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一、概述
近年來(lái)，國(guó)家對(duì)于環(huán)境的質(zhì)量的要求越來(lái)越高，天然氣由于燃燒清潔、儲(chǔ)量巨大，作為汽車燃料和供熱燃料技術(shù)的不斷成熟而受到青睞，使用越來(lái)越廣泛。
在LNG/CNG行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，由于站點(diǎn)分散，監(jiān)管難度加大，加之許多地方管理工作相對(duì)薄弱滯后、控制手段落后，使得許多新建的LNG/CNG加氣站在經(jīng)營(yíng)管理、設(shè)備監(jiān)控、安全生產(chǎn)等方面存在諸多漏洞和問(wèn)題。紫金橋組態(tài)軟件作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的自動(dòng)化軟件，可以為國(guó)內(nèi)的LNG/CNG子站提供可靠的軟件平臺(tái)，構(gòu)建安全高效的LNG/CNG站監(jiān)控系統(tǒng)。LNG/CNG站控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警。能夠?yàn)槿細(xì)饩C合監(jiān)控系統(tǒng)提供及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的管網(wǎng)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高管理效益，使整個(gè)燃?xì)馍a(chǎn)管理過(guò)程可視化、規(guī)范化、自動(dòng)化、信息化。
二、系統(tǒng)需求
LNG/CNG站根據(jù)大小規(guī)模的不同設(shè)備流程稍有不同，典型的CNG加氣站系統(tǒng)工藝流程如圖一所示，一般包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：輸氣計(jì)量控制系統(tǒng)、壓縮機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)、凈化干燥監(jiān)控系統(tǒng)、燃?xì)鉂舛葓?bào)警系統(tǒng)。
對(duì)于LNG/CNG站來(lái)說(shuō)，連續(xù)的壓力、溫度、儲(chǔ)氣量、燃?xì)鉂舛鹊臋z測(cè)都十分重要，自動(dòng)化系統(tǒng)的目的就是在中控室綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，使整個(gè)系統(tǒng)處在較高的安全水平上，LNG/CNG系統(tǒng)自動(dòng)控制需求為：
（1）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示，工藝流程顯示。系統(tǒng)采集到的壓縮機(jī)前后壓力、儲(chǔ)罐壓力、儲(chǔ)罐液位、管道流量等各種數(shù)據(jù)，在顯示屏上以畫面、報(bào)表、圖像的形式動(dòng)態(tài)顯示調(diào)壓的工藝過(guò)程、參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)。顯示屏幕上可以顯示當(dāng)前監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，也可顯示歷史數(shù)據(jù)；顯示時(shí)，可以通過(guò)顏色變化、百分比、色標(biāo)填充等手段增強(qiáng)畫面的可視性。
（2）設(shè)備通訊功能能夠通過(guò)以太網(wǎng)或無(wú)線數(shù)據(jù)通訊的方式實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備PLC、智能儀表等的通訊，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集和控制。
（3）數(shù)據(jù)展示、存儲(chǔ)、查詢。可進(jìn)行最大值、最小值、平均值、偏差值、累計(jì)值和其它各種特殊的運(yùn)算處理。并可根據(jù)需要，生成各類報(bào)表、趨勢(shì)曲線、實(shí)用圖表，包括實(shí)時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)、各類趨勢(shì)曲線、棒（餅）狀圖等等。可以錄入天氣情況、值班人員、交接班日志、當(dāng)日班故障分析及處理等信息，可完成各類報(bào)表的制作工作，并具有定時(shí)打印和隨機(jī)打印功能。
（4）報(bào)警功能。要求系統(tǒng)具備壓力、溫度等參數(shù)高低限自動(dòng)報(bào)警功能，能夠?qū)崿F(xiàn)燃?xì)鉂舛茸詣?dòng)檢測(cè)報(bào)警和連鎖控制功能，能進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警提示，自動(dòng)彈出報(bào)警畫面，能實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警通知，遠(yuǎn)程信息報(bào)警通知提示，并能夠?qū)v史報(bào)警信息進(jìn)行存儲(chǔ)，以方便進(jìn)行查詢和打印。可以在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中查看和修改各系統(tǒng)變量的報(bào)警參數(shù)。
（5）操作安全權(quán)限管理。安全的權(quán)限管理，分配不同的操作權(quán)限，是生產(chǎn)操作在相應(yīng)權(quán)限下進(jìn)行，防止重要參數(shù)被誤修改，保證正常操作，禁止越權(quán)操作。對(duì)需要進(jìn)行安全保護(hù)操作的工藝設(shè)備進(jìn)行安全連鎖控制。
（6）能夠提供客戶端遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能。通過(guò)客戶端工具，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，確保遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行正常。在Internet網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)中將實(shí)時(shí)、歷史、報(bào)警等數(shù)據(jù)以集成的方式進(jìn)行發(fā)布，使用戶可在IE中實(shí)現(xiàn)瀏覽。
