断 发 展 和 交 融 而 衍 生 出 来 的 技 术, 可 以 说 是 计 算 机 技 术 和 自 动 化 技 术 的 结 合 体, 有 着 非 常 广 大 的 应 用 前 景 泓 格 的 WinPAC 系 列 产 品 是 国 内 最 早 的 基 于 PAC 技 术 的 产 品, 其 稳 定 性 可 靠 性 和 开 放 性 已 经 得 到 广 泛 的 认 可, 是 一 款 成 熟 的 控 制 系 统 产 品 4G), 集 成 WINCE5.0 操 作 系 统, 可 处 理 各 种 复 杂 任 务, 并 且 支 持 同 时 处 理 多 任 务 支 持 多 主 机 访 问 控 制 器 支 持 多 个 上 位 机 同 时 访 问, 可 满 足 不 同 用 户 对 实 时 数 据 的 需 要 集 成 HMI 功 能 控 制 器 提 供 标 准 的 VGA 接 口, 可 在 现 场 提 供 HMI 方 便 操 作 人 员 的 维 护 与 操 作 安 全 性 更 高 控 制 器 提 供 双 电 池 备 份 的 SRAM 保 证 系 统 数 据 的 安 全, 并 且 支 持 自 定 义 文 件 格 式 和 唯 一 硬 件 序 列 号, 保 证 数 据 和 应 用 程 序 的 安 全 通 信 接 口 丰 富 控 制 器 自 带 2 个 标 准 的 10/100M 网 络 接 口 和 4 个 串 口, 并 支 持 GSM/GPRS 通 信 功 能, 可 满 足 不 同 应 用 条 件 下 的 通 信 需 要 开 放 性 好 控 制 器 支 持 Modbus OPC 等 开 放 的 工 业 通 信 协 议 支 持 远 程 维 护 和 更 新 控 制 器 提 供 Web Server 和 FTP Server, 方 便 用 户 实 现 远 程 的 数 据 访 问 和 程 序 更 新, 提 供 远 程 操 作 工 具, 可 方 便 用 户 实 现 远 程 的 配 置 及 维 护 稳 定 性 好 宽 温 工 作 范 围, 以 及 无 风 扇 无 硬 盘 的 良 好 工 作 设 计, 可 以 在 现 场 严 酷 的 环 境 中 正 常 工 作 模 块 可 带 电 插 拔 运 行 过 程 中 可 以 更 换 所 有 I/O 组 件, 真 正 电 工 级 操 作 开 发 上 手 容 易 可 以 使 用 Visual Studio.Net /2005/2008 evc ISaGRAF 等 软 件 来 开 发 本 系 统 使 用 泓 格 科 技 WP-8847 作 为 主 控 单 元, 采 集 模 块 使 用 泓 格 I-87KW 系 列 采 集 模 块 WinPAC 系 列 PAC 产 品 具 有 如 下 特 点 : 运 算 功 能 强 控 制 器 提 供 520MHz CPU 和 128M 内 存 ( 可 通 过 Mirco SD 扩 展 至 11

15 网 络 拓 扑 图 : 本 网 络 用 光 纤 环 网 技 术, 构 建 水 厂 控 制 系 统 网 络 网 络 拓 扑 结 构 为 环 形 + 总 线 方 式, 该 系 统 具 有 5 个 控 制 主 站, 分 别 用 来 控 制 送 水 泵 房 滤 池 加 药 间 反 应 沉 淀 池 污 泥 脱 水 车 间 每 个 控 制 主 站 有 其 独 立 的 控 制 系 统 来 完 成 该 车 间 的 操 作, 同 时 五 个 控 制 主 站 又 和 中 控 室 监 控 站 连 成 环 形 以 太 网, 实 现 了 通 讯 链 路 加 药 间 主 站 网 络 图 加 药 间 主 站 主 要 由 加 矾 设 备 和 泄 氯 设 备 组 成, 通 过 组 成 一 路 接 入 主 站 反 应 沉 淀 池 主 站 网 络 图 送 水 泵 房 主 站 反 应 沉 淀 池 主 要 由 三 部 分 组 成, 一 路 进 水 阀 设 备 一 路 为 数 控 电 台 传 送 一 路 为 排 泥 阀 设 备 数 传 电 台 主 要 把 刮 泥 机 相 关 的 数 据 信 息 传 到 主 站 送 水 泵 房 是 整 个 水 厂 中 比 较 重 要 的 部 门, 使 用 泓 格 WinPAC 控 制 器 作 为 控 制 中 心 利 用 PAC 的 巨 大 优 势, 真 正 达 到 准 确 高 效 安 全 的 系 统 要 求 污 泥 脱 水 主 站 滤 池 主 站 网 络 滤 池 主 站 主 要 有 由 3 路 组 成 8 个 滤 池 PLC 组 成 一 路 低 压 房 仪 表 一 路 5 台 变 频 器 一 路 污 泥 脱 水 主 站 主 要 通 过 WP-8847 来 控 制 相 应 的 外 部 设 备, 进 行 操 作 12

16 系 统 软 件 介 绍 水 泵 控 制 & 反 冲 洗 图 上 位 机 用 组 态 软 件 通 过 OPC 来 和 各 个 主 站 进 行 数 据 交 换 各 个 主 站 采 用 ISaGRAF 软 逻 辑 编 程 软 件 进 行 编 程 ISaGRAF 提 供 单 一 的 设 计 环 境 - ISaGRAF workbench, 它 可 安 装 在 windows 95 /98/2000/ XP 上, 使 用 者 完 全 只 需 使 用 此 Workbench 来 设 计 不 同 种 类 不 同 平 台 的 ISaGRAF 控 制 器. 这 表 示 用 户 只 要 学 会 一 套 软 件 即 可, 之 后 可 下 载 至 任 一 台 控 制 器 上 来 执 行 ISaGRAF 支 持 IEC 五 种 PLC 语 言 的 软 件, 包 含 顺 序 式 功 能 图 (SFC) 阶 梯 图 (LD) 功 能 方 块 图 (FBD) 结 构 化 文 字 (ST) 及 指 令 集 (IL) 等 五 种 语 法, 另 外 它 也 支 持 第 六 种 PLC 语 法 - 流 程 图 语 言 (FC), 这 种 灵 活 性 让 使 用 者 能 够 选 择 最 适 合 自 己 知 识, 风 格 和 应 用 类 别 的 语 言 泓 格 科 技 WP-8847 系 列 PAC 控 制 器, 支 持 ISaGRAF 编 程 方 式, 并 提 供 大 量 的 DEMO 程 序 能 够 快 速 的 帮 助 客 户 开 发 系 统 监 控 系 统 主 图 现 场 图 片 控 制 室 网 络 监 视 图 控 制 室 机 柜 13

17 水 厂 实 景 使 用 户 在 很 短 的 时 间 搭 建 起 监 控 系 统, 节 省 了 宝 贵 的 开 发 时 间 这 套 基 于 泓 格 PAC 产 品 的 解 决 方 案, 具 有 以 下 优 点 : 所 有 模 块 支 持 带 电 热 插 拨 : 这 是 泓 格 PAC 最 突 出 的 特 点, 可 简 化 现 场 的 施 工 和 维 护 的 工 作 量 模 块 自 识 别 : 系 统 自 动 识 别 加 入 的 模 块, 让 用 户 轻 松 完 成 现 场 模 块 组 态 性 能 价 格 比 高 : 泓 格 提 供 大 容 量 的 I/O 模 块, 在 更 精 简 的 模 块 体 积 内 提 供 更 多 的 I/O 连 接 通 道, 可 充 分 减 少 对 控 制 柜 容 积 的 需 要 安 装 编 程 方 便, 维 护 扩 充 容 易 : 现 场 控 制 站 可 以 分 别 编 程, 且 所 有 现 场 控 制 器 可 以 支 持 远 程 调 试 和 更 新 智 能 化 的 现 场 控 制 器 : 现 场 控 制 器 除 可 满 足 现 场 控 制 功 能 需 要 外, 还 可 提 供 Web 发 布 数 据 记 录 和 分 析 的 功 能, 可 满 足 用 户 更 高 层 次 的 需 要 WinPAC 以 其 稳 定 的 性 能 高 可 靠 性 良 好 的 扩 展 性 已 经 得 到 越 来 越 多 用 户 的 肯 定, 在 各 行 各 业 都 可 以 看 到 WinPAC 系 列 的 身 影 相 信 随 着 自 动 化 水 平 的 不 断 提 高,WinPAC 将 会 发 挥 越 来 越 重 要 的 作 用! 本 案 例 所 使 用 的 泓 格 产 品 : 后 记 此 项 目 的 整 体 设 计 以 及 架 构 目 前 在 其 所 在 地 是 比 较 先 进 的, 目 前 该 项 目 已 经 投 入 使 用 并 且 获 得 了 用 户 的 好 评 泓 格 科 技 的 WinPAC 控 制 器 在 这 个 项 目 中 发 挥 了 重 大 作 用, 依 靠 其 软 体 及 硬 体 上 的 优 势 产 品 型 号 WP-8847 I-8017HW I-87024W I-8040W I-8040W 规 格 描 述 8 槽 主 控 制 器 8 通 道 模 拟 量 采 集 模 块 4 通 道 模 拟 量 输 出 模 块 32 通 道 开 关 量 输 入 模 块 32 通 道 开 关 量 输 出 模 块 14

