自动化行业应用案例

WWW.ICPDAS.COM.CN泓格科技成立于1993年，以基于PC的数据采集卡为昀初的研发产品线，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昀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）。●关于泓格WWW.ICPDAS.COM.CN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.........................................11德基水库大坝仪器览测系统...................................................15基于G-4500的远程电力监控方案...............................................19基于iPAC产品的铁路架桥机械自动化整体解决方案...............................21基于WinPAC的中国铁路燃油配送系统..........................................28高速列车车载设备...........................................................33地铁杂散电流监测系统.......................................................35基于ZigBee产品的车间无线监控系统..........................................37基于iPAC在立体车库上的应用.................................................40Motion应用案例PCB水平式湿膜涂布机.........................................42GT-530在CNC车床上的应用..................................................45压铸机射料检测系统.........................................................48XPAC-8000控制器和iDCS-8000硬冗余I/O实现的冗余控制系统....................51M2M趋势下的主动讯息传递工控软件SmartQ...................................551WWW.ICPDAS.COM.CN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。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《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（HJ/T212-2005）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帀发成本，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:基于WinPAC的环境监控系统方案2WWW.ICPDAS.COM.CN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、帀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，甚至是现场帀发。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。名称多软件版本透明传输积木式软件统一协议原理根据不同仪器的通讯协议，增补、修改控制器的执行软件控制器只负责传递监控中心到仪器的指令，协议完全由监控中心计算机解释利用WINCE的COM组件及多线程对控制器的软件进行剪裁或利用组态软件对设备进行组态强制要求仪器厂商执行统一的通讯标准。优点不需要强制推广统一通讯标准不需要强制推广统一通讯标准控制器软件简单、可靠、控制器成本低不需要强制推广统一通讯标准,数据保存量大,通讯量小，不容易丢失数据控制器软件简单、控制器成本低缺点软件版本多，帀发调试工作量大，周期长，需要专业人员进行能够软件调试，软件扩展性差通讯量大、如公网不稳定数据容易丢失对硬件要求高，帀发调试工作量大，需要专业人员进行软件的剪裁或组态需要强制执行统一的通讯标准，软件扩展性差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，帀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3WWW.ICPDAS.COM.CN的是TC