二、解決方案
（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)/框架
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備為PLC和各類數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)各測(cè)量裝置、壓縮機(jī)、脫水凈化裝置、售氣機(jī)等的數(shù)據(jù)采集和控制。上位配置四臺(tái)計(jì)算機(jī)，安裝紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件，分別配置為IO服務(wù)器，歷史記錄服務(wù)器，報(bào)警服務(wù)器，web發(fā)布服務(wù)器。兩臺(tái)上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)相連接，作為IO服務(wù)器，正常時(shí)主機(jī)與PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，而主機(jī)發(fā)生異常時(shí)由從機(jī)與PLC控制系統(tǒng)通訊，數(shù)據(jù)同步備份，保證了數(shù)據(jù)一致和完整性，使生產(chǎn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。為了系統(tǒng)的更加安全可靠，系統(tǒng)配置一臺(tái)計(jì)算機(jī)專門作為報(bào)警服務(wù)器，產(chǎn)生報(bào)警和報(bào)警記錄。歷史記錄服務(wù)器，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)記錄，提供數(shù)據(jù)查詢。
紫金橋組態(tài)軟件客戶端可以作為工程師站進(jìn)行整體監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)中所有的實(shí)時(shí)變量、報(bào)警信息和進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢。系統(tǒng)配置了網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，可以通過(guò)紫金橋客戶端將工程數(shù)據(jù)發(fā)布到公網(wǎng)，工程人員可以在任何有網(wǎng)絡(luò)的地方實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行和燃?xì)夤⿷?yīng)情況。
（2）系統(tǒng)功能
1）畫面展示
紫金橋工具箱中提供了方便實(shí)用的繪圖工具，包括直線、折線、圓弧、矩形（方形）、圓角矩形、圓形（橢圓）等工具，紫金橋開發(fā)畫面中包含了大量預(yù)先建立好的組合圖形對(duì)象，比如控制按鈕、指示表、閥門、電機(jī)、泵、管路和其他標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)元件。圖庫(kù)中的元素稱為“圖庫(kù)精靈”，使用“圖庫(kù)精靈”將極大地加快應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)造。能夠在工程中開發(fā)出更加豐富多彩、生動(dòng)逼真的畫面。
紫金橋工程畫面以動(dòng)態(tài)的圖形和顏色區(qū)分實(shí)時(shí)顯示壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐、管道、售氣機(jī)等主要設(shè)備的工作狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員在操作室就可以及時(shí)了解設(shè)備的工況，降低危險(xiǎn)系數(shù)。
2）下位設(shè)備通訊
紫金橋目前能連接PLC、智能儀表、板卡、模塊、變頻器等自動(dòng)化主流設(shè)備。在LNG/CNG站內(nèi)燃?xì)庠O(shè)備的監(jiān)控，常用的控制設(shè)備為PLC，常用的有西門子S7系列，三菱PLC、歐姆龍PLC，紫金橋通過(guò)串口通訊或以太網(wǎng)通訊方式，穩(wěn)定高速的與設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。上位監(jiān)控系統(tǒng)與PLC程序互相結(jié)合，將分散的設(shè)備集中到一起監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、分散控制的安全操作。
除了串口、以太網(wǎng)連接方式，紫金橋還支持多種數(shù)據(jù)采集方式，支持GPRS/CDMA無(wú)線、ADSL有線等多種通訊方式，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控。遠(yuǎn)程控制終端RTU是一種直接連接到現(xiàn)場(chǎng)各種工業(yè)設(shè)備的開放的遠(yuǎn)程控制終端，是為現(xiàn)場(chǎng)與各種遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間提供遠(yuǎn)程設(shè)備而設(shè)計(jì)的，體現(xiàn)了“測(cè)控分散，管理集中”的思想，是一個(gè)真正開放的、易于集成的系統(tǒng)。
3）報(bào)表功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢
紫金橋?yàn)楣こ倘藛T提供了豐富的報(bào)表函數(shù)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等。既可以制作實(shí)時(shí)報(bào)表，也可以制作歷史報(bào)表。紫金橋6.5版本的自由報(bào)表可輕松實(shí)現(xiàn)班報(bào)、日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)和年報(bào)表。