18 德 基 水 库 大 坝 仪 器 览 测 系 统 前 言 台 湾 电 力 公 司 大 甲 溪 发 电 厂 自 六 十 三 年 六 月 廿 六 日 首 期 发 电 以 来 对 于 大 坝 安 全 监 测 系 统 的 建 构 一 直 不 遗 余 力 目 前 于 大 坝 及 坝 座 装 设 的 14 种 472 组 监 测 仪 器 绝 大 部 分 均 处 于 运 作 良 好 状 态 唯 部 分 系 统 主 要 量 测 设 备 因 原 厂 已 相 继 停 产, 相 关 维 修 及 零 件 取 得 困 难 因 此 本 计 划 乃 将 现 有 量 测 主 机 及 相 关 硬 件 予 以 更 新 利 用 泓 格 科 技 股 份 有 限 公 司 PAC (Programmable Automation Controller)I-8837 搭 配 三 联 泓 格 共 同 开 发 之 Carlson 模 块 (CM-1) 来 整 合 成 一 个 现 代 化 自 动 观 测 系 统 德 基 电 厂 大 坝 安 全 检 查 操 作 系 统 由 于 建 构 得 相 当 早, 办 公 室 内 数 据 处 理 主 机 和 大 坝 仪 器 监 测 主 机 是 透 过 专 线 式 数 据 机 以 点 对 点 方 式 传 输 自 动 化 观 测 系 统 软 件 为 早 期 (MS-DOS) 操 作 系 统 及 DBASE 数 据 库 系 统 只 能 提 供 单 工 之 作 业 环 境 故 每 每 要 花 费 相 当 之 人 力 于 报 告 之 处 理 上, 而 为 配 合 目 前 无 人 电 厂 之 策 略, 必 须 将 相 关 人 员 集 中 于 大 甲 溪 电 厂 办 公 故 将 原 观 测 系 统 软 件 改 为 以 多 任 务 环 境 之 Windows 操 作 系 统 及 SQL Server 2000 数 据 库 系 统 构 架 以 提 高 作 业 效 率 而 减 少 人 力 需 求 描 箱 50 组, 每 组 9 测 点 计 450 测 点 原 KYOWA USB-50C 扫 描 箱 一 组 50 测 点 负 责 应 变 及 DC 模 拟 仪 器 之 量 测 ( 包 含 电 子 式 水 位 计 电 子 式 倾 斜 仪 漏 水 量 测 定 堰 摆 线 仪 ) 更 换 为 应 变 及 模 拟 输 入 扫 描 箱 1 组, 每 组 63 测 点 近 端 联 机 改 为 Ethernet 构 架 2 更 新 地 震 仪 启 动 控 制 器 3. 于 德 基 大 坝 廊 道 口 监 测 室 加 装 一 组 1KVAUPS 不 断 电 系 统 以 改 善 因 常 态 性 机 组 电 源 切 换 所 造 成 之 电 源 中 断 现 象 4 于 德 基 大 坝 廊 道 口 监 测 室 原 综 合 终 端 切 换 端 子 组, 更 换 为 附 三 通 插 孔 式 端 子 座 ( 计 100 组 共 500 测 点 ) 之 综 合 端 子 盘 5 于 德 基 水 库 中 控 室 新 增 一 台 数 据 库 主 储 存 监 测 仪 器 参 数 系 统 参 数 量 测 程 序 设 定 参 数 及 历 时 量 测 数 据 等 6 更 新 大 甲 溪 电 厂 办 公 室 之 数 据 处 理 工 作 站 (2) 系 统 软 件 更 新 构 架 : 关 键 字 PAC 地 震 I-8837 自 动 化 观 测 本 计 划 施 工 范 围 (1) 本 计 划 更 新 项 目 如 下 : 图 二 : 德 基 大 坝 仪 器 更 新 案 量 测 主 机 构 架 图 1 将 原 大 甲 溪 电 厂 办 公 室 数 据 处 理 工 作 站 DOS 操 作 系 统 配 合 硬 体 更 新 为 Microsoft Windows 2000 图 一 : 德 基 大 坝 仪 器 更 新 构 架 图 1 原 KYOWA UCAM-8C 遥 测 系 统 更 新 : 原 KYOWA USB-50C 卡 尔 森 扫 描 箱 9 组, 每 组 50 测 点, 共 计 450 测 点 ; 更 换 为 新 式 卡 尔 森 扫 2 建 置 各 项 监 测 数 据 之 搜 集 处 理 绘 图 分 析 等 相 关 作 业 模 组 大 坝 及 坝 座 各 项 监 测 仪 器 之 监 测 数 据, 包 含 自 动 量 测 之 电 子 式 摆 线 仪 水 库 水 位 计 漏 水 量 测 定 堰 倾 斜 仪 应 变 计 应 力 计 无 应 力 应 变 计 气 温 计 雨 量 计 水 温 计 混 凝 土 温 度 计 测 缝 计 岩 石 伸 缩 仪 岩 石 伸 缩 仪 补 正 温 度 计 等 项 及 人 工 量 测 补 整 之 地 下 水 位 计 渗 漏 水 流 量 渗 漏 水 浊 度 坝 顶 定 线 照 准 仪 三 角 点 及 孔 口 15

