1.概述
近年來，國家對于環(huán)境的質(zhì)量的要求越來越高，天然氣由于燃燒清潔、儲量巨大，作為汽車燃料和供熱燃料技術(shù)的不斷成熟而受到青睞，使用越來越廣泛。
在LNG/CNG行業(yè)迅速發(fā)展的同時，由于站點分散，監(jiān)管難度加大，加之許多地方管理工作相對薄弱滯后、控制手段落后，使得許多新建的LNG/CNG加氣站在經(jīng)營管理、設(shè)備監(jiān)控、安全生產(chǎn)等方面存在諸多漏洞和問題。紫金橋組態(tài)軟件作為國內(nèi)領(lǐng)先的自動化軟件，可以為國內(nèi)的LNG/CNG子站提供可靠的軟件平臺，構(gòu)建安全高效的LNG/CNG站監(jiān)控系統(tǒng)。LNG/CNG站控系統(tǒng)主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警。能夠為燃?xì)饩C合監(jiān)控系統(tǒng)提供及時、準(zhǔn)確、可靠的管網(wǎng)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，降低勞動強(qiáng)度、提高管理效益，使整個燃?xì)馍a(chǎn)管理過程可視化、規(guī)范化、自動化、信息化。
2.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，一般包括以下幾個系統(tǒng)：輸氣計量控制系統(tǒng)、壓縮機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)、凈化干燥監(jiān)控系統(tǒng)、燃?xì)鉂舛葓缶到y(tǒng)。
對于LNG/CNG站來說，連續(xù)的壓力、溫度、儲氣量、燃?xì)鉂舛鹊臋z測都十分重要，自動化系統(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)，使整個系統(tǒng)處在較高的安全水平上，LNG/CNG系統(tǒng)自動控制需求為：
(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、儲罐壓力、儲罐液位、管道流量等各種數(shù)據(jù)，在顯示屏上以畫面、報表、圖像的形式動態(tài)顯示調(diào)壓的工藝過程、參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)。顯示屏幕上可以顯示當(dāng)前監(jiān)測的數(shù)據(jù)，也可顯示歷史數(shù)據(jù);顯示時，可以通過顏色變化、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。能夠通過以太網(wǎng)或無線數(shù)據(jù)通訊的方式實現(xiàn)與現(xiàn)場控制設(shè)備PLC、智能儀表等的通訊，實現(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、查詢?？蛇M(jìn)行最大值、最小值、平均值、偏差值、累計值和其它各種特殊的運(yùn)算處理。并可根據(jù)需要，生成各類報表、趨勢曲線、實用圖表，包括實時報表、日報、月報、年報、各類趨勢曲線、棒(餅)狀圖等等?？梢凿浫胩鞖馇闆r、值班人員、交接班日志、當(dāng)日班故障分析及處理等信息，可完成各類報表的制作工作，并具有定時打印和隨機(jī)打印功能。
(4)報警功能。要求系統(tǒng)具備壓力、溫度等參數(shù)高低限自動報警功能，能夠?qū)崿F(xiàn)燃?xì)鉂舛茸詣訖z測報警和連鎖控制功能，能進(jìn)行實時報警提示，自動彈出報警畫面，能實現(xiàn)聲音報警通知，遠(yuǎn)程信息報警通知提示，并能夠?qū)v史報警信息進(jìn)行存儲，以方便進(jìn)行查詢和打印?？梢栽谙到y(tǒng)運(yùn)行過程中查看和修改各系統(tǒng)變量的報警參數(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)訪問功能。通過客戶端工具，通過網(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)中將實時、歷史、報警等數(shù)據(jù)以集成的方式進(jìn)行發(fā)布，使用戶可在IE中實現(xiàn)瀏覽。
3.解決方案
(1)系統(tǒng)設(shè)計/框架
現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備為PLC和各類數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)對站內(nèi)各測量裝置、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。上位配置四臺計算機(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，報警服務(wù)器，web發(fā)布服務(wù)器。兩臺上位機(jī)通過以太網(wǎng)相連接，作為IO服務(wù)器，正常時主機(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)配置一臺計算機(jī)專門作為報警服務(wù)器，產(chǎn)生報警和報警記錄。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)中所有的實時變量、報警信息和進(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)的地方實時查看現(xiàn)場設(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。