安防周界系統(tǒng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制電路的優(yōu)化與解決方案

摘 要：本方案基于現(xiàn)有安防監(jiān)控系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)太多、故障率高、元器件損壞嚴(yán)重、報(bào)警頻繁且不能實(shí)現(xiàn)后臺(tái)集中管理、集中控制，特加以改進(jìn)而設(shè)計(jì)本電路。

關(guān)鍵詞：安防周界；報(bào)警聯(lián)動(dòng)；控制電路；優(yōu)化；解決方案

中圖分類號(hào)：TN791

1 本方案的目標(biāo)

本方案設(shè)計(jì)的目的是為本工程配置一套完整、先進(jìn)、成熟可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)配置內(nèi)容和所采取的控制方法應(yīng)能實(shí)現(xiàn)節(jié)約人力，高性能價(jià)格比的要求。通過(guò)采用進(jìn)口ABBAC500控制系統(tǒng)，達(dá)到生產(chǎn)安全可靠、操作方便，同時(shí)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)組成及功能

2.1 系統(tǒng)組成

本自控系統(tǒng)分為以下幾個(gè)部分：（1）現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)；（2）系統(tǒng)采集控制系統(tǒng)；（3）中控室控制系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)要求

控制柜輸入電網(wǎng)電壓要求：?jiǎn)蜗嘟涣?20V、50Hz；

2.3 自控系統(tǒng)功能

通過(guò)這套完整的自控系統(tǒng)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)的聲音，燈光，云臺(tái)等設(shè)備進(jìn)行運(yùn)程自動(dòng)控制。

2.3.1 現(xiàn)場(chǎng)控制站介紹

現(xiàn)場(chǎng)有一套完整的PLC自控系統(tǒng)，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)能夠采集控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并把設(shè)備的運(yùn)行情況通過(guò)無(wú)線的方式傳輸?shù)街锌厥?，能夠讓操作人員清楚的了解到現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備的運(yùn)行情況，具體配置如表1：

2.3.2 總系統(tǒng)采集控制系統(tǒng)

在中控室我們建立一臺(tái)總采集控制系統(tǒng)，通過(guò)這套總采集控制系統(tǒng)我們能夠采集現(xiàn)場(chǎng)所有PLC箱控制的信號(hào)，并且能夠統(tǒng)一管理，具體配置清單如表2：

2.3.3 中控室控制系統(tǒng)

中央監(jiān)控站由兩臺(tái)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)，UPS、組態(tài)軟件等構(gòu)成。在廠內(nèi)中央控制室設(shè)置兩套中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)，它主要完成對(duì)廠區(qū)視頻設(shè)備的管理、調(diào)度、集中操作、監(jiān)視、系統(tǒng)功能組態(tài)、控制參數(shù)在線修改和設(shè)置、記錄、報(bào)表生成及打印、故障報(bào)警及打印等功能。通過(guò)顯示器可直觀地顯示全廠各站的實(shí)時(shí)工況、各設(shè)備參數(shù)的趨勢(shì)畫面，使操作人員及時(shí)掌握全廠視頻設(shè)備的運(yùn)行情況。

中心控制室監(jiān)控工作站上選用先進(jìn)的上位監(jiān)控軟件，其功能共包括三大類：

（1）管理功能。即生成全廠設(shè)備運(yùn)行情況，顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)和動(dòng)態(tài)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提供清晰、良好的人機(jī)界面。在線提供操作員幫助，完成報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)、歷史趨勢(shì)曲線的儲(chǔ)存、顯示和查詢。實(shí)時(shí)生成、打印各類生產(chǎn)運(yùn)行管理報(bào)表。實(shí)時(shí)編程、組態(tài)修改。能夠在線、離線修改并具有自診斷功能；

（2）監(jiān)視功能。即在基于圖形和菜單的方式上，操作人員可以在調(diào)度室監(jiān)視各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；

（3）通訊功能。中心控制室的監(jiān)控工作站能夠和現(xiàn)場(chǎng)PLC站通過(guò)無(wú)線通訊。

上述幾種功能的具體描述如下：

（1）畫面功能。監(jiān)控系統(tǒng)的畫面功能能夠滿足以下技術(shù)要求：1）曲線畫面能正確、實(shí)時(shí)地反應(yīng)監(jiān)視對(duì)象的運(yùn)行狀況，畫面布置美觀；2）所有圖符清晰、醒目，便于監(jiān)視，并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)圖符；3）盡可能用線條、圖符的顏色變化反應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)變化；4）調(diào)用畫面方便，快捷。