19 位 移 坝 座 裂 缝 计 岸 坡 测 倾 仪 照 准 系 统 等 项 目 3 数 据 库 主 机 之 操 作 系 统 为 Microsoft Windows 2000 server 4 于 Microsoft SQL Server 2000 之 构 架 下 建 置 新 数 据 库 系 统 转 换 及 整 合 旧 数 据 库 系 统 5 各 项 相 关 图 表 绘 制 报 表 输 出 既 格 式 相 同, 并 提 供 自 动 图 表 输 出 之 规 划 执 行 功 能 仪 岩 石 伸 缩 仪 补 正 温 度 计 等, 共 计 435 组 每 个 Carlson 模 块 可 直 接 量 测 1 个 Carlson Gauge 每 一 扫 描 箱 可 纳 接 252 个 Carlson 模 块 这 些 模 块 透 过 RS-485 连 接 至 控 制 器 故 整 个 系 统 可 同 时 量 测 504 组 Carlson Gauge 因 系 统 采 用 直 接 量 测 而 完 全 未 使 用 到 Multiplexer, 故 不 会 受 到 机 械 接 点 之 影 响 6 原 地 震 连 动 程 序 依 硬 件 更 新 后 改 写 7 全 系 统 增 加 远 程 遥 测 能 力, 可 直 接 远 程 执 行 遥 测 命 令 下 达 或 数 据 传 输 新 增 及 更 新 相 关 设 备 概 述 本 次 所 采 用 之 量 测 设 备 大 部 份 均 为 泓 格 科 技 所 生 产, 搭 配 本 公 司 与 泓 格 合 作 所 开 发 之 Carlson gauge CM1 模 块, 以 下 逐 一 说 明 及 介 绍 : 图 四 : 卡 尔 森 型 模 组 量 测 主 机 (ICPDAS I-8837) 控 制 器 备 一 标 准 之 MMC 记 忆 卡, 平 常 其 依 据 用 户 默 认 之 量 测 周 期 高 频 滤 波 等 等 参 数 来 执 行 量 测 并 将 量 测 数 据 写 入 MMC 记 忆 卡 实 时 透 过 TCP/IP 或 MODEM 等 Console Port 将 量 测 数 据 送 往 后 端 之 数 据 库 系 统 且 当 发 生 特 定 事 件 如 暴 雨 洪 水 或 地 震 等 事 件 时, 可 接 受 TCP/IP 或 MODEM 等 Console Port 之 指 令 做 实 时 量 测 而 控 制 器 本 身 亦 具 备 实 时 时 钟 (RTC) 故 所 量 测 之 数 据 均 已 含 时 间 之 信 息, 而 其 实 时 时 钟 可 透 过 TCP/IP 或 MODEM 等 Console Port 来 校 正 而 整 个 系 统 量 测 一 个 周 期 所 需 之 时 间 约 为 60 秒 图 五 : 卡 尔 森 型 模 组 安 装 图 应 变 / 模 拟 扫 描 模 块 (ICPDAS I-7016D) 大 坝 目 前 37 组 Strain Gauge 形 式 之 倾 斜 仪 这 些 信 号 均 输 入 I-7060D 模 块 内 进 行 讯 号 之 转 换 及 传 输 图 三 : 量 测 主 机 实 体 图 卡 尔 森 型 (Carlson Type) 扫 描 模 块 (ICPDAS I- 87K9 & CM-1) 目 前 大 坝 使 用 之 Carlson Gauge 形 式 仪 器, 漏 水 量 测 定 堰 应 变 计 无 应 力 应 变 计 气 温 计 雨 量 计 水 温 计 混 凝 土 温 度 计 测 缝 计 岩 石 伸 缩 图 六 : 应 变, 类 比 模 组 以 太 网 络 光 纤 转 换 器 (ICPDAS NS-115F) 于 量 测 主 机 室 所 收 集 之 数 据 皆 为 raw data 数 据 皆 由 光 纤 电 缆 传 输 至 坝 顶 控 制 室 数 据 库 主 机 进 行 进 行 数 据 之 转 换 储 存 16

20 主 从 式 (Client-Server) 构 架 所 相 关 信 息 皆 储 存 于 数 据 库 主 机 内 的 SQL Server 2000 数 据 库 系 统 中 ; 操 作 软 件 各 模 块 皆 透 过 ODBC(Open Database Connectivity) 数 据 库 存 取 接 口 呼 叫 Net- Library 产 生 Network IPC(InterProcess Communication)SQL Server 2000 建 立 链 接 送 出 数 据 查 询 及 更 新 的 要 求 图 七 : 以 太 网 光 纤 转 换 器 实 物 图 地 震 启 动 控 制 器 :( 三 联 DA-12G) 自 动 量 测 系 统 提 供 大 坝 仪 器 遥 测 设 备 之 启 动 监 测 监 测 数 据 之 搜 集 传 输 数 据 库 存 䈕 仪 器 状 态 监 视 等 功 能 图 九 : 系 统 主 画 面 图 八 : 地 震 启 动 控 制 器 监 测 模 式 包 含 下 列 三 种 : 1 定 时 起 动 : 依 据 既 量 测 程 序 设 定 每 日 09: 00 起 动 量 测 作 为 例 行 量 测 数 据, 自 动 量 测 系 统 将 此 量 测 数 据 透 过 程 序 转 换 后 存 入 数 据 库 2 遥 控 启 动 : 不 定 时 由 大 甲 溪 办 公 室 之 查 询 及 数 据 处 理 工 作 站 遥 控 启 动 大 坝 廊 道 仪 器 室 之 监 测 主 机 执 行 实 时 量 测 程 序 量 测 结 束 后 存 储 图 十 : 水 位 分 析 及 处 理 数 据 处 理 及 分 析 软 件 主 要 功 能 为 提 供 自 动 监 测 人 工 量 测 各 项 监 测 数 据 库 之 撷 取, 以 历 线 图 数 值 表 或 其 他 图 表 ( 如 雨 量 组 体 图 ) 等 方 式 输 出 至 屏 幕 打 印 机 及 档 案 或 数 据 表 3 地 震 启 动 : 当 大 坝 感 应 地 震 之 震 度 或 级 数 达 设 定 条 件 时 触 发 自 动 量 测 系 统 以 启 动 仪 器 量 测 程 序 为 达 成 地 震 事 件 启 动 之 要 求, 本 系 统 设 置 了 三 联 科 技 自 行 开 发 的 地 震 启 动 装 置 DA- 12G DA- 12G 系 以 三 轴 电 子 式 加 速 度 为 核 心 搭 配 先 进 之 SOC 芯 片 泓 格 科 技 I-7188EGD 嵌 入 式 控 制 器 及 I-7060D 分 布 式 I/O 之 地 震 防 灾 警 报 器, 其 系 统 以 ISaGRAF 模 块 式 构 设 计 而 地 震 事 件 采 中 央 气 象 局 之 判 断 逻 辑 核 心, 自 动 量 测 系 统 相 结 合 作 为 地 震 事 件 之 量 测 启 动 装 置 数 据 库 主 机 本 大 坝 安 全 监 测 信 息 系 统 计 划 采 用 图 十 一 : 水 位 温 度 雨 量 分 析 处 理 17

21 后 记 本 工 程 之 主 要 重 点 在 于 利 用 PAC(Programmable Automation Controller) 搭 配 三 联, 泓 格 共 同 开 发 之 Carlson 模 块 来 整 合 成 一 个 现 代 化 自 动 观 测 系 统 并 将 现 软 件 改 为 以 多 任 务 环 境 之 Windows 及 SQL Server 数 据 库 系 统 构 以 提 高 作 业 效 率 而 减 少 观 测 人 力 需 求 本 案 地 处 偏 远 之 中 横 段 地 区, 对 施 工, 后 勤 人 员 都 是 严 苛 考 验 但 是 经 过 SI -IA 之 跨 处 合 作 各 司 所 长 之 努 力 下 本 案 除 了 能 于 客 户 指 定 之 期 限 内 完 工 外, 在 技 术 上 也 再 次 证 明 了 PAC 用 于 安 全 监 控 之 优 越 性 本 案 例 所 使 用 的 泓 格 产 品 : 产 品 型 号 规 格 描 述 图 十 二 : 倾 度 剂 分 析 处 理 I 槽 主 控 制 器 I-87K9 定 制 RS 槽 I/O 扩 展 单 元 I-7015D I-7060D I-7188EGD DA-12G 6 路 热 电 阻 输 入 模 块 4 路 隔 离 数 字 量 输 入 4 路 继 电 器 输 出 模 块 支 持 ISaGRAF 编 程 的 以 太 网 控 制 器 地 震 启 动 控 制 器 18

