基于PLC的燃油低烧计算机监控系统

热器温度控制中由于系统不稳定和温度控制不精确
所 导致 的质 量 问题 。 模 糊 控 制 器 是 一个 双 输 入 三 输 出 的模 糊 控 制
甘
肃
科
技
第２ ７卷
器 ， 糊控 制器 的输 入 是 出油 口温 度 变 化 ｅ和 温 度 模
西 门子公 司 的 陷 。所 以 需 要 开 发 一 个 基 于 Ｃ Ｍ 接 口 的 Ｏ Ｏ Ｃ服 务器 软件 ， Ｐ 为其 他软 件提 供数 据接 口。
（ 嘉峪关 市 自来 水公司 ， 甘肃 嘉峪关 ７ ５０ ） ３ １０
摘
要： 针对燃油低烧 系统的非线性 、 大时滞 、 多输 入多输 出、 多耦合 的特点 ， 对燃 油低 烧系统换 热器 温度控制 的要
求进行 了分析 和计算 ， 化控制系统 的参数 ， 优 采用 了工 控机 和 Ｐ Ｃ两级计算 机控制 系统 方案 ， 此基础 上引入模 糊 Ｌ 在 控制算法 ， 建立智能 的、 较完善 的燃 油低烧计算机监控 系统 。
啦虢
图 ３ 现场工艺 系统
以 ＰＩ Ｐ 协议的方式将数据从 Ｐ Ｃ传送至计算机 ， Ｌ 并
４ 燃油低烧 监控系统软件设计
燃 油低 烧 系 统 软 件 采 用 Ｍｉ ｆ 司 的 Ｖ ｃ ｔ公 ｍｓ Ｃ＋
在计 算机 上 能够存 储 和显示 这些 数据 。
２ 数据处理模块 ： ） 将采集到 的模 拟量数据能够 以实时曲线的方式显示 ， 并通过数据库接 口， 将数据 存储到数据库 。 （ 下转第 ２ ４页）
系统 的非线性等特点使 得很难建立确切 的数学模
型。
３ 系统 相应 速 度 和 被 控 对 象 适 应 能力 之 间存 ） 在着 矛盾 － 。 ３ ｊ
１ ２ 系统 的技 术指 标 ．
１ 分析 和计 算换 热器 中载热 体 流 量 变 化 规律 ， ） 优化 控制 系统参 数 。
程投资 、 运行费用以及社会效益 和经济效益方 面与 传统的加热方式相 比， 具有节 能、 环保 、 经济等明显 的优势 。
３ ５ 访 问记 录及 报警 ．
［ ］ 卢开澄 ．计算机密码 学 ［ ． ３ Ｍ］ 北京 ： 清华大 学出版社 ，
１９ ． ９ ０
当用 户访 问数 据对 象 时 ， 系统 将 自动 把用 户 访 问数据 对象 的相 关 信 息 实 时 记 录下 来 ， 问记 录 的 访 内容 主要有 用户 名 称 、 源 、 问 日期 与时 间、 问 来 访 访
关量数 据 ， 减少 了开 发 的工 作 量 。控 制 系 统 结 构 如
图 ２所 示 。
模糊控制原理来对三个参数进行在线修改， 以满足 不同 ｅ ｅ 时对控制参数的不 同要求 ， 和 从而使被控 对象达到 良好的动、 静态性能， 而且计算量小。利用 模 糊控 制规 则在 线 对 ＰＤ参 数 进行 修 改 ， 构成 了 Ｉ 便 自整定模糊 ＰＤ控制器 ｌ ， Ｉ ４ 其结构如图 １ Ｊ 所示。
要 指标 ， 是指 柴油 在 低 温 环 境 中失 去 流动 性 时 的最
标计算机的 Ｉ 地址和端 口地址 ， Ｐ 将本地数据传输到 管理计 算机 ， 为管 理 人 员 进行 经 济效 益 分 析 的有 作
效依据 。
高温度 ， 主要影响柴油的运输 与储存。为 了降低成 本， 提高 经 济效 益 ， 当前 的燃 油 机 车都 使 用 Ｏ柴 油 ， ０柴油的冷凝点是 ０Ｃ 。油库作为柴油储存 和供 ￣ Ｊ 应的主要场所 ， 采取保温和加热措施 ， 具有重要的现 实意义。以前温度 低于 ０ 时， ℃ 油库 中通 常的做法 是， 在储油罐保暖层里加一层 电热丝 、 金属加热板或 电极来起到加热的作用 ， 但是保暖层都是易燃材料 ， 且这些加热装置在加热过程中， 热量传递不均匀 ， 如
图 １ 模 块 控 制 器 结 构
集， 现场 仪表 和执 行 机构 的控 制 功 能 以及 基 本 的逻 辑控 制 功能 。系 统 管理 与监 控 层 由一 台 ＩＣ组 成 ， Ｐ