在中心控制室的監(jiān)控工作站中，為了便于直觀的看到整個(gè)廠的總貌和生產(chǎn)流程，同時(shí)為了顯示檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)以下圖形：1）全廠設(shè)備布置總圖；2）全廠設(shè)備運(yùn)行情況；3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，顯示所有設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)的連接關(guān)系；4）系統(tǒng)監(jiān)視圖，監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)自身的運(yùn)行狀態(tài)；5）運(yùn)行監(jiān)視圖，系統(tǒng)主要的監(jiān)視畫面；6）生產(chǎn)區(qū)域運(yùn)行監(jiān)視圖，監(jiān)視各生產(chǎn)區(qū)域的詳細(xì)狀況；7）數(shù)據(jù)點(diǎn)趨勢(shì)圖；8）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)總表；9）系統(tǒng)報(bào)警圖；10）設(shè)備狀態(tài)分析。

總貌畫面：顯示系統(tǒng)各設(shè)備、裝置、區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)以及全部過(guò)程參數(shù)變量的狀態(tài)、測(cè)量值、設(shè)定值、控制方式（手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)）、高低限報(bào)警等信息，從各顯示塊可以調(diào)出其它畫面。

分組畫面：以模擬儀表的表盤形式按事先設(shè)定的分組，同時(shí)顯示幾個(gè)回路的信息，如過(guò)程參數(shù)變量的測(cè)量值，輸出值控制方式等。變量刷新速率可以設(shè)定，分組可任意進(jìn)行，操作員可從分組畫面調(diào)出任一變量（模擬量或離散量）的詳細(xì)信息。對(duì)模擬回路可以手動(dòng)改變?cè)O(shè)定值，輸出值，控制方式等，對(duì)離散量可以畫面顯示指令狀態(tài)和實(shí)際狀態(tài)。

單點(diǎn)畫面（調(diào)整畫面）：顯示一個(gè)參數(shù)，控制點(diǎn)的全部信息以及實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)，從調(diào)整畫面也可直接對(duì)模擬回路進(jìn)行設(shè)定、調(diào)整操作。

趨勢(shì)畫面：系統(tǒng)具有顯示任何數(shù)據(jù)點(diǎn)趨勢(shì)的能力，并在同一坐標(biāo)軸上顯示至少四個(gè)變量的趨勢(shì)記錄曲線，有可供用戶選擇的參數(shù)變量，不同顏色和不同的時(shí)間間隔，也可以對(duì)數(shù)據(jù)軸進(jìn)行任意放大顯示。

報(bào)警畫面：顯示當(dāng)前所有正在進(jìn)行的過(guò)程參數(shù)報(bào)警和系統(tǒng)硬件故障報(bào)警，并按報(bào)警的時(shí)間順序從最新發(fā)生的報(bào)警開始排起，報(bào)警優(yōu)先級(jí)別和狀態(tài)用不同的顏色來(lái)區(qū)別，未經(jīng)確認(rèn)的報(bào)警處于閃爍狀態(tài)。報(bào)警內(nèi)容包括：1）報(bào)警時(shí)間；2）過(guò)程變量名；3）過(guò)程變量說(shuō)明；4）過(guò)程變量的當(dāng)前值；5）報(bào)警設(shè)定值；6）過(guò)程變量的工程單位；7）報(bào)警優(yōu)先級(jí)別；8）圖形畫面。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的圖片，工藝流程圖，設(shè)備簡(jiǎn)圖，單線圖等都可以在LCD上顯示出來(lái)，每個(gè)畫面都包括數(shù)字、字符和圖形符號(hào)，通常采用可變化的顏色、圖形、閃爍表示過(guò)程變量的不同狀態(tài)，所有過(guò)程變量的數(shù)值和狀態(tài)動(dòng)態(tài)刷新。操作員在此畫面對(duì)有關(guān)變量實(shí)施操作和調(diào)整；

（2）主要曲線功能。作出趨勢(shì)曲線的目的，是供管理者分析比較，找出報(bào)警故障最佳運(yùn)行方式，改進(jìn)管理方法，保證出水水質(zhì)；

（3）報(bào)表功能。報(bào)表滿足常規(guī)記錄、統(tǒng)計(jì)要求即可，不附加過(guò)多的統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算功能。報(bào)表設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在定時(shí)抄表、累計(jì)、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。所有報(bào)表定時(shí)存盤，召喚打印，有定時(shí)打印功能。報(bào)表類型分為班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)。各類報(bào)表既可以屏幕查看，也可以按時(shí)自動(dòng)打印輸出。報(bào)表類型主要包括：1）格式報(bào)表；2）事件順序報(bào)告；3）診斷報(bào)表；4）設(shè)備操作報(bào)告；5）過(guò)程變量趨勢(shì)。以上圖形、曲線、報(bào)表可根據(jù)操作者實(shí)際要求進(jìn)行修改或增加；