22 基 于 G-4500 的 远 程 电 力 监 控 方 案 前 言 随 着 科 技 的 发 展, 技 术 的 进 步 原 有 的 人 工 电 力 监 控 方 式 已 经 越 来 越 满 足 不 了 现 在 的 需 求 一 方 面 现 在 变 电 站 的 数 量 越 来 越 多, 另 一 方 面 在 很 多 场 合 要 求 有 很 高 的 实 时 性 所 以 急 需 有 新 的 自 动 化 监 控 的 方 式 本 系 统 主 要 服 务 现 有 城 市 电 力 供 电 网, 项 目 采 用 泓 格 的 无 线 PAC 控 制 器 G-4500 将 分 布 于 某 市 广 大 区 域 的 各 个 变 电 站 所 的 数 据 信 息 通 过 无 线 的 方 式 传 送 到 控 制 监 控 中 心 可 以 真 正 达 到 快 速 高 效 稳 定 的 项 目 要 求 关 键 字 PAC G-4500 电 网 GPRS 系 统 架 构 该 控 制 器 可 以 实 现 数 据 采 集 以 太 网 通 讯 GPRS 通 讯 GPS 定 位 串 口 通 讯 等 功 能 采 用 泓 格 自 主 知 识 产 权 的 MiniOS7 操 作 系 统, 系 统 稳 定 性 高, 开 放 性 好, 可 以 使 用 C 语 言 等 方 式 进 行 开 发 内 建 TCP Server TCP Client UDP Client(GPRS) Virtual COM Modbus 等 服 务 控 制 器 自 带 3 路 DI 3 路 DO 8 路 AI 方 便 现 场 直 接 接 入 信 号 泓 格 提 供 大 量 的 DEMO 程 序, 以 及 相 关 操 作 说 明, 上 手 容 易 性 价 比 高 系 统 架 构 图 本 系 统 采 用 C-S 模 式, 即 客 户 端 和 服 务 端 2 部 分 组 成 客 户 端 使 用 的 是 泓 格 高 性 能 的 G-4500 系 列 GPRS 无 线 控 制 器, 该 控 制 器 主 要 功 能 是 对 前 端 数 据 信 号 协 议 的 解 码 和 有 效 数 据 的 提 取 数 据 信 息 的 无 线 发 送 发 送 数 据 的 缓 存 以 及 命 令 等 信 息 量 的 一 个 暂 存 功 能 服 务 端 主 要 是 通 过 网 络 将 前 端 的 数 据 信 息 保 存 到 服 务 器 上 的 OPC Server, 然 后 再 通 过 一 个 矢 量 图 软 件 访 问 OPC Server, 取 得 相 应 的 数 据 信 息 主 站 选 型 : 客 户 端 主 站 选 取 的 是 泓 格 科 技 高 性 能 控 制 器 G- 4500, 该 控 制 器 具 有 以 下 几 大 特 点 : 19

23 系 统 功 能 说 明 : 数 据 的 字 段 获 取 对 应 的 客 户 端 的 数 据 信 息 现 场 采 集 设 备 将 数 据 用 Modbus/RTU 的 方 式, 传 递 给 G-4500 无 线 控 制 器 G-4500 无 线 控 制 器 在 收 到 现 场 设 备 传 递 过 来 的 信 息 后 对 这 部 分 信 息, 进 行 重 新 的 解 码, 提 取 出 有 用 的 信 息 后, 再 启 动 相 应 的 GPRS 发 送 程 序, 通 过 GPRS 无 线 通 讯 的 方 式 向 上 位 具 有 固 定 IP 地 址 的 服 务 器 端 发 送 相 应 的 信 息 该 控 制 器 在 此 处 的 主 要 功 能 主 要 有 以 下 几 点 : 将 前 端 智 能 设 备 传 送 过 来 的 Modbus/RTU 协 议 中 的 内 容 中 进 行 一 次 重 新 的 解 码 和 编 码 工 作 主 要 是 提 取 其 中 有 效 的 数 据 信 息, 以 便 在 无 线 传 输 的 过 程 中 采 用 透 明 传 输 的 方 式, 降 低 传 输 的 数 据 总 量, 确 保 稳 定 性 由 于 无 线 网 络 传 输 中 会 存 在 一 些 外 界 不 稳 定 的 因 素 来 影 响 无 线 通 讯 的 效 果 所 以 利 用 G-4500 来 实 时 保 存 一 些 数 据 信 息, 以 便 在 数 据 通 信 不 畅 的 情 况 下, 有 一 定 量 的 数 据 存 储, 而 不 用 担 心 数 据 信 息 的 丢 失 确 保 侦 测 GPRS 通 信 的 稳 定 性 在 外 界 无 线 信 号 出 现 问 题 的 时 候, 及 时 采 取 措 施, 除 了 保 存 相 关 数 据 以 外, 控 制 内 部 无 线 通 讯 模 块 不 断 的 尝 试 向 上 位 服 务 器 部 分 发 出 链 接 请 求, 建 立 新 的 链 接 接 收 服 务 器 端 发 过 来 的 命 令, 将 其 转 化 成 为 Modbus/RTU 协 议, 实 现 对 前 端 设 备 的 读 取 写 入 将 智 能 设 备 传 送 过 来 的 信 息, 处 理 后 用 GPRS 通 讯 的 方 式, 传 递 给 上 位 服 务 器 端 通 过 在 G-4500 控 制 器 里 面 用 C 语 言 编 写 相 关 的 程 序 来 实 现 上 述 的 功 能 由 于 泓 格 提 供 了 大 量 的 软 件 工 具, 所 以 在 实 际 编 程 的 时 候 非 常 顺 利 服 务 端 数 据 服 务 器 主 要 通 过 网 络 获 取 相 关 的 数 据 信 息 并 将 获 取 到 的 数 据 信 息 存 取 到 相 应 的 OPC Server 里 面 去 然 后 客 户 在 利 用 矢 量 图 软 件, 根 据 后 记 该 项 目 采 用 GPRS 的 方 式 进 行 通 讯,GPRS 是 基 于 中 国 移 动 GSM 网 上 的 2.5G 分 组 交 换 数 据 网, 因 此 具 有 很 好 的 信 号 覆 盖 目 前, 网 络 已 覆 盖 全 国 所 有 省 直 辖 市 自 治 区, 网 络 遍 及 240 多 个 城 市 无 论 在 繁 华 的 闹 市 还 是 在 僻 静 的 边 远 地 区,GPRS 都 能 够 最 大 限 度 的 提 供 高 速 数 据 服 务, 不 受 城 市 建 设 天 气 及 其 他 干 扰 的 影 响 通 过 GPRS 的 方 式 可 以 很 好 的 解 决 分 散 式 现 场 的 布 线 问 题 在 城 市 不 同 区 域 的 变 电 站 安 装 G-4500 控 制 器, 可 以 做 到 全 市 范 围 的 实 时 监 控 该 项 目 的 成 功 实 施 可 以 说 很 大 程 度 上 提 高 了 当 地 电 网 监 控 的 自 动 化 水 平, 也 真 正 达 到 了 自 动 监 测 的 项 目 要 求, 提 高 了 效 率 我 们 相 信 随 着 技 术 的 不 断 进 步, 会 有 越 来 越 多 的 电 站 和 电 网 采 用 这 种 无 线 的 方 式 来 进 行 监 测, 真 正 达 到 智 能 高 效 安 全 等 特 点 本 案 例 所 使 用 的 泓 格 产 品 : 产 品 型 号 规 格 描 述 G-4500 带 GPRS 功 能 的 PAC 控 制 器 20

