基于intouch燃气轮机发电机组监控系统的开发与应用

第１０卷第２４期２０１９年１２月
黑龙江科学
ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ １０Ｄｅｃ ２０１９
基于ＩｎＴｏｕｃｈ燃气轮机发电机组
监控系统的开发与应用
于梦竹１ꎬ王㊀可２
(１ 中国船舶重工集团公司第七〇三研究所ꎬ哈尔滨１５００７８ꎻ
２ 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司ꎬ哈尔滨１５００７８)
摘要:以某型双燃料燃气轮机发电机组为对象ꎬ介绍了ＩｎＴｏｕｃｈ组态软件的功能和特点ꎬ研究了ＩｎＴｏｕｃｈ组态软件在燃气轮机监控系统中的应用ꎮ阐述了设计原理㊁通讯连接㊁组态界面的关键技术ꎬ建立了友好的人机交互界面(ＨＭＩ)㊁完善的分级报警系统及数据库记录运行数据ꎮ通过ＲＳＬｉｎｘ和ＤＡＳｅｖｅｒ分别与ＰＬＣ进行通讯ꎬ建立了运行流畅㊁功能全面㊁数据记录详实的组态监控系统ꎮ该系统满足机组信息监控及表达一体化㊁自动化㊁可视化要求ꎬ提高了系统运行操作的可控性㊁安全性及历史运行情况的可追溯性ꎮ关键词:ＩｎＴｏｕｃｈꎻ燃气轮机ꎻ监控系统ꎻ开发与应用
中图分类号:ＴＰ２７７㊀㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１６７４－８６４６(２０１９)２４－００４７－０２
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｅｔｂａｓｅｄｏｎＩｎＴｏｕｃｈ
ＹＵＭｅｎｇ￣ｚｈｕ１ꎬＷＡＮＧＫｅ２
(１ Ｎｏ ７０３ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎꎬＨａｒｂｉｎ１５００７８ꎬＣｈｉｎａꎻ
２ ＨａｒｂｉｎＧｕａｎｇｈａｎＧａｓＴｕｒｂｉｎｅＣｏ ꎬＬｔｄ ꎬＨａｒｂｉｎ１５００７８ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴａｋｉｎｇａｄｕａｌｆｕｅｌｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒａｓａｎｅｘａｍｐｌｅꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆＩｎＴｏｕｃｈｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅꎬａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＩｎＴｏｕｃｈｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｔｈｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅꎬｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ Ａｆｒｉｅｎｄｌｙｈｕｍａｎ￣ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ(ＨＭＩ)ꎬａｐｅｒｆｅｃｔｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌａｌａｒｍｓｙｓｔｅｍａｎｄｄａｔａｂａｓｅｒｅｃｏｒｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｄａｔａａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＲＳＬｉｎｘａｎｄＤＡＳｅｖｅｒａｎｄＰＬＣｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｓｍｏｏｔｈｏｐｅｒａｔｉｏｎꎬｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄｄｅｔａｉｌｅｄｄａｔａｒｅｃｏｒｄｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎꎬａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｎｉｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎꎬａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙꎬｓａｆｅｔｙａｎｄｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＩｎＴｏｕｃｈꎻＧａｓｔｕｒｂｉｎｅꎻＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍꎻＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
收稿日期:２０１９－１０－２５
１㊀ＩｎＴｏｕｃｈ组态软件
ＩｎＴｏｕｃｈ组态软件是Ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ公司产品ꎬ是在
制造运营系统率先推出基于ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓ平台的人机界面(ＨＭＩ)自动化软件的先锋ꎮ 人机界面(ＨＭＩ) 应用软件使用图形化的方法来表现生产环境ꎮ操作员与应用程序的图形界面进行交互ꎬ监视和管理生产的全过程ꎮ
２㊀监控系统组态页面设计
为便于操作人员监控燃气轮机发电机组的运行情况ꎬ监控系统组态界面的画面显示由７个区域组成ꎬ包括:状态显示区域㊁实时报警通告区域㊁重要参数显示
区域㊁实时参数显示区域㊁执行机构操作区域㊁工艺画
面显示区域及控制选择区域ꎮ该画面结构最大程度地显示了机组运行中需要关注的重要信息ꎬ便于运行人员在监控机组运行情况的同时完成相关的操作ꎮＨＭＩ画面组成见图１ꎮ
图１㊀ＨＭＩ画面组成
Ｆｉｇ １㊀ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＨＭＩｓｃｒｅｅｎｓ
７
４
实时参数显示区域和工艺画面显示区域可由操作员自行切换ꎬ见图
２ꎮ
图２㊀机组运行画面显示实例
Ｆｉｇ ２㊀ＨＭＩｓｃｒｅｅｎｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｕｎｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ
㊀㊀燃气轮机发电机组监控组态界面从功能方面将其设计成多个层次ꎬ在确保便捷性㊁安全性的情况下ꎬ结合燃气轮机发电机组的系统结构ꎬ开发出具有灵活性㊁针对性㊁层次化的组态界面ꎮ
２ １㊀各系统监控层分别设计了主管路系统㊁滑油系统㊁通风系统㊁火
气系统等监控界面ꎬ对整个系统监测点采集到的数据ꎬ机组运行状态参数以及系统中各种执行机构的运行情况进行实时监控ꎬ通过颜色等动态效果的变化ꎬ将系统的运行状况直接显示出来ꎮ
２ ２㊀功能管理层
修改机组运行时的重要参数ꎬ包括调节阀ＰＩＤ参
数设定㊁特性曲线采样点坐标设定以及系统控制参数设置等ꎬ还有运行模式的设定㊁操作指令的发出㊁时间同步等功能ꎮ
２ ３㊀数据存储层包括历史数据查询㊁故障报警查询㊁重要参数趋势显示分析ꎬ各阶段运行数据导出等功能ꎮ
为了确保系统运行的安全性ꎬ该型双燃料燃气轮
机发电机组控制系统开放两级操作权限ꎬ操作员级权限可对系统执行机构㊁操作指令等进行操作ꎬ不可设定
和修改重要参数ꎮ工程师级的权限可以开放全部操作ꎮ运行人员操作前应登录相应的权限ꎮ
３　机组报警系统设计
机组运行期间可能会发生生产事件ꎬ生成报警后要通知操作员整个运行过程的状态ꎮ报警代表可能导致某些问题存在的警告ꎮ当过程值超过定义的极限时会触发报警系统ꎬ通过操作员确认报警ꎮ
ＩｎＴｏｕｃｈ分布式报警系统 由采集㊁存储及显示
报警的一套集成化组件构成ꎮ 报警管理器 管理当前的活动报警(摘要报警)以及历史报警与事件ꎮ
燃气轮机发电机组报警系统的设计原理是由ＰＬＣ判断生成报警信号并写入报警数据块ꎬ再由ＩｎＴｏｕｃｈ读取报警信息ꎬ显示在客户端计算机报警界面上ꎮ机组报警系统由三级报警组组成ꎬ第三级报警组为普通报警ꎬ该级别报警的触发不影响机组的正常运行ꎮ第二级报警组为限制保护报警ꎬ报警优先级居中ꎬ这种级别的报警需要操作员进行相应的处理ꎬ确保机组的正常运行ꎮ第一级报警组为紧急停机报警ꎬ报警优先级最高ꎬ这种级别报警的触发会使机组立刻紧急停机ꎬ三㊀㊀
