摘要
現(xiàn)代化的軍隊需要配備自動化程度很高的加油系統(tǒng)，同時需要有足夠的可靠性、穩(wěn)定性。HMBUilder組態(tài)軟件的分布式、大數(shù)據(jù)量存儲、通訊速度快、強大的數(shù)據(jù)庫功能在此系統(tǒng)中得到充分的展示。
加油系統(tǒng)簡介：
加油系統(tǒng)工藝流程
2007年縱橫科技和空軍油料研究所合作成功開發(fā)一套戰(zhàn)斗機加油控制系統(tǒng)，同時此系統(tǒng)還會在部分空軍部分推廣。
加油系統(tǒng)分為兩個部分，油料存儲在油庫，加油在外場。加油時，啟動加油控制器，由控制器將信息傳給外場控制計算機，外場控制計算機向油庫計算機發(fā)出請求，油庫計算機處理后啟動加油系統(tǒng)，將油庫輸送到外場給飛機加油，加油完畢，有加油控制器發(fā)送結(jié)束命令，通過外場控制計算機發(fā)送信息給油庫停止加油。
1.2控制系統(tǒng)介紹
系統(tǒng)架構(gòu)圖如下，左邊為油庫，右邊為外場，油庫部分負責接受外場信息，提供油料，外場部分給油庫發(fā)出加油或者停止加油的指令，加油并且記錄加油信息。
由系統(tǒng)架構(gòu)圖可以看到，外場和油庫各有一臺主控計算機，油庫部分主要控制變頻器輸出和與外場通訊，硬件主要有研華工控機、模擬量輸出板卡和變頻器。外場主要控制飛機加油、記錄數(shù)據(jù)，硬件主要有研華工控機、模擬量輸入卡、和加油控制器等。
軟件采用HMIBuilder，外場和油庫之間采用以太網(wǎng)通訊，我們通過HMIBuilder和以太網(wǎng)整合出軟總線技術(shù)，利用軟總線技術(shù)可以使通訊的功能更強大。
軟件設計
在確定硬件架構(gòu)之后，軟件編程尤其重要。本系統(tǒng)中的自動控制、數(shù)據(jù)存儲、通訊等都需要軟件來控制。按照功能劃分，軟件的大體分為界面顯示、數(shù)據(jù)處理和通訊三個部分。
2.1 界面顯示
在一個自動化系統(tǒng)當中，界面顯示、數(shù)據(jù)處理、通訊等功能都很重要，沒有主次之分，但是界面顯示是一個系統(tǒng)的門面，我們看到的首先是界面部分，所以界面顯示是衡量一個系統(tǒng)的重要標準。
在自動化系統(tǒng)中，界面顯示首先要真實的反應現(xiàn)場的運行情況，能夠看到軟件就對整個系統(tǒng)的運行了如指掌，其次要做到美觀�？瓷先プ屓擞X得舒服。
本系統(tǒng)的界面實現(xiàn)有兩個部分，一是外場部分，界面包含六個加油控制器的狀態(tài)、實時顯示存儲罐的液位、壓力和流量。二是油庫部分，顯示變頻器的工程狀態(tài)。
2.2 數(shù)據(jù)處理
- 本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理主要包含信號濾波、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢?nèi)N功能。
- 信號濾波——系統(tǒng)中液位、壓力以及溫度信號受到干擾較大，不太穩(wěn)定，我們采用軟件濾波使數(shù)據(jù)穩(wěn)定。
- 數(shù)據(jù)存儲——飛機加油過程中需要記錄加油時間、加油量、值班人員、飛機號等信息。
- 數(shù)據(jù)查詢——我們需要通過不同的方式做復合查詢，加油時間、值班人員、飛機號等都需要作為關(guān)鍵詞來查詢，方便信息分析。
2.3 通訊
通訊是實現(xiàn)自動化控制的橋梁。本系統(tǒng)在外場和油庫之間采用光纖以太網(wǎng)、外場和加油控制器采用RS232通訊。
HMIBuilder在實現(xiàn)外場和油庫之間通訊時采用軟總線技術(shù)，只需要簡單設置IP，即完成通訊功能，而且能夠傳送的不僅是數(shù)據(jù)，還有圖元等信息。
HMIBuilder驅(qū)動中包含常見設備驅(qū)動，本系統(tǒng)中用的的板卡有研華的PCL-818和PCI1720，HMIBuilder的PCL-818和PCI1720驅(qū)動經(jīng)過測試和本身提供的UTILITY速度一樣，通訊良好。
加油控制器是本專用控制器，里面包含本系統(tǒng)專用指令，為此我們針對此產(chǎn)品專門開發(fā)了驅(qū)動。
控制系統(tǒng)特點
3.1 技術(shù)先進
硬件平臺用的是研華的工控機和板卡，專門開發(fā)的防爆加油控制器，軟件采用功能強大的HMIBuilder組態(tài)軟件。實現(xiàn)和軟硬件的完美結(jié)合。
3.2 操作簡單
本系統(tǒng)只需要加油的時候刷卡，輸入加油量、飛機號，結(jié)束的時候刷卡結(jié)束即可。
3.3 功能強大