24 基 于 ipac 产 品 的 铁 路 架 桥 机 械 自 动 化 整 体 解 决 方 案 前 言 近 年 来, 中 国 铁 路 进 入 了 一 个 新 的 快 速 发 展 时 期, 目 前 在 全 国 范 围 内, 新 建 铁 路 里 程 中 桥 梁 建 设 的 70% 均 是 使 用 泓 格 ipac 产 品 实 现 的 设 备 实 现 的 本 文 介 绍 了 通 过 泓 格 ipac 系 列 控 制 器 实 现 铁 路 建 设 中 提 梁 机 运 梁 车 架 桥 机 电 气 控 制 的 方 案, 并 阐 述 了 泓 格 PAC 技 术 为 铁 路 建 设 重 型 机 械 带 来 的 创 新 变 革 关 键 字 PAC ISaGRAF I-8817 I-8417 提 梁 机 运 梁 车 架 桥 机 一 概 要 2007 年 1 月 国 务 院 常 务 会 议 原 则 通 过 国 家 发 改 委 印 发 铁 道 部 组 织 实 施 的 中 长 期 铁 路 网 规 划, 就 是 一 个 跨 越 式 发 展 的 规 划 在 2007 年 2 月 举 行 的 全 国 铁 路 工 作 会 议 上, 铁 道 部 全 面 部 署 了 中 长 期 铁 路 网 规 划 实 施 的 启 动 工 作 中 长 期 铁 路 网 规 划 的 发 展 目 标, 到 2020 年, 我 国 铁 路 营 业 里 程 将 达 到 10 万 公 里, 主 要 繁 忙 干 线 将 实 现 客 货 分 线, 复 线 率 和 电 气 化 率 均 达 到 50%, 运 输 能 力 满 足 国 民 经 济 和 社 会 发 展 需 要, 主 要 技 术 装 备 达 到 或 接 近 国 际 先 进 水 平 到 2020 年, 我 国 铁 路 总 里 程 将 比 2003 年 增 加 2.7 万 公 里, 形 成 横 贯 东 西 纵 贯 南 北 覆 盖 全 国 大 部 分 20 万 人 口 以 上 城 市 大 宗 资 源 开 发 地 主 要 港 口 重 要 口 岸 的 铁 路 网 复 线 里 程 和 电 气 化 铁 路 里 程 都 达 到 5 万 公 里 左 右, 分 别 比 2003 年 增 加 2.5 万 公 里 和 3.1 万 公 里 形 成 以 北 京 上 海 广 州 武 汉 成 都 西 安 为 中 心, 京 沪 京 广 京 哈 杭 甬 深 陇 海 浙 赣 青 太 沪 汉 蓉 客 运 专 线 为 骨 架, 客 货 混 跑 快 速 线 为 连 接 线 的 快 速 客 运 服 务 网, 总 里 程 达 到 3 万 公 里 主 要 干 线 城 市 间 铁 路 旅 行 实 现 1000 公 里 左 右 范 围 内 朝 发 夕 归,2000 公 里 左 右 范 围 内 夕 发 朝 至,4000 公 里 左 右 范 围 内 一 日 到 达 巨 大 的 铁 路 建 设 需 求 将 带 动 如 钢 材 水 泥 铁 路 施 工 机 械 等 相 关 产 品 的 需 求 特 别 是 高 速 铁 路 网 的 建 设 将 对 工 程 建 设 技 术 工 期 和 工 程 质 量 提 出 更 高 的 要 求 国 家 还 要 求 高 速 铁 路 的 建 设 要 尽 可 能 减 少 农 业 耕 地 占 用, 这 就 要 求 建 设 企 业 在 铁 路 工 程 建 设 过 程 中 尽 可 能 的 多 架 桥, 并 且 尽 可 能 的 使 用 精 密 的 自 动 化 施 工 机 械 进 行 施 工, 在 这 个 前 提 下 市 场 将 对 铁 路 重 型 施 工 设 备 中 的 架 桥 机 运 载 机 挖 掘 机 起 重 机 等 自 动 化 设 备 需 求 强 劲 某 工 程 机 械 研 究 院 作 为 国 内 老 牌 的 铁 路 工 程 机 械 研 究 生 产 单 位 经 过 近 30 年 的 积 累, 已 经 建 立 了 先 进 完 整 的 铁 路 建 设 机 械 解 决 方 案, 并 且 在 很 多 关 键 技 术 领 域 如 电 气 自 动 控 制 部 分 已 经 达 到 国 际 先 进 水 平 电 气 自 动 化 控 制 是 自 动 化 机 械 的 核 心, 将 决 定 自 动 化 机 械 的 自 动 化 程 度 及 先 进 程 度 本 案 在 其 铁 路 架 桥 机 械 整 体 方 案 中 的 电 气 自 动 化 部 分 选 用 泓 格 科 技 的 ipac 系 列 控 制 器 及 I/O 产 品 作 为 控 制 核 心, 不 仅 满 足 了 电 气 系 统 自 动 化 的 需 要, 还 通 过 其 成 本 优 势 和 维 护 优 势 取 得 了 良 好 的 经 济 效 益 专 业 可 靠 的 控 制 设 备 ipac-8000 产 品 结 构 紧 凑, 可 通 过 他 们 自 带 的 扩 展 插 槽 和 串 口, 以 太 网 进 行 CAN,FRnet 等 多 种 总 线 扩 充 由 于 具 有 可 编 程 性,iPAC 既 可 以 用 来 做 前 端 智 能 数 据 采 集, 连 接 运 行 SCADA 软 件 的 主 机 来 实 现 整 个 监 控 系 统 ; 也 可 以 由 客 户 自 行 编 写 程 序, 直 接 在 产 品 上 运 行, 作 为 一 个 独 立 的 控 制 设 备 适 用 MiniOS7 ipac-8000 使 用 MiniOS7 操 作 系 统,MiniOS7 是 泓 格 自 主 开 发 的, 针 对 嵌 入 式 控 制 的 类 DOS 操 作 系 统 她 的 功 能 和 稳 定 性 已 经 为 数 十 万 计 的 泓 格 用 户 所 证 实, 作 为 一 款 DOS 兼 容 的 操 作 系 统, 开 发 人 员 非 常 容 易 上 手 相 对 于 ROM-DOS,MiniOS7 具 有 几 大 优 势 : 更 快 的 启 动 速 度 (<100ms) 更 低 的 系 统 资 源 消 耗 更 快 的 看 门 狗 响 应 更 佳 的 运 算 性 能 不 会 受 到 病 毒 侵 害 MiniOS7 Studio 免 费 的 IDE 开 发 环 境 ipac-8000 适 用 TC 或 者 BC 的 编 译 器, 泓 格 特 为 客 户 开 发 一 款 IDE 工 具, 可 以 让 您 更 快 更 有 效 的 创 建 应 用 轻 松 实 现 项 目 管 理 MiniOS7 包 含 全 部 的 库 函 数, 并 内 建 网 页 浏 览 器 及 文 档 浏 览 器, 是 极 为 方 便 的 开 发 工 具 丰 富 的 模 块 泓 格 为 客 户 提 供 两 套 不 同 通 讯 方 式 的 扩 展 模 21

25 块, 其 中 I-8K 系 列 模 块 采 用 并 行 方 式 与 CPU 进 行 通 讯, 通 讯 速 度 快, 并 支 持 中 断 操 作 I-8K 模 块 在 高 速 模 拟 量 采 集, 通 讯 扩 展, 中 断 应 用, 存 储 扩 展 和 运 动 控 制 方 面 具 有 先 天 的 优 势 I-87K 模 块 主 要 应 用 在 传 感 器 输 入, 智 能 I/O 模 块 等 方 面 由 于 具 有 独 立 的 运 算 单 元,I-87K 的 功 能 更 为 丰 富, 同 时 可 以 为 CPU 分 担 部 分 运 算 工 作, 使 得 整 个 系 统 高 效 简 介 3 整 机 行 走 JQ900 系 列 架 桥 机 行 驶 到 架 桥 工 位 坚 固 的 工 业 安 装 ipac-8000 控 制 器 采 用 无 硬 盘, 无 风 扇 的 设 计 坚 固 的 底 版 式 I/O 扩 展, 独 特 设 计 的 总 线 插 槽 和 模 具 卡 件, 保 证 控 制 器 在 震 动 的 环 境 中 可 以 持 续 稳 定 运 行 震 动 测 试 部 分 资 料 请 参 考 附 件 1: 工 厂 测 试 文 档 宽 温 工 作 ipac-8000 控 制 器 采 用 顶 级 配 件, 可 全 面 适 应 - 25 C 到 75 C 的 工 作 温 度 贮 存 温 度 更 是 达 到 了 超 越 工 规 的 -40 C 到 85 C 适 合 各 种 严 苛 的 工 作 环 境 4 运 梁 作 业 由 YL900 型 运 梁 车 将 放 置 好 的 箱 梁 运 送 到 架 桥 现 场 三 防 涂 装 为 适 应 野 外 及 其 他 特 殊 工 作 环 境, 泓 格 为 客 户 提 供 定 制 的 三 防 涂 装 服 务 区 别 于 常 见 的 三 防 漆, 我 们 选 用 了 更 为 先 进 的 三 防 胶 方 案, 提 高 了 防 护 效 果 同 时, 对 于 经 过 三 防 涂 装 的 产 品, 泓 格 提 供 和 未 经 涂 装 产 品 相 同 的 固 保 支 持 二 铁 路 架 桥 作 业 工 作 流 程 以 架 设 900 吨 级 箱 梁 为 例, 整 个 架 桥 作 业 流 程 有 如 下 六 个 基 本 流 程 1 预 制 梁 由 专 业 的 制 梁 企 业 在 铁 路 沿 线 建 设 制 梁 厂, 由 制 梁 厂 生 产 各 种 规 格 的 预 制 箱 梁 高 速 铁 路 应 用 的 箱 梁 根 据 桥 梁 跨 度 的 要 求 主 要 有 32M 24M 20M 等 规 格 5 架 桥 作 业 由 JQ900 系 列 架 桥 机 将 箱 梁 架 设 到 预 定 工 位 2 提 梁 作 业 在 制 梁 厂 由 TL 系 列 提 梁 机 将 预 制 好 的 箱 梁 提 升 并 位 移 到 运 梁 车 上 6 后 续 作 业 在 架 桥 机 架 桥 作 业 完 毕 后, 由 现 场 工 人 完 成 如 缝 隙 浇 灌 继 续 作 业 准 备 等 工 作 22