３ 系统硬件设 计
在 系统 中 ， 用运行 可靠 、 定 的 ｓ 使 稳 ７—２０Ｐ Ｃ ０ Ｌ 作为 现场层 ， 现 场 设 备 和计 算 机控 制 系统 之 间 的 是
图 ２ 系统 结构
系 统 根据 现 场 的工 艺 和 特点 ， 监 控 系统 整 体 在 开 发 上 采 用 工 业 控 制 计 算 机 （Ｐ ＩＣ）＋Ｓ ７—２０ 的 ０ Ｐ Ｃ， 统 分 为 现 场 执 行 、 制 层 和 系统 管 理 监 控 Ｌ 系 控 层 。现 场执 行 层 和 控 制 层 主 要 完 成 现 场 数 据 的 采
计算机监控系统。
１ １ 燃油 低烧 系统 的特点 ．
烧来提高经济效益－ 。在燃 油系统中 ， １ Ｊ 传统 的加热
方式 一般 为蒸 汽盘 管 加热 方式 ， 其 温度 不易 控 制 ， 但 运行 费用 高 ， 维修 工作 量 大 ， 盘管破 损 后 影 响柴油 质 量 。本 课 题采 用二 级板 换 对 柴 油 进 行 加 热 ， 用 已 利 有 的输 油 管 道 ， 用 蒸 汽 一水 、 一柴 油 两 级 换 热 采 水 器 ， 过 柴油在 管 路 中循环 、 热 的方 式加 热储 油 罐 通 换 中 的柴 油 ， 结 合 现 场 实 际 ， 用 模 糊 ＰＤ控 制 算 并 利 Ｉ 法， 来解 决 现 场 温 度 控 制 过 程 中 出 现 的 问题 ， 过 通 ４５总线将 工 业控 制计 算 机 和 Ｐ Ｃ控 制 柜 连 接 ， ８ Ｌ 使 用 软件 对 系统运 行 过 程 进 行 实 时 监 控 ， 而 实 现对 从 油 库 中燃 油低烧 系 统 的智 能化 控制 。该 系统在 某 油
变化变化率 ｅ， 出是 ｋ、ｉ Ｉ 。 输 ｐｋ ｋ 。ＰＤ参数模糊 自整 、 定是找出 ｋ ｋ 和温度变化 ｅ ｋ、 及温度变化率 ｅ 之
间 的模 糊关 系 ， 在运 行 中通过 不 断检 测 ｅ和 ｅ， 根据
现和 Ｐ Ｃ的通信 ， Ｌ 另一方面不用在 Ｐ Ｃ中编制 自由 Ｌ 口的通信协议程序 就可以获取 Ｐ Ｃ的模 拟量 和开 Ｌ
防火墙等技术是一种被动的防卫技术 ， 而数据 加密 技术 则是 一种 主动 的 防卫措 施 。数据 加 密是数 据保护技术措施 中最古老 、 最基本的一种 。加密的
主要 目的是 防止数据 的非授 权泄 漏 。加密 方法 多种
多样 ， 在网络中一般是利用变换规则把可懂的数据 变成不可懂的数据。即可对传输数据 加密， 也可对 存 储 数据 加密 ， 把数 据变 成一 堆 乱七八 糟 的数 据 ， 攻 击者即使非法获得加密数据时 ， 也不过是一串看不 懂 的毫无 意义 的字符 序列 。加密 可 以有效 地对 抗截
取 、 法访 问等 威 胁 。现 代 密 码 算 法 不 仅 可 以实 现 非
意识与数据安全控制策略 的应用 ， 意识到数据安全
不 可能通 过 系统 得 到彻 底 解 决 ， 不 仅是 一 种 技 术 它 问题 ， 是有 关业 务和 管理 的 问题 ， 技术 是不 能 更 只靠 保证 数据 安全 的 ， 因此 数 据安 全 有 赖 于技 术 与 管 理 相互 作用 ， 能使 数据 最大 限度 免受各 类威胁 ， 而 才 从
保证 数据 安全 。 参考 文 献 ：
［ ］ 王德军 ．容灾技术研究 ［ ． １ Ｍ］ 武汉 ： 武汉 大学 出版 社 ，
２０ ４． ０
加密 ， 还可实现数字签名 、 鉴别 等功能 ， 有效地对抗 截 取 、 法访 问 、 坏 数 据 的完 整 性 、 非 破 冒充 、 赖 、 抵 重
＋ 作为开发工具 ， 软件结构如图４所示。 １ 数据采集模块 ： ） 通过 Ｐ ＩＰ ｉ ｏ ｔ 电缆 Ｐ（ ｏ ｔｏＰｉ ） ｎｔ ｎ
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第２ ７卷