圖庫中的元素稱為“圖庫精靈”，使用“圖庫精靈”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、生動逼真的畫面。 紫金橋工程畫面以動態(tài)的圖形和顏色區(qū)分實時顯示壓縮機(jī)、儲罐、管道、售氣機(jī)等主要設(shè)備的工作狀態(tài)，現(xiàn)場操作人員在操作室就可以及時了解設(shè)備的工況，降低危險系數(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無線、ADSL有線等多種通訊方式，可以實現(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)場各種工業(yè)設(shè)備的開放的遠(yuǎn)程控制終端，是為現(xiàn)場與各種遠(yuǎn)端計算機(jī)系統(tǒng)之間提供遠(yuǎn)程設(shè)備而設(shè)計的，體現(xiàn)了“測控分散，管理集中”的思想，是一個真正開放的、易于集成的系統(tǒng)。
3)報表功能和數(shù)據(jù)存儲查詢 紫金橋為工程人員提供了豐富的報表函數(shù)，實現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、報表打印等。既可以制作實時報表，也可以制作歷史報表。紫金橋6.5版本的自由報表可輕松實現(xiàn)班報、日報、周報、月報、季報和年報表。 對于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、閥門等能夠生成報表進(jìn)行定時或?qū)崟r打印存檔，對采集到的歷史數(shù)據(jù)存可以放到外部數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)資料建檔追蹤，并可實現(xiàn)精確、方便、快捷的查詢。系統(tǒng)具備天燃?xì)饬髁坑嬎?、輸配?yōu)化調(diào)度管理功能，并可實現(xiàn)企業(yè)信息管理系統(tǒng)對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
4)趨勢曲線顯示 紫金橋的實時數(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表形式顯示外，還可以用曲線的形式顯示。趨勢分析是控制軟件必不可少的功能，對該功能提供了強(qiáng)有力的支持和簡單的控制方法，趨勢曲線可以分為實時曲線和歷史曲線。
5)報警顯示和記錄 紫金橋的實時報警信息通過報警窗口來顯示，利用報警窗口，操作者不但能及時查閱報警信息，而且可以確認(rèn)報警、刪除報警、更改報警類型、事件類型、操作員、報警優(yōu)先級、報警組、站點名和服務(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，并實現(xiàn)存儲、查詢和打印。 報警信息通過存儲到文件，輸出到數(shù)據(jù)庫和實時打印機(jī)打印三種方式進(jìn)行記錄，并能實現(xiàn)各種條件下的查詢，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的追蹤，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，因此對于監(jiān)控系統(tǒng)的安全權(quán)限要求較高，紫金橋采用分級和分區(qū)的雙重保護(hù)策略。應(yīng)用系統(tǒng)中的每一個可操作元素都可以被指定保護(hù)級別和安全區(qū)，在系統(tǒng)中設(shè)立不同的安全操作等級，針對不同的操作者設(shè)置相應(yīng)的加密等級，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)庫和分布式報警系統(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，通過網(wǎng)絡(luò)可以實現(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、報表顯示、報警顯示等，同時可以方便快捷的向各CNG站現(xiàn)場發(fā)布控制命令，實現(xiàn)實時控制的功能。
4.總結(jié)
紫金橋監(jiān)控的LNG/CNG站智能監(jiān)控系統(tǒng)能對壓縮機(jī)、測量設(shè)備、脫水凈化裝置、售氣機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，可以及時了解現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行情況以及安全狀況，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)緊急情況下的報警和連鎖控制，為站內(nèi)燃?xì)獾母咝a(chǎn)提供安全保障。實現(xiàn)了LNG/CNG站的集中監(jiān)控，并且作為子系統(tǒng)可以向上級監(jiān)控系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了企業(yè)實時、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化水平。
（轉(zhuǎn)載）