（4）主要報(bào)警。DI輸入信號(hào)按性質(zhì)分類，分為正常動(dòng)作、預(yù)警、事故三類。正常動(dòng)作只推出簡(jiǎn)報(bào)或發(fā)出提示音響，預(yù)警信號(hào)發(fā)出預(yù)報(bào)音響；

具有事故報(bào)警功能，發(fā)生事故或緊急事件時(shí)，推出相應(yīng)的畫面、提示、發(fā)出事故或警告音響，語(yǔ)音報(bào)警內(nèi)容由業(yè)主單位提供，廠家負(fù)責(zé)錄音編輯。

設(shè)備在事故時(shí)，畫面上相應(yīng)的圖符閃光，直到人工復(fù)歸。

報(bào)警既可以利用圖形和聲音，也可以直接完成圖形的切換，所有報(bào)警記錄可以打印輸出，以備存檔。所有報(bào)警有匯總顯示，及根據(jù)收到的次序顯示，所有報(bào)警都標(biāo)有日期、時(shí)間、至少有2個(gè)報(bào)警優(yōu)先級(jí)，并可以總體報(bào)警或者一個(gè)接一個(gè)報(bào)警；

（5）系統(tǒng)組態(tài)。方便的畫面、報(bào)表編輯功能，便于用戶根據(jù)需要進(jìn)行修改。

用戶可方便地修改測(cè)點(diǎn)定義，可以自行加入、刪除測(cè)點(diǎn)；

（6）歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)可在線按分類查詢，分類儲(chǔ)存，儲(chǔ)存時(shí)間為1年。提供歷史數(shù)據(jù)的備份手段，具體配置如表3：

2.3.4 PLC編程軟件

品牌：ABB，版本：AC500 ControlBuilder PS501，功能：

（1）5種標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言：1）功能塊（FBD）；2）指令表（IL）；3）梯形圖（LD）；4）結(jié)構(gòu)化文本（ST）；5）順序功能圖（SFC）；6）連續(xù)功能圖（CFC）；

（2）用于程序測(cè)試的調(diào)試的功能：1）單步執(zhí)行；2）單循環(huán)；3）斷點(diǎn)；

（3）離線仿真。IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)下的指令可在沒(méi)有連接PLC硬件的情況下進(jìn)行仿真，對(duì)用戶程序進(jìn)行調(diào)試，包括相關(guān)的各種功能。程序調(diào)試后再下載到PLC控制系統(tǒng)中使用；

（4）變量跟蹤。跟蹤變量變化時(shí)序圖，帶事件觸發(fā)的環(huán)形緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可在線實(shí)時(shí)地監(jiān)視所有過(guò)程變量隨時(shí)間變化的情況；

（5）配方管理和監(jiān)視列表?？娠@示所選變量的值，預(yù)置分配立即給要下載到控制系統(tǒng)的所有變量，系統(tǒng)中運(yùn)行的值通過(guò)讀到監(jiān)視列表和配方管理器中并保存在內(nèi)存里，可在調(diào)試時(shí)調(diào)用。這個(gè)功能在控制參數(shù)的整定時(shí)很有用；

（6）可視化功能。在這套編程軟件里，可把PLC里的各種變量通過(guò)顏色的變化、元件的移動(dòng)、位圖、文本顯示，允許設(shè)定值輸入和顯示過(guò)程變量，有動(dòng)態(tài)棒圖、報(bào)警和事件管理和ActiveX插件多種功能；

（7）網(wǎng)絡(luò)通訊組態(tài)工具?，F(xiàn)場(chǎng)總線組態(tài)工具SYCON.net，用于Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Ethernet工業(yè)以太網(wǎng)等現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)置；

（8）開放的數(shù)據(jù)接口。DDE和OPC；

（9）編程?？赏ㄟ^(guò)串口、以太網(wǎng)或ARCNET網(wǎng)進(jìn)行編程；

（10）工程接口。編程軟件可訪問(wèn)外部項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫(kù)，在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理著一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的源代碼。作為可選項(xiàng)，可以用VisualSourceSafe，來(lái)保證不同用戶和工程程序代碼的數(shù)據(jù)一致性；

（11）完整、詳盡的功能庫(kù)；

（12）標(biāo)準(zhǔn)32位Windows操作環(huán)境；

（13）系統(tǒng)運(yùn)行在Windows2000和XP。

參考文獻(xiàn)：

[1]PLC教程大全[M]，2014.

[2]何國(guó)金.順序邏輯控制電路的邏輯分析法[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2003（01）.

作者簡(jiǎn)介：康繼利（1965.10-），男，河北灤縣人，1989年畢業(yè)于河北工學(xué)院無(wú)線電技術(shù)專業(yè)（現(xiàn)：河北工業(yè)大學(xué)），學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師，研究方向：周界監(jiān)控報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制電路的解決方案。

作者單位：新疆獨(dú)山子石化通訊公司，新疆克拉瑪依 833600