(下转第５１页)
８
４
４ ３㊀全市
２０１９年ꎬ南通市海安市灌溉水有效利用系数能够代表全市不同灌区大小㊁水源类型及种植类型的样点灌区ꎬ灌溉水利用系数和其年毛灌溉用水量通过加权平均得出ꎮ根据计算ꎬ２０１９年南通市海安市灌溉水有效利用系数为０ ６４３７ꎮ
５㊀结论
第一ꎬ首尾测算分析法不需要对各级渠道的渠道水利用系数进行测定ꎬ大大减少了测定工作量ꎬ但不能分别反映出渠系输水损失和田间水利用情况ꎮ第二ꎬ管理水平的不同对灌溉水利用系数的影响较为明显ꎮ从表１可以看出ꎬ管理水平较好的灌区灌溉水利用系数高于管理水平较差的灌区ꎮ
第三ꎬ将Ｔａｋｅｍｅ土壤温度水分测定仪与土壤容重采样器相结合ꎬ取长补短ꎬ从而达到快速㊁精确测试田间深层土壤含水率的目的ꎮ
第四ꎬ在测试过程中ꎬ不仅考虑了会影响测试精度的技术操作ꎬ如测试设备的校正㊁测试数据的分析ꎬ还对测试人员进行了相关培训ꎬ因此ꎬ样点灌区的测试结果是可靠的ꎮ
第五ꎬ通过长期开展夏秋季农田灌溉水有效利用系数测算分析工作ꎬ进而了解海安市农田灌溉水有效利用系数的整体水平ꎬ能够为海安市农田水利工程建设和管理提供评价和指导依据ꎮ
参考文献:
[１]黄霞 农业灌溉水利用系数研究[Ｊ].现代农业科技ꎬ２０１２ꎬ(１４):１７－２０
[２]谢柳青ꎬ李桂元ꎬ余健来 南方灌区灌溉水利用系数确定方法研究[Ｊ].武汉大学学报(工学版)ꎬ２００１ꎬ(０２):３５－３７ [３]潘慧君ꎬ陈鹏 灌溉水利用系数分析及其影响因素探讨[Ｊ].水利科技与经济ꎬ２０１５ꎬ(０５):２３－２５
(上接第４８页)
级报警组在实时报警栏中以不同的颜色对背景进行区分ꎮ
在操作员的权限下ꎬ可对系统内的所有报警进行报警组㊁死区㊁延时等配置的修改以及逐条屏蔽报警ꎬ保证机组在特殊情况下也可正常起动运行ꎮ三级报警结构提高了操作员处理运行故障的效率ꎬ并有效的保证了机组运行的安全性ꎮ
最后ꎬ系统会将历史日志存入数据库ꎬ采集与存储机组监控系统报警信息ꎬ对保证机组平稳运行㊁进行设备故障分析及追溯存在的问题有重大意义ꎮ
４㊀数据的存储查询
ＩｎＴｏｕｃｈ程序运行期间ꎬ所标记的值可以记录并永久保存ꎮ只要应用程序在ＷｉｎｄｏｗＶｉｅｗｅｒ中运行ꎬ所选的标记便视为活动的ꎮ标记值发生改变时ꎬＨｉｓｔｏｒｉｃａｌＬｏｇｇｅｒ根据每个标记的记录死区与当前值ꎬ确定是否应该将一个项目写入日志ꎮ
根据燃气轮机发电机组记录的数据量ꎬ监控系统选择ＷｏｎｄｅｒｗａｒｅＨｉｓｔｏｒｉａｎ进行数据记录ꎬ直接从正在运行的ＩｎＴｏｕｃｈ应用程序中检索历史数据ꎮ
ＩｎＴｏｕｃｈ创建两个日志文件ꎬＨｉｓｔｏｒｉｃａｌＬｏｇｇｅｒ开始记录这两个文件数据ꎮＨｉｓｔｏｒｉｃａｌＬｏｇｇｅｒ按周期性采样间隔写入历史记录ꎬ通常为每小时一次ꎮ它结合了关系型数据库的储存容量与实时系统的速度ꎮ作为Ｍｉ￣ｃｒｏｓｏｆｔＳＱＬＳｅｒｖｅｒ的增强ꎬＷｏｎｄｅｒｗａｒｅＨｉｓｔｏｒｉａｎ获取工厂数据的速度得到了极大的提高ꎮ它还将工厂数据与ＩｎＴｏｕｃｈ及其它Ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ产品的事件㊁摘要㊁生产和历史数据集成到一起ꎮ
ＩｎＴｏｕｃｈ可以将历史标记数据存储到远程历史储备库ꎮＩｎＴｏｕｃｈ还可以在 趋势向导 中显示Ｗｏｎｄｅｒ￣ｗａｒｅＨｉｓｔｏｒｉａｎ数据库中存储的历史数据ꎮ但需要安装ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ客户端组件ꎬ并浏览ＷｏｎｄｅｒｗａｒｅＨｉｓｔｏｒｉａｎ计算机ꎬ才能访问历史标记数据ꎮ
５㊀结语
国产化燃气轮机发电机组已完成现场调试并投入运行ꎬ机组运行后的状态良好ꎬ满足了项目的设计使用要求ꎮ机组控制系统上位机运行稳定ꎬ操作便捷ꎬ功能全面ꎬ为机组的安全稳定运行提供了科学保障ꎮ
参考文献:
[１]曾小洋 西门子ＰＬＣ与ＩｎＴｏｕｃｈ综合应用[Ｍ].北京:人民邮电出版社ꎬ２０１０
[２]胡晓春 组态软件数据库的连接[Ｊ].中山大学学报论丛ꎬ２００４ꎬ２４(０３):２６９－２７１
１５。