1．系統(tǒng)分析
大型煉油廠是加工工藝齊全，生產規(guī)模大的燃料—化工原料型企業(yè)，其許多生產裝置由于應用了DCS，自動化水平很高，并且各裝置的工程數(shù)據(jù)已納入全廠的CIMS系統(tǒng)。但是水、電、氣、暖等公用工程數(shù)據(jù)以及罐區(qū)數(shù)據(jù)、進出廠數(shù)據(jù)卻是獨立的，仍靠統(tǒng)計人員匯總，不適應現(xiàn)代化管理的要求。為了準確且迅速地掌握并利用全廠信息，對生產狀況進行有效的統(tǒng)籌平衡管理，優(yōu)化資源配置，提高企業(yè)的經濟效益，有必要建立“煉油廠全廠公用工程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”將相對分散的數(shù)據(jù)先集中到計量中心，搞好物料平衡，再通過光纖進入全廠CIMS系統(tǒng)。
該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)屬第一期工程，先將三個罐區(qū)的進出廠計量數(shù)據(jù)采集并集中到計量中心。本系統(tǒng)采用星形拓撲網絡結構，上位機安裝在煉油廠計量中心，下位機分別安裝在甲、乙、丙三個罐區(qū)，與罐區(qū)內的質量流量計相連。上位機采有研華工業(yè)PC機并配有大屏幕監(jiān)視器和打印機，下位機采用HMITECH嵌入式人機界面系統(tǒng)，主機與下位機之間可以采用調制解調器、以太網、無線網絡連接，利用公用電話通訊網、油網、無線網絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
本系統(tǒng)軟件由上位機系統(tǒng)工程和下位機系統(tǒng)工程兩大部分組成，均采用HMIBuilder組態(tài)軟件實現(xiàn)。具有界面友好、實時性好、人工干預少、使用簡單方便等優(yōu)點。全部軟件的設計采用模塊化方法，每一個模塊完成某一功能，遵循并符合現(xiàn)代軟件設計原則。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如上圖所示
2．上位機系統(tǒng)
上位機主機采用研華工業(yè)PC機，并配備有打印機和大屏幕監(jiān)視器。上位機系統(tǒng)工程的主要功能是通過通信網絡實現(xiàn)上位機與下位機間的數(shù)據(jù)傳輸，以及將下位機實時采集的數(shù)據(jù)進行各種處理，包括存入數(shù)據(jù)庫、進行流圖顯示、歷史趨勢圖和棒形圖還有數(shù)據(jù)表的顯示及各種要求的報表打印輸出。為完成以上功能，上位機系統(tǒng)工程采用HMIBuilder組態(tài)軟件，實現(xiàn)以下六大模塊，結構清晰。
(1)系統(tǒng)運行配置模塊：主要用于完成對整個系統(tǒng)各子功能的控制及調度。
(2)畫圖流程顯示模塊：主要完成各個工作界面的工藝流程圖和相應參數(shù)變化情況的顯示。為了直觀地反應全廠各生產裝置及工藝點的生產運行狀態(tài)，使管理人員對各種狀態(tài)及信息做到一目了然，特別設計了流程圖顯示及其相應功能模塊。對各罐區(qū)按照實際工藝要求顯示其流程圖及相應的參數(shù)變化情況。在每一流程圖的右上方列出了與之相對應的重要參數(shù)的當前數(shù)據(jù)，從而使得顯示更加直觀、信息掌握更加準確簡便。
(3)歷史趨勢及棒形圖顯示：實現(xiàn)歷史生產狀況的趨勢再現(xiàn)和與之對應時間點的棒形圖及數(shù)據(jù)表格顯示。通過歷史趨勢圖的顯示可以對生產狀況有一個縱向的全面了解。在歷史趨勢的顯示中，為了適應不同的要求，設計了按天顯示和按月顯示，以便更全面準確地了解歷史生產狀況。在顯示過程中，還增加了對應的時間點上的棒圖及數(shù)據(jù)表格顯示，為用戶提供了多種清晰直觀的選擇，使用更加方便。
(4)SCADA通信模塊：主要完成通信鏈路的建立及數(shù)據(jù)采集和傳輸。數(shù)據(jù)采集及通信是本系統(tǒng)的核心。分布式控制是HMIBuilder軟件的特點。它有多種顯示及監(jiān)測功能，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性及完整性。在數(shù)據(jù)采集及通信中，對每次所采集的數(shù)據(jù)均進行正確性及完整性檢測，以保證原始數(shù)據(jù)的正確。在設計實時數(shù)據(jù)庫的結構時，使用了以站、參數(shù)類型的分類標準，并通過哈希算法進行檢索，高速存取，支持超大規(guī)模點數(shù)。歷史數(shù)據(jù)庫支持ODBC接口，可以連接SQL Server、DB2、Oricle等數(shù)據(jù)庫。
(5)報表打印功能模塊：完成每日、五日以及月報表的打印。
(6)系統(tǒng)設定邏輯：主要用于完成對整個系統(tǒng)的顯示設置和安全手段設置。在該數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中設置了兩級安全保密措施，第一級為開機保密設置，只有系統(tǒng)操作人員及有關機器管理人員才能開機，可有效地阻止無關人員使用機器。第二級為系統(tǒng)進入保密，若要進入本系統(tǒng)進行諸如：數(shù)據(jù)采集、曲線顯示、報表打印必須經過這一道保密檢查方可，否則系統(tǒng)將退出到安全狀態(tài)，直到確認身份為止。這一級只有少數(shù)系統(tǒng)管理、決策人員才可進入，有效地提高了系統(tǒng)的安全性。
3．下位機系統(tǒng)
本系統(tǒng)下位機采用HMITECH嵌入式工控機：Arpex 通用控制器。它具有小型化、模塊化、組合化、嚴格的標準化、可工作在黑匣子方式等優(yōu)點并適合于環(huán)境惡劣的工況條件。每個罐區(qū)使用一臺Arpex 通用控制器作為下位機，其主要功能如下：數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測各流量計的狀態(tài)；數(shù)據(jù)處理，將各流量計的數(shù)據(jù)規(guī)格化；數(shù)據(jù)通訊，將規(guī)格化的數(shù)據(jù)送往上位機。