HMIBuilder具備強大的數(shù)據(jù)庫功能，本系統(tǒng)中便用到了其中的數(shù)據(jù)庫復合查詢部分，我們只需輸入關(guān)鍵詞，即可通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫提出所有信息，不像一般組態(tài)軟件只可以按時間查詢。
硬件干擾較大，我們采用軟件濾波的功能，解決干擾問題。
3.4 易于維護
HMIBuilder的軟總線技術(shù)不僅可以應用于通訊，還可以用于維護，通過軟總線技術(shù)，我們可以遠程修改圖元、腳本等，不能修改的只是對方的IP，這樣我們在遠程維護的時候就很方便，在最初設置好IP之后，遠程機器便和本地機器一樣。
3.5 通訊能力
通訊系統(tǒng)完成兩臺計算機之間通訊，計算機和板卡、計算機和加油控制器通訊良好，HMIBuilder特有的軟總線技術(shù)，是不同計算機之間的通訊更簡單、速度更快，只需要設置IP即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
3.6 界面制作
目前的組態(tài)軟件的圖元，一般來說，具有統(tǒng)一的界面，用戶使用時比較容易接受。但這樣做同樣也有它不利的一面。第一、在組態(tài)圖形繪制過程中，大量的圖元是不具備實時屬性的，如果采用統(tǒng)一的屬性設置，那在顯示時，將無可避免的要將這些屬性帶入內(nèi)存，無形中加大了系統(tǒng)的負擔，如果圖元數(shù)量較多，會導致系統(tǒng)運行速度減慢。第二，如果采用統(tǒng)一的配置界面，會導致某些對圖元的特殊處理，比如位圖的透明處理等，變得復雜。如果要面面俱到，又給用戶的使用帶來困擾。HMIBuilder采用了一種不同的處理方式，在HMIBuilder的繪圖包中，提供了60多種基本圖元，這些圖元各自具有自己特有的屬性，基本上可以滿足用戶的組態(tài)需要，當用戶需要更高級的表現(xiàn)方式時，可以將圖元成組，成組后的圖元就像流行的組態(tài)軟件一樣，具有了統(tǒng)一的屬性，同時，其中各個圖元本身的屬性還保留下來。這種處理方式層次分明，且可以解決統(tǒng)一配置界面帶來的一些問題。
3.7 獨特的分布式網(wǎng)絡架構(gòu)
現(xiàn)在，國內(nèi)外的組態(tài)軟件，網(wǎng)絡功能較弱，管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡化是目前組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢。HMIBuilder組態(tài)軟件支持分布式架構(gòu)，基于工業(yè)以太網(wǎng)，通過軟總線技術(shù)，輕松實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點配置，網(wǎng)絡冗余。在控制層，HMIBuilder將現(xiàn)場總線做為重點，針對行業(yè)客戶，以人機界面為核心，提供系統(tǒng)級的解決方案。
3.8 高速檢索的大點數(shù)數(shù)據(jù)支持
目前的組態(tài)軟件，不分模擬量、開關(guān)量，也不分設備，所有用到的數(shù)據(jù)都放在一張表里。這樣的設計對于數(shù)據(jù)量較小的工程來說還比較合適，但當數(shù)據(jù)量較大時，比如1024點或無限點的工程來說，在檢索上就會比較困難。HMIBuilder采用了不同的方法，它以設備（也就是站）為對象，每個設備關(guān)聯(lián)著需要的模擬量、開關(guān)量，也就是說，在HMIBuilder系統(tǒng)中，是依照（站、類型、點）這樣一個三元組來唯一的確定一個點。這樣做雖然有些繁瑣，但帶來的好處是結(jié)構(gòu)清晰。而且，對于某些行業(yè)，比如電力遠動，這樣的結(jié)構(gòu)是非常合乎其使用習慣的。目前的一些組態(tài)軟件，雖然也有電力版，但嚴格說來，很難在電力行業(yè)真正普及使用。
3.9 大容量歷史數(shù)據(jù)存盤
目前組態(tài)軟件往往內(nèi)嵌小型數(shù)據(jù)庫，或者嵌入大型數(shù)據(jù)庫，將成本轉(zhuǎn)加給客戶。HMIBuilder采用多種存盤方式，用戶可以自由選擇：
- 變量自動存盤是每天生成一個存盤文件，硬盤有多大，存儲多少數(shù)據(jù)；
- 數(shù)據(jù)組存盤支持4G的存盤；
- ODBC方式存盤：可以直接和大型數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，通過TCL腳本，執(zhí)行SQL語句，對ODBC數(shù)據(jù)庫進行靈活的操作。
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