摘要
現(xiàn)代化的軍隊(duì)需要配備自動(dòng)化程度很高的加油系統(tǒng)，同時(shí)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(chǔ)、通訊速度快、強(qiáng)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(jiǎn)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(jī)加油控制系統(tǒng)，同時(shí)此系統(tǒng)還會(huì)在部分空軍部分推廣。
加油系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，油料存儲(chǔ)在油庫，加油在外場(chǎng)。加油時(shí)，啟動(dòng)加油控制器，由控制器將信息傳給外場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)，外場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)向油庫計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，油庫計(jì)算機(jī)處理后啟動(dòng)加油系統(tǒng)，將油庫輸送到外場(chǎng)給飛機(jī)加油，加油完畢，有加油控制器發(fā)送結(jié)束命令，通過外場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)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(chǎng)，油庫部分負(fù)責(zé)接受外場(chǎng)信息，提供油料，外場(chǎng)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(chǎng)和油庫各有一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)，油庫部分主要控制變頻器輸出和與外場(chǎng)通訊，硬件主要有研華工控機(jī)、模擬量輸出板卡和變頻器。外場(chǎng)主要控制飛機(jī)加油、記錄數(shù)據(jù)，硬件主要有研華工控機(jī)、模擬量輸入卡、和加油控制器等。
軟件采用HMIBuilder，外場(chǎng)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(qiáng)大。
軟件設(shè)計(jì)
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(dòng)控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(gè)部分。
2.1 界面顯示
在一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)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(gè)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(gè)系統(tǒng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。
在自動(dòng)化系統(tǒng)中，界面顯示首先要真實(shí)的反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況，能夠看到軟件就對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行了如指掌，其次要做到美觀。看上去讓人覺得舒服。
本系統(tǒng)的界面實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)部分，一是外場(chǎng)部分，界面包含六個(gè)加油控制器的狀態(tài)、實(shí)時(shí)顯示存儲(chǔ)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(hào)濾波、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢?nèi)N功能。
- 信號(hào)濾波——系統(tǒng)中液位、壓力以及溫度信號(hào)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(chǔ)——飛機(jī)加油過程中需要記錄加油時(shí)間、加油量、值班人員、飛機(jī)號(hào)等信息。
- 數(shù)據(jù)查詢——我們需要通過不同的方式做復(fù)合查詢，加油時(shí)間、值班人員、飛機(jī)號(hào)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的橋梁。本系統(tǒng)在外場(chǎng)和油庫之間采用光纖以太網(wǎng)、外場(chǎng)和加油控制器采用RS232通訊。
HMIBuilder在實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)和油庫之間通訊時(shí)采用軟總線技術(shù)，只需要簡(jiǎn)單設(shè)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(dòng)中包含常見設(shè)備驅(qū)動(dòng)，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(dòng)經(jīng)過測(cè)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(duì)此產(chǎn)品專門開發(fā)了驅(qū)動(dòng)。
控制系統(tǒng)特點(diǎn)
3.1 技術(shù)先進(jìn)
硬件平臺(tái)用的是研華的工控機(jī)和板卡，專門開發(fā)的防爆加油控制器，軟件采用功能強(qiáng)大的HMIBuilder組態(tài)軟件。實(shí)現(xiàn)和軟硬件的完美結(jié)合。
3.2 操作簡(jiǎn)單
本系統(tǒng)只需要加油的時(shí)候刷卡，輸入加油量、飛機(jī)號(hào)，結(jié)束的時(shí)候刷卡結(jié)束即可。
3.3 功能強(qiáng)大
HMIBuilder具備強(qiáng)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(fù)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(shí)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(hù)
HMIBuilder的軟總線技術(shù)不僅可以應(yīng)用于通訊，還可以用于維護(hù)，通過軟總線技術(shù)，我們可以遠(yuǎn)程修改圖元、腳本等，不能修改的只是對(duì)方的IP，這樣我們?cè)谶h(yuǎn)程維護(hù)的時(shí)候就很方便，在最初設(shè)置好IP之后，遠(yuǎn)程機(jī)器便和本地機(jī)器一樣。
3.5 通訊能力
通訊系統(tǒng)完成兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通訊，計(jì)算機(jī)和板卡、計(jì)算機(jī)和加油控制器通訊良好，HMIBuilder特有的軟總線技術(shù)，是不同計(jì)算機(jī)之間的通訊更簡(jiǎn)單、速度更快，只需要設(shè)置IP即可實(shí)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(shí)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(shí)時(shí)屬性的，如果采用統(tǒng)一的屬性設(shè)置，那在顯示時(shí)，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(fù)擔(dān)，如果圖元數(shù)量較多，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行速度減慢。第二，如果采用統(tǒng)一的配置界面，會(huì)導(dǎo)致某些對(duì)圖元的特殊處理，比如位圖的透明處理等，變得復(fù)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(dāng)用戶需要更高級(jí)的表現(xiàn)方式時(shí)，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(shí)，其中各個(gè)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(dú)特的分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
現(xiàn)在，國內(nèi)外的組態(tài)軟件，網(wǎng)絡(luò)功能較弱，管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是目前組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)。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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置，網(wǎng)絡(luò)冗余。在控制層，HMIBuilder將現(xiàn)場(chǎng)總線做為重點(diǎn)，針對(duì)行業(yè)客戶，以人機(jī)界面為核心，提供系統(tǒng)級(jí)的解決方案。
3.8 高速檢索的大點(diǎn)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(shè)備，所有用到的數(shù)據(jù)都放在一張表里。這樣的設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)據(jù)量較小的工程來說還比較合適，但當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，比如1024點(diǎn)或無限點(diǎn)的工程來說，在檢索上就會(huì)比較困難。HMIBuilder采用了不同的方法，它以設(shè)備（也就是站）為對(duì)象，每個(gè)設(shè)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(diǎn)）這樣一個(gè)三元組來唯一的確定一個(gè)點(diǎn)。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(duì)于某些行業(yè)，比如電力遠(yuǎn)動(dòng)，這樣的結(jié)構(gòu)是非常合乎其使用習(xí)慣的。目前的一些組態(tài)軟件，雖然也有電力版，但嚴(yán)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(dòng)存盤是每天生成一個(gè)存盤文件，硬盤有多大，存儲(chǔ)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過TCL腳本，執(zhí)行SQL語句，對(duì)ODBC數(shù)據(jù)庫進(jìn)行靈活的操作。
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