26 三 铁 路 架 桥 重 型 机 械 电 气 控 制 解 决 方 案 本 案 的 铁 路 架 桥 机 械 解 决 方 案 如 上 章 所 示, 主 要 包 括 TL450 型 提 梁 机 YL900 型 运 梁 车 JQ450/900 型 架 桥 机 这 些 产 品 的 自 动 化 程 度 很 高, 操 作 人 员 只 需 要 在 操 作 台, 面 对 图 形 化 的 操 作 界 面 下 达 相 应 的 操 作 指 令, 机 械 设 备 就 可 以 按 照 操 作 人 员 的 指 令 完 成 相 关 作 业 在 作 业 过 程 中, 为 保 证 安 全 生 产, 设 备 还 提 供 各 种 监 测 保 护 系 统, 保 证 设 备 的 工 作 稳 定 及 工 作 人 员 的 人 身 安 全, 确 保 万 无 一 失 所 有 这 些 都 由 电 气 自 动 化 系 统 进 行 控 制, 并 且 所 有 控 制 产 品 都 选 用 泓 格 科 技 的 ipac 系 列 控 制 器 及 I/O 产 品 作 为 系 统 控 制 核 心 RTU 协 议 进 行 通 信 操 作 人 员 在 主 控 室 通 过 HMI 进 行 控 制 操 作,HMI 通 过 RS-485 总 线 与 1 号 柱 上 的 I 控 制 器 进 行 通 信, 通 信 协 议 采 用 Modbus/RTU 协 议 提 梁 机 电 气 控 制 系 统 基 本 架 构 图 提 梁 机 电 气 控 制 系 统 采 用 分 布 式 主 - 从 控 制 体 系,1 号 柱 和 2 号 柱 中 的 控 制 单 元 可 以 独 立 运 作, 并 可 通 过 Modbus 协 议 实 现 主 - 从 控 制 其 基 本 架 构 如 下 图 : 1 号 柱 2 号 柱 HMI 提 梁 机 电 气 自 动 控 制 系 统 Modbus /RTU COM2 TL450 型 提 梁 机 的 主 体 结 构 由 如 下 图 所 示 的 4 个 部 分 组 成 : COM3 Modbus master I-8817 Modbus /RTU I-7520 COM4 数 传 电 台 数 传 电 台 COM3 Modbus /RTU Modbus slave I-8817 COM4 I 号 柱 作 为 1 号 车 运 行 的 支 架, 并 负 责 设 备 整 体 位 移 I-7080 DCON DCON I 号 车 负 责 箱 梁 的 提 升 和 位 移 450 吨 起 重 重 量 2 号 柱 作 为 2 号 车 运 行 的 支 架, 并 负 责 设 备 整 体 位 移 2 号 车 负 责 箱 梁 的 提 升 和 位 移 450 吨 起 重 重 量 提 梁 机 电 气 自 控 系 统 基 本 工 作 模 式 开 机 自 检 开 机 启 动 之 后,HMI 首 先 检 测 与 1 号 柱 上 的 I 及 2 号 柱 上 的 I-8817 的 通 信 状 态, 如 果 连 接 正 常, 则 进 入 下 步 自 检 此 时 由 I-8040 检 测 各 开 关 阀 门 是 否 处 于 工 作 状 态,I-8017H 检 测 油 温 液 压 是 否 正 常, 如 果 一 切 正 常 则 进 入 人 工 操 作 模 式 两 柱 平 移 由 操 作 人 员 发 指 令, 控 制 1 号 柱 和 2 号 柱 同 时 沿 轨 道 平 移 平 移 过 程 中, 两 柱 上 的 I-8017H 采 集 液 压 装 置 的 油 温 压 力, 以 及 现 场 的 风 速, 保 证 系 统 的 安 全 两 柱 上 的 I-7080 采 集 两 柱 的 运 动 速 度, 并 在 运 动 过 程 中 采 用 PID 调 节, 通 过 I 输 出 模 拟 量 信 号 来 控 制 变 频 器 的 工 作, 保 证 两 柱 以 同 样 的 速 度 运 动, 以 避 免 事 故 发 生 提 梁 机 的 电 气 控 制 系 统 提 梁 机 的 主 控 制 室 设 在 1 号 柱 上,1 号 柱 的 各 类 监 控 电 气 信 号 直 接 引 入 控 制 柜 1 号 车 的 电 气 信 号 也 通 过 信 号 线 电 缆 接 入 控 制 室, 由 控 制 室 中 的 主 控 单 元 I-8817 进 行 集 中 控 制 2 号 柱 上 同 样 设 置 控 制 室, 2 号 柱 和 2 号 车 的 电 气 控 制 信 号 同 样 通 过 信 号 线 引 入 2 号 柱 上 的 控 制 室, 由 2 号 柱 上 的 I-8817 控 制 器 集 中 控 制 1 号 柱 上 的 I-8817 与 2 号 柱 上 的 的 I-8817 构 成 主 - 从 控 制 架 构, 之 间 通 过 无 线 数 传 电 台 以 Modbus/ 在 到 达 操 作 工 位 后, 进 行 两 柱 的 分 别 微 调, 保 证 进 入 最 佳 工 作 工 位, 此 时 平 移 动 作 停 止 小 车 动 作 操 作 人 员 发 指 令 控 制 小 车 运 行 到 预 吊 箱 梁 的 正 上 方, 通 过 I-8041 驱 动 继 电 器 打 开 电 机 放 下 起 重 装 置 此 时,I-8017H 要 采 集 钢 缆 的 拉 力 和 2 个 柱 子 的 压 力, 保 证 设 备 的 安 全 ; 由 I-7080 检 测 钢 缆 下 放 的 速 度, 保 证 2 台 车 的 钢 缆 以 同 样 的 速 度 下 放 和 上 升 ; I 控 制 电 机 的 转 速 在 将 箱 梁 提 升 到 一 定 高 度 后, 操 作 人 员 控 制