定 或 更 改 相 关 策 略 决 定 是 否 拦 载 这 些 数 据 包
的攻击 行 为 。 ３ ４ 数 据加 密 ．
与告警信息也按分级方式进行记录或告警 ， 如正常、 警告 、 危险 、 错误等。
关键词 ： 燃油低烧 ； Ｌ ； 控系统 Ｐ Ｃ监
中图 分 类 号 ：Ｅ ９ Ｔ ９
近年 来 ， 随着 燃 油 的 日渐 枯 竭 和人 们 对 经 济 效 益不 断提 高 的要求 ， 内铁 路 系 统 内部 提 出燃 油 低 国
控 制对 象 的特点 ， 本课 题 提 出基 于 Ｐ Ｃ的燃 油低 烧 Ｌ
果稍有 不 慎 ， 会 引起 爆 炸 ， 在严 重 的隐患 。针 对 就 存
２ 模糊 ＰＤ控制器 Ｉ
基 于 Ｐ Ｃ的 燃 油 低 烧 计 算 机 监 控 系统 采用 模 Ｌ
糊技术和常规 ＰＤ控制算法相结合 的控制方法 ： Ｉ 当 温度偏差较大时采用模糊控制 ， 响应速度快 ， 动态性 能好 ； 当温度偏差较小时采用 ＰＤ控制 ， Ｉ 使其静态性 能好 ， 满足系统控制精度。这样 就很好地解 决了换
第２ ７卷 第 １ ６期 ２ １ 年 ８月 ０１
甘肃科 技
Ｇａ ｓ ｃ ｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ
ｌ２ Ⅳ ． ６ ｆ ７ ． ０ １
Ａ
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基 于 Ｐ Ｃ 的燃 油低 烧 计 算 机 监 控 系统 ／
杨 虎
通过与 Ｐ Ｃ以 Ｐ Ｉ Ｌ Ｐ 的通信方式来获 取现场运 行过
程 中的 实时数 据 ， 实现 模糊 ＰＤ控 制算 法 ， 并 Ｉ 显示 工
艺流 程 、 警 画面 ， 而 实现 远程监 控 。现场 工艺 系 报 从 统如 图 ３所 示 。
接 口， 的Ｃ Ｕ内置 了Ｐ Ｉ 信 协议 ， 它 Ｐ Ｐ通 该协 议使用
演 等威 胁 ， 因此 密码 技 术 是 数 据 安 全 的 核 心技 术 之
一
。
常见 的数 据 加 密 算 法 有 Ｄ Ｓ算 法 、 Ｓ 算 法 、 Ｅ ＲＡ
［ ］ 方勇 ， ２ 刘嘉 勇 ． 信息 系统安 全导论 ［ ． 京 ： Ｍ］ 北 电子工
业 出版 社 ，０ ３ ２０ ．
ＩＥ Ｄ Ａ算法 、 Ｓ Ｄ Ａ算 法等 。
库 已得 到成 功应 用 ， 践 表 明 ， 统 在 工 艺 特 点 、 实 系 工
１现场温度控制系统不稳 定、 制精度 不高、 ） 控 大 时滞 、 多耦合 、 时变 、 及非 线 性 对 加 热过 程 产 生 的
影响。
２ 蒸 汽 一水 和 水 一柴 油 两 级 换 热 器 温 度 控 制 ）
虽 然通 过各 类 防范技术 措施 与 手段 可 以在 一定 程 度上 解决某 些 数 据 安全 隐患 ， 仍 无 法 彻底 消 除 但 数据 安 全风 险 ， 对安 全是 不存 在 的。 因此 ， 绝 从技 术 层 面而 言 ， 户应 继续 健全 数据 安全保 障体 系 ， 使 用 从 用层 面 而言 ， 养成 良好 的习惯 ， 应 强化 数据 安全 防范
２ 用 ＰＤ控制算 法实现对燃油低烧系统 的控 ） Ｉ 制过 程 。 ３ 采用工业 以太 网进行远程数据传输 ， ） 系统软 件集成 ｓｃｅ 接 口并套用 Ｔ Ｐ Ｉ ｏｋｔ Ｃ／ Ｐ协议 ， 通过设定 目
１ 概 述
柴油在各国燃料结构中 占有较高的份额 ， 已成 为重要的动力燃料。冷凝点作为柴油防冻性能的主
［ ］ 段云所 ．信息安全概论 ［ ． ４ Ｍ］ 北京 ： 高等教 育出版社 ，
２０ ３． ｏ
内容、 规则等等 ， 如果用户访问数据对象非法或可能 危及或使数据泄露 时， 至会发 出相关告警。记录 甚
（ 上接 第 ２ ６页）
［ ］ 姚翌 ． 来保护中小企业 内部数据 安全 ， ５ 谁 计算机 与网 络 ［］ ２０ （ ） ２ ． Ｊ ．０ ５ ６ ：４