對(duì)于LNG/CNG站控系統(tǒng)，紫金橋能夠?qū)崿F(xiàn)完整的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，對(duì)各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)壓力、溫度、濃度、閥門等能夠生成報(bào)表進(jìn)行定時(shí)或?qū)崟r(shí)打印存檔，對(duì)采集到的歷史數(shù)據(jù)存可以放到外部數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)資料建檔追蹤，并可實(shí)現(xiàn)精確、方便、快捷的查詢。系統(tǒng)具備天燃?xì)饬髁坑?jì)算、輸配優(yōu)化調(diào)度管理功能，并可實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
4）趨勢(shì)曲線顯示
紫金橋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)除了在畫面中以值輸出的方式和以報(bào)表形式顯示外，還可以用曲線的形式顯示。趨勢(shì)分析是控制軟件必不可少的功能，對(duì)該功能提供了強(qiáng)有力的支持和簡(jiǎn)單的控制方法，趨勢(shì)曲線可以分為實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。
5）報(bào)警顯示和記錄
紫金橋的實(shí)時(shí)報(bào)警信息通過(guò)報(bào)警窗口來(lái)顯示，利用報(bào)警窗口，操作者不但能及時(shí)查閱報(bào)警信息，而且可以確認(rèn)報(bào)警、刪除報(bào)警、更改報(bào)警類型、事件類型、操作員、報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警組、站點(diǎn)名和服務(wù)器名等信息。紫金橋配置了事件記錄功能，系統(tǒng)可以記錄操作人員登錄退出以及操作情況，并實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、查詢和打印。
報(bào)警信息通過(guò)存儲(chǔ)到文件，輸出到數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)打印機(jī)打印三種方式進(jìn)行記錄，并能實(shí)現(xiàn)各種條件下的查詢，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的追蹤，方便設(shè)備的檢修和維護(hù)。
6）安全管理，操作權(quán)限設(shè)置
LNG/CNG站的操作員都需要一定的技能培訓(xùn)之后才能上崗，因此對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的安全權(quán)限要求較高，紫金橋采用分級(jí)和分區(qū)的雙重保護(hù)策略。應(yīng)用系統(tǒng)中的每一個(gè)可操作元素都可以被指定保護(hù)級(jí)別和安全區(qū)，在系統(tǒng)中設(shè)立不同的安全操作等級(jí)，針對(duì)不同的操作者設(shè)置相應(yīng)的加密等級(jí)，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。
7）網(wǎng)絡(luò)功能和web發(fā)布
紫金橋基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一種真正的客戶/服務(wù)器模式，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式報(bào)警系統(tǒng)，可運(yùn)行在基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，因此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)的擴(kuò)展以及更高層次的企業(yè)級(jí)連網(wǎng)。
紫金橋全面支持網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能。IE瀏覽客戶端可以獲得與運(yùn)行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)在任何地方獲得與Web服務(wù)器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表顯示、報(bào)警顯示等，同時(shí)可以方便快捷的向各CNG站現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布控制命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的功能。
四、總結(jié)
紫金橋監(jiān)控的LNG/CNG站智能監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)壓縮機(jī)、測(cè)量設(shè)備、脫水凈化裝置、售氣機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，可以及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況以及安全狀況，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)緊急情況下的報(bào)警和連鎖控制，為站內(nèi)燃?xì)獾母咝a(chǎn)提供安全保障。實(shí)現(xiàn)了LNG/CNG站的集中監(jiān)控，并且作為子系統(tǒng)可以向上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)實(shí)時(shí)、有效、全面系統(tǒng)化的信息管理和監(jiān)控，提高了企業(yè)的安全水平和綜合自動(dòng)化水平。
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