27 台 小 车 运 行 到 运 梁 车 的 正 上 方 工 位, 并 慢 速 下 放 在 箱 梁 被 平 稳 放 置 在 运 梁 车 后, 由 现 场 工 人 打 开 起 重 设 备 的 固 定 机 构, 操 作 人 员 再 控 制 2 台 小 车 收 起 钢 缆, 完 成 整 个 吊 梁 作 业 由 I-8817 进 行 统 一 控 制 此 基 本 架 构 图 见 下 图 : HMI 运 梁 车 电 气 自 动 控 制 系 统 运 梁 车 主 体 结 构 RS-485 Modbus /RTU YL900 型 运 梁 车 可 运 载 900 吨 箱 梁, 主 体 结 构 如 下 图, 包 括 5 大 组 成 部 分 : COM2 车 架 ipac controller I DI AI 遥 控 接 收 器 手 持 遥 控 装 置 轮 胎 及 驱 动 装 置 负 责 车 辆 整 体 运 动 与 转 向 电 力 室 保 证 车 辆 的 电 力 供 应 操 作 室 操 作 人 员 工 作 室 滑 动 车 保 证 箱 梁 在 车 架 上 的 滑 动 其 中, 电 气 控 制 柜 安 放 在 车 架 的 前 端 HMI 位 于 操 作 室 运 梁 车 电 气 自 控 系 统 基 本 工 作 模 式 开 机 自 检 开 机 启 动 之 后,HMI 首 先 检 测 与 1 号 柱 上 的 I 及 2 号 柱 上 的 I-8817 的 通 信 状 态, 如 果 连 接 正 常, 则 进 入 下 步 自 检 此 时 由 I-8040 检 测 各 开 关 阀 门 报 警 装 置 是 否 处 于 工 作 状 态,I-8017H 检 测 油 温 液 压 是 否 正 常, 如 果 一 切 正 常 则 进 入 人 工 操 作 模 式 车 辆 运 动 运 梁 车 电 气 控 制 系 统 运 梁 车 的 HMI 设 在 操 作 室, 通 过 RS-485 总 线 与 电 气 控 制 柜 中 的 I-8817 控 制 器 连 接, 之 间 通 过 Modbus/RTU 协 议 通 信 操 作 人 员 可 以 通 过 HMI 实 时 了 解 车 辆 的 运 行 状 态, 还 可 以 通 过 HMI 发 送 操 作 指 令, 由 I-8817 执 行 该 控 制 系 统 的 特 色 在 于 ipac 控 制 系 统 的 导 入, 保 证 了 控 制 系 统 的 运 算 能 力 因 此, 在 运 梁 车 中, 可 以 将 所 有 的 电 气 信 号, 包 括 转 向 控 制 信 号 都 引 入 电 气 控 制 柜 进 行 集 中 控 制, 所 有 的 运 算 和 数 据 交 换 都 在 I-8817 控 制 器 上 完 成, 这 样 可 提 高 控 制 系 统 的 实 时 性 和 稳 定 性, 从 而 保 证 车 辆 的 安 全 运 行 运 梁 车 电 气 控 制 系 统 基 本 架 构 图 运 梁 车 采 用 集 中 式 控 制 方 案, 将 所 有 的 电 气 信 号 都 通 过 电 缆 引 入 电 气 控 制 柜 中 的 I-8817 控 制 器, 操 作 人 员 通 过 HMI 发 出 指 令, 控 制 车 辆 进 行 运 动, 包 括 前 向 运 动 后 向 运 动 和 转 向 运 动 三 种 运 动 状 态 在 此 工 作 状 态 中,I-8817 控 制 驱 动 装 置 进 行 工 作, 输 出 驱 动 力,I 进 行 信 号 输 出, 控 制 整 机 行 走 的 方 向, 可 以 实 现 平 移 和 转 向 操 作, 在 正 常 工 作 状 态 下, 运 梁 车 以 10KM/h 的 速 度 匀 速 运 行 此 时,I-8017H 检 测 整 机 行 走 的 水 平 状 态 和 转 向 角 度 I-8080 则 监 测 运 梁 车 的 运 行 速 度, 如 果 发 生 转 向 偏 差 或 车 速 过 快, 则 调 整 I 的 输 出, 使 车 辆 一 直 行 驶 在 安 全 状 态 该 车 还 有 一 个 特 点, 就 是 可 以 实 现 遥 控 操 作 在 此 工 况 下, 遥 控 操 作 人 员 可 以 通 过 遥 控 装 置 控 制 车 辆 的 运 行 速 度 以 及 车 辆 的 行 走 转 向 此 功 能 可 大 大 提 高 车 辆 的 控 制 效 率 在 车 辆 工 作 的 过 程 中,I-8040 会 一 直 监 测 各 报 警 装 置 的 工 作 状 态, 一 旦 发 现 报 警 信 号 则 立 刻 报 警, 保 证 车 辆 的 绝 对 安 全 滑 动 车 复 位 滑 动 车 的 设 置 是 为 了 方 便 JQ900 型 架 桥 机 架 桥 作 业 时 移 动 箱 梁 所 设 置, 在 架 桥 机 完 成 吊 梁 动 作 后, 需 要 滑 动 车 复 位 以 方 便 下 次 运 梁 作 业 I-8041 会 控 制 回 收 装 置 打 开, 完 成 回 收 工 作 在 滑 动 车 复 位 后, 运 梁 车 完 成 整 个 运 梁 作 业 过 程, 并 开 回 梁 厂, 准 备 下 次 运 梁 作 业 24

28 架 桥 机 电 气 控 制 系 统 架 桥 机 械 是 铁 路 架 桥 作 业 的 关 键 机 械, 直 接 影 响 铁 路 建 设 的 进 度 和 质 量, 是 国 家 非 常 重 视 的 重 型 装 备 之 一 本 案 生 产 的 JQ900 型 架 桥 机 是 目 前 国 内 最 先 进 的 架 桥 机 械 之 一, 很 多 方 面 填 补 了 国 家 空 白 该 系 列 产 品 也 是 本 案 最 重 要 的 产 品, 代 表 了 本 案 研 究 院 的 技 术 水 平, 其 机 电 设 备 钢 结 构 电 气 控 制 等 方 面 的 复 杂 程 度 远 远 超 过 提 梁 机 和 运 梁 车 的 水 平 特 别 是 其 中 代 表 机 械 智 能 化 水 平 的 的 电 气 自 动 化 系 统, 由 于 采 用 了 目 前 国 际 领 先 的 PAC 控 制 系 统, 使 其 控 制 系 统 架 构 体 现 了 目 前 机 械 电 气 控 制 领 域 推 崇 的 分 布 计 算 集 中 控 制 的 先 进 理 念 运 梁 车 主 体 结 构 JQ900 型 架 桥 机 除 具 备 架 桥 功 能 外, 其 JQ900B 型 还 具 备 自 我 行 走 能 力, 可 以 不 借 助 外 力, 自 我 行 走 到 施 工 现 场, 还 可 以 穿 越 隧 道, 可 大 大 方 便 建 设 企 业 的 施 工, 提 高 生 产 效 率 JQ900 型 架 桥 机 由 以 下 如 图 几 个 部 分 组 成 : 主 梁 : 所 有 设 备 机 构 的 依 附 基 础 1 号 柱 : 负 责 行 走 和 定 位 1 号 车 : 负 责 提 梁 和 运 梁 2 号 柱 : 负 责 设 备 行 走 和 支 撑 2 号 车 : 负 责 提 梁 和 运 梁 3 号 柱 : 负 责 支 撑 设 备 重 量 中 监 控 本 台 I-8817 还 要 作 为 其 它 三 台 I-8817/8417 的 主 机 来 对 其 它 控 制 器 进 行 操 作, 并 将 分 散 在 各 地 的 监 控 信 号 发 送 到 HMI, 供 操 作 人 员 参 考 1 号 车 1 号 柱 2 号 车 上 的 电 气 信 号 也 都 通 过 信 号 电 缆 引 入 本 地 I-8817/8417, 由 控 制 器 进 行 集 中 监 控 这 样,1 号 车 1 号 柱 2 号 车 2 号 柱 上 的 控 制 器 都 可 以 独 立 运 作, 变 成 本 地 的 监 控 系 统, 又 可 以 通 过 现 场 总 线 进 行 通 信, 组 成 分 布 式 控 制 系 统 这 种 分 散 计 算 集 中 管 理 的 监 控 系 统 在 大 型 设 备 电 气 自 动 化 系 统 中 将 ipac 系 统 的 计 算 效 能 高 和 分 布 部 署 性 好 的 特 点 发 挥 到 了 极 致, 并 且 一 点 故 障 不 会 影 响 其 它 点 的 正 常 工 作, 大 大 提 高 电 气 自 动 化 系 统 的 可 靠 性 和 安 全 性 架 桥 机 电 气 控 制 系 统 基 本 架 构 图 运 梁 车 根 据 通 信 方 式 的 不 同, 有 无 线 和 有 线 两 种 规 格 采 用 无 线 通 信 时 可 以 节 省 布 线, 但 容 易 受 到 外 界 信 号 干 扰 ; 采 用 有 线 通 信 时 系 统 通 信 稳 定, 但 布 线 较 为 麻 烦 因 此, 主 要 是 根 据 用 户 的 需 求 来 选 择 架 桥 机 电 气 控 制 系 统 的 通 信 方 式 无 线 通 信 架 构 如 下 图 : 控 制 台 无 线 数 传 电 台 二 柱 I-8817 HMI Modbus/RTU Modbus/RTU 地 址 : 波 特 率 手 持 遥 控 装 置 2 车 I 车 I 柱 I-8417 地 址 :4 地 址 :3 地 址 :5 有 线 通 信 架 构 如 下 图 : HMI 控 制 台 COM2 Modbus/RTU 架 桥 机 电 气 控 制 系 统 JQ900 型 架 桥 机 的 电 气 控 制 系 统 由 一 台 HMI 和 四 台 I-8817/8417 系 列 ipac 系 统 组 成 其 中 四 台 I- 8817/8417 系 列 控 制 器 分 布 在 1 号 车 2 号 车 1 号 柱 2 号 柱 等 四 个 地 点, 控 制 器 之 间 通 过 现 场 总 线, 以 Modbus/TCP 协 议 进 行 通 信 JQ900 型 架 桥 机 的 主 控 室 设 置 在 2 号 柱 上,2 号 柱 上 的 所 有 电 气 信 号 都 通 过 电 缆 引 入 I-8817 进 行 集 2 车 I 波 特 率 二 柱 I-8817 COM3 Modbus/RTU RS-485 RS-485 I 车 I-8817 RS-485 地 址 : 波 特 率 1 柱 I-8417 地 址 :4 地 址 :3 地 址 :5 25