Arpex 通用控制器 (Advance BOX PC) 經過了嚴苛的設計。它的內部擁有具備強大計算性能的處理器以及豐富的外圍接口。開放式的系統(tǒng)架構設計與工業(yè)級的驗證設計滿足了工業(yè)自動化環(huán)境多樣性的應用需求。因此，在這樣的設計理念下，滿足了客戶特殊的工業(yè)自動化應用需要。例如，性能強勁，堅固，耐用，穩(wěn)定緊湊的計算性能平臺極大的提升了工業(yè)自動化應用的方便性和舒適度，支持客戶自選Windows通用操作系統(tǒng)和XPE嵌入式系統(tǒng)，捆綁通用版300點分布式組態(tài)軟件。系統(tǒng)框圖如圖2所示：
下位機系統(tǒng)的主要任務一是直接與各罐區(qū)的智能儀表接口，將各種生產數(shù)據(jù)信息采集并處理后按一定格式存放；另一個重要的任務是不斷監(jiān)聽通信線路是否有上位機來的數(shù)據(jù)傳輸請求，將所采集信息準確快速地傳往上位機。另外，作為下位機，在本系統(tǒng)中它是作為一個“黑匣子”模塊，處于上位機與生產裝置之間。其最大的特點是一個連續(xù)不間斷的運行系統(tǒng)，而且一旦開機運行即不需要任何人工干預。這就決定了下位機不僅要從硬件上保證安全可靠，而且在軟件開發(fā)上也要從高可靠性、安全性方面出發(fā)，保證其正常地連續(xù)運行，還應使下位機具有一定的故障自診斷及自恢復功能。
4．組態(tài)軟件平臺
eHMIBuilder1.0 HMI分布式工業(yè)組態(tài)軟件嵌入版
Industrial HMI Configuration Embedded Software
- 功能強大的軟件配以工業(yè)硬件，一體化設計，穩(wěn)定可靠
- 系統(tǒng)級方案，非同尋常的價值
- 一站式服務，降低整體擁有成本
- 嵌入平臺、緊湊設計，支持各種安裝方式
- 簡潔、標準的組態(tài)形式，提高效率
產品介紹：
HMITECH Industrial Tablets and Touch Panel Computers TPC & Embedded Software System
HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 全部預先集成了全功能的HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件,讓工業(yè)自動化流程進行控制及可視化的人機界面（HMI）軟件和堅固耐用的硬件進行有機的結合。
功能強大的軟件
HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件為用戶提供了一個簡單易用而又熟悉的開發(fā)環(huán)境以及更多的功能，用戶可以用它們來快速創(chuàng)造、測試和配置強大的自動化應用程序。此外，現(xiàn)有的應用程序無須進行修改即可以在新的HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 上重新使用，在增加應用程序移動性和廣泛的適用性的同時節(jié)省了寶貴的工程組態(tài)時間，并提高了效率。
軟硬一體解決方案
HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) 在向用戶提供無可匹敵的耐用性、可靠性和其它特性的同時，已經獲得了業(yè)內一些要求最為嚴格的認證。更快的速度、額外的內存、堅硬耐用的外殼，再加上最新的硬件和軟件技術為用戶帶來了出眾的性能和可靠的服務。
降低整體擁有成本
利用HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和嵌入式觸摸產品(HMITECH Embedded TPC & Touchable Monitor Controllers Standard-Style) ，配備微軟正版WinCE操作系統(tǒng)和HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件，嵌入式設計，使低功耗、抗震性、穩(wěn)定性、易于裝配等特性更為突出，從而使得HMITECH產品具有更加廣闊的應用，這具有完美的商業(yè)意義。已經對HMIBuilder熟悉了組態(tài)工程師和操作人員，將發(fā)現(xiàn)嵌入版和通用版完全兼容，無須再進行進一步的培訓，就可以進行嵌入式組態(tài)。而第一次使用的用戶也將發(fā)現(xiàn)HMIBuilder嵌入版組態(tài)軟件，是如此的易于上手。 因為只需學習和維護一種類型軟件系統(tǒng)，而且還可以隨處使用結果應用程序，所以使用單一的開發(fā)環(huán)境可以節(jié)省工程師和操作人員寶貴的時間和金錢。
商業(yè)流程簡單化
要求因為HMITECH預先將HMIBuilder軟件集成到了硬件平臺，每一個HMITECH系統(tǒng)都在出廠前進行了兼容性和性能的測試，所以當用戶定購了一臺HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面時，我們已經根據(jù)你的需求，選配我們提供的10多個品種的產品，所以，無須擔心合適的硬盤大小、內存需求和操作系統(tǒng)，更不需要再額外購買組態(tài)軟件。
綜上所述，利用HMITECH縱橫科技提供的嵌入式人機界面和HMIBuilder 2.0 嵌入式HMI組態(tài)軟件的融合，減少了以下相關的成本：
- 操作員培訓
- 工程師培訓
- 軟件管理
- 硬件
- 軟件集成
- 應用開發(fā)
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