29 架 桥 机 电 气 自 控 系 统 基 本 工 作 模 式 JQ900 型 架 桥 机 可 以 简 化 整 个 架 桥 作 业 的 过 程, 主 要 包 括 如 下 5 大 步 骤 即 可 实 现 单 孔 梁 的 架 桥 作 业 : 开 机 自 检 开 机 启 动 之 后,HMI 首 先 检 测 2 号 柱 上 的 I-8817 及 分 散 在 各 地 的 控 制 器 的 通 信 状 态, 如 果 连 接 正 常, 则 进 入 下 步 自 检 此 时 各 地 所 有 由 I-8040 检 测 各 开 关 阀 门 报 警 装 置 是 否 处 于 工 作 状 态,I- 8017H 检 测 油 温 液 压 是 否 正 常, 如 果 一 切 正 常 则 进 入 人 工 操 作 模 式 梁 提 升 的 高 度 在 提 升 过 程 中, 一 旦 I-8040 检 测 到 任 何 危 险 发 生,I-8041 即 启 动 应 急 装 置, 保 证 系 统 停 止 在 上 一 个 安 全 状 态, 以 此 保 证 施 工 安 全 在 1 号 车 将 箱 梁 提 升 到 合 适 高 度 后, 工 作 人 员 通 过 HMI 控 制 1 号 车 提 着 梁 水 平 位 移, 此 时,I- 8017H 实 时 采 集 其 中 钢 缆 的 压 力 I-8080 采 集 1 号 车 位 移 的 速 度, 并 将 数 据 反 馈 到 1 号 车 上 的 I-8817, 由 该 控 制 器 根 据 HMI 发 出 的 指 令 控 制 I 的 输 出 来 调 节 1 号 车 的 行 进 速 度 在 1 号 车 行 进 到 合 适 工 位 后, 停 止 动 作, 等 待 2 号 车 的 工 作 整 车 走 行 JQ900 型 架 桥 机 在 完 成 一 个 工 位 的 架 桥 作 业 后, 可 由 运 梁 车 顶 行 或 者 自 我 行 走 的 方 式 前 进 到 下 一 个 架 桥 工 位 在 达 到 施 工 工 位 后, 放 下 1 号 柱, 并 进 行 固 定 在 这 个 过 程 中 I-8017H 会 实 时 采 集 架 桥 机 的 油 压 I-8040 会 实 时 监 测 各 报 警 装 置 的 工 作 状 态 并 将 数 据 传 送 到 本 地 的 I-8417 同 时,2 号 柱 上 的 I 会 启 动 警 示 信 号 提 醒 所 有 工 人 注 意 安 全, 通 过 以 上 措 施 保 障 架 桥 机 在 行 走 过 程 中 的 绝 对 安 全 在 1 号 柱 固 定 完 成 后, 系 统 会 控 制 液 压 装 置 提 升 2 号 柱 上 的 行 走 轮 胎 并 向 两 侧 移 动, 为 运 梁 车 的 到 来 预 留 空 间 此 时 主 要 通 过 2 号 柱 上 的 I-8017H 采 集 液 压 装 置 的 油 温 和 油 压, 保 证 提 升 作 业 的 顺 利 完 成 一 号 车 提 梁 位 移 在 运 梁 车 将 箱 梁 运 送 到 架 桥 机 底 部 后, 控 制 室 发 指 令 控 制 1 号 车 和 2 号 车 移 动 到 运 梁 车 的 正 上 方 待 位 置 固 定 后,1 号 车 放 下 起 重 机 构, 由 人 工 完 成 箱 梁 的 固 定 工 作 在 这 个 过 程 中,1 号 车 上 的 I 输 出 模 拟 量 控 制 变 频 器 驱 动 电 机 运 动, 并 通 过 输 出 值 的 变 化 调 节 电 机 运 转 的 速 度, 从 而 调 节 起 重 机 构 下 降 的 速 度 同 时,I-8017H 实 时 采 集 其 中 钢 缆 的 压 力 I-8080 采 集 钢 缆 下 降 的 速 度 并 反 馈 到 I-8817 控 制 器, 由 控 制 器 来 调 节 I 的 输 出, 从 而 保 证 下 降 过 程 的 平 稳 二 号 车 提 梁 2 号 车 放 下 起 重 机 构, 由 人 工 完 成 箱 梁 的 固 定 工 作 在 这 个 过 程 中,2 号 车 上 的 I 输 出 模 拟 量 控 制 变 频 器 驱 动 电 机 运 动, 并 通 过 输 出 值 的 变 化 调 节 电 机 运 转 的 速 度, 从 而 调 节 起 重 机 构 下 降 的 速 度 同 时,I-8017H 实 时 采 集 其 中 钢 缆 的 压 力 I 采 集 钢 缆 下 降 的 速 度 并 反 馈 到 I-8817 控 制 器, 由 控 制 器 来 调 节 I 的 输 出, 从 而 保 证 下 降 过 程 的 平 稳 在 工 人 完 成 箱 梁 与 起 重 机 构 的 固 定 工 作 后, 控 制 室 通 过 HMI 控 制 2 号 车 开 始 提 升 箱 梁 到 一 定 高 度 此 时,I-8017H 采 集 红 外 测 距 仪 的 距 离 值, 来 确 认 箱 梁 提 升 的 高 度 在 提 升 过 程 中, 一 旦 I-8040 检 测 到 任 何 危 险 发 生,I-8041 即 启 动 应 急 装 置, 保 证 系 统 停 止 在 上 一 个 安 全 状 态, 以 此 保 证 施 工 安 全 在 整 个 2 号 车 工 作 的 过 程 中,1 号 车 上 的 I- 8017H 实 时 监 测 本 地 钢 缆 的 压 力, 防 止 意 外 发 生, 直 到 2 号 车 将 箱 梁 提 升 到 水 平 状 态 在 整 个 过 程 中, 1 号 车 和 2 号 车 上 的 I-8817 会 将 相 关 数 据 发 送 到 2 号 柱 的 I-8817, 由 该 控 制 器 判 断 作 业 进 展, 并 将 状 态 展 示 在 HMI 上, 供 操 作 人 员 参 考 并 下 达 下 步 操 作 指 令 在 工 人 完 成 箱 梁 与 起 重 机 构 的 固 定 工 作 后, 控 制 室 通 过 HMI 控 制 1 号 车 开 始 提 升 箱 梁 到 一 定 高 度 此 时,I-8017H 采 集 红 外 测 距 仪 的 距 离 值, 来 确 认 箱 26

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