CO監測設備網絡化監控系統的設計與實現

余 鋒 謝 凡

（1.武漢工程職業技術學院 湖北 武漢：430080；2.武鋼股份能源動力總廠 湖北 武漢：430080）

1 問題的提出

CO監測設備廣泛用于具有煤氣介質的工礦企業，對煤氣泄漏及監測設備運行狀況進行監控，確保安全生產。老式的CO監測設備采用監控人員現場記錄、逐級上報的方式，在緊急情況下影響應急救援速度和設備缺陷隱患的及時處理；現場工作人員責任心也是造成監測失控的重要原因。因而，新型的CO檢測系統都采用分散布置，集中監控的網絡一體化管理模式，其特點在于數據能自動采集、集中存儲、信息共享，趨勢分析，自動預警，各管理部門能及時動態掌握每一監控點設備的工作狀態，實現安全隱患預警的雙保險，大大提高了安全預防等級。

某企業現仍有100多套老式CO監測系統，由于系統建設的投產時期不同，造成產品的生產廠家不同，型號規格不一，系統的工作平臺也不一樣（有DOS和WINDOWS等不同操作系統平臺），監測數據的采集、處理、存儲、顯示的方式有較大差異；特別是產品的設計基于單機運行、分散管理的模式，因此，難以實現網絡化集中監控與管理，存在一定的安全隱患。針對該企業CO監測系統現狀，提出網絡化監控實施方案，并進行選點試驗獲得預期效果，為同類設備的升級改造提供借鑒和參考。

2 現狀分析與方案設計

2.1 現狀分析

2.1.1 CO監測系統的組成

通過調研、查閱有關資料并深入設備現場等方式，了解到該企業CO監測設備為德國西門子公司和美國霍尼韋爾公司產品。CO監測系統的組成見圖1所示。

圖1 CO監測系統的組成

2.1.2 西門子和霍尼韋爾CO監控系統的比較

從系統的組成和系統工作原理來講基本相同，但從提供的數據接口而言有較大差異，主要體現在：西門子系統采用PLC控制器提供通用的RS485串口，該串口可直接與計算機串口相接，能非常容易地通過多種方式提取PLC采集處理的的數據，西門子提供S7和WINCC軟件，提供對PLC的控制和數據通訊，并支持與大型網絡數據庫SQL Server的通訊；而霍尼韋爾監控系統提供專用的數據接口，從該接口中提取數據需購置霍尼韋爾公司提供的專用數據接口模塊，且費用昂貴，并且必須消化熟悉該專用數據接口模塊的通訊規則，技術難度較大，通用性差。

2.2 方案設計

基于以上分析比較，關鍵在于如何從原系統中提取監測數據，為此，提出以下三種方案。

2.2.1 方案一

直接從傳感器輸出端接前置信號調理放大器和A／D數據采集卡，通過A／D數據采集卡進行數據采集和模數轉換后傳輸到前置計算機系統進行存儲，并通過計算機網絡將數據傳輸到網絡數據庫服務器進行集中存儲和管理。方案一的系統組成結構見圖2所示。

圖2 方案一的系統組成結構圖

該方案的優點在于適應于不同產品的CO監測系統；缺點在于投資較大，現場部署工作量大，需編制數據采集及通訊管理軟件，實施周期長等。

2.2.2 方案二

直接從原CO檢測系統中提取數據，即通過CO監測系統廠商提供的數據接口和通訊模塊直接從原系統中提取數據到前置計算機系統，并通過計算機網絡將數據傳輸到網絡數據庫服務器進行集中存儲和管理。方案二的系統組成結構見圖3所示。

圖3 方案二的系統組成結構圖

該方案的優點在于現場實施簡單容易、工作量小，特別是對于西門子系統由于其提供通用的RS485串口及大家熟悉的S7和WINCC軟件，實施成本較低；但對于霍尼韋爾系統由于需購置專用數據接口模塊，費用昂貴，成本較大。

2.2.3 方案三

根據不同的CO監測系統采用不同的實施方案。對于西門子系統采用直接從原CO監測系統中提取數據的方式。對于霍尼韋爾系統采用方案一。這種方案最經濟。

3 方案實施

采用方案三選點實施。

從該企業某加壓站霍尼韋爾原CO監測系統中選擇16個監測點，從CO測量傳感器中提取監測信號，通過獨立的信號采集系統將數據采集后，再由前置工控機的通訊管理軟件將數據直接傳輸到網絡數據庫服務器保存。

從該企業某加壓站西門子CO監測系統中選擇5個監測點，通過一根電纜（10M）將PLC的RS485輸出端口直接與前置工控機的串口相接，PLC采集并處理的數據通過該電纜傳輸到前置工控機的串口，通過WINCC軟件實現與PLC的數據通訊，并將獲取的數據緩存在SQL server 2000中，前置工控機通過Wisco交換機與計算機網絡相聯，通過前置工控機上自行開發的通訊軟件將SQL server 2000中的數據傳輸到網絡數據庫服務器保存。

試驗結果表明：能正確從兩種不同產品的CO監測系統中提取監測數據并上傳到網絡數據庫服務器集中存儲與管理。網絡中的計算機終端通過“CO監測系統網絡一體化監控管理軟件”實時動態顯示最新監控數據并查詢歷史數據。整個系統部署不影響原系統的正常運行。

4 CO監測系統網絡一體化監控管理軟件的功能模塊

數據傳輸及通訊模塊：運行在前置工控機端，實現將本地提取的數據向網絡中心服務器傳輸。

實時監控顯示模塊：動態顯示測點當前數據和工作狀態，當測試的數據超過預設的警戒閥值時報警或閃爍提示。實時監控顯示模塊的操作界面見圖4所示。

圖4 實時監控顯示模塊的操作界面

歷史數據查詢模塊：按測點編號、時段等條件進行歷史數據查詢并顯示查詢結果。歷史數據查詢模塊的操作界面見圖5所示。

圖5 歷史數據查詢模塊的操作界面

測點趨勢分析模塊：按測點編號、時段等條件進行歷史數據查詢并圖形顯示發展趨勢。測點趨勢分析模塊的操作界面見圖6所示。

圖6 測點趨勢分析模塊的操作界面

基礎數據維護模塊：進行測點信息、測點警戒閥值的設置等。

5 結 論

實現基于單機運行、分散管理模式的CO監測系統的網絡化集中監控，關鍵在于在不影響原系統正常工作的前提下，能正確從原系統中提取監測數據，并傳輸到網絡的數據庫服務器上存儲。由于不同廠商所提供的產品的差異性，應采用不同的實施方案，實現設備升級改造的經濟效益最大化。

［1］柴瑞娟.西門子PLC編程技術及工程應用［M］.北京：機械工業出版社.

［2］廖常初.西門子人機界面（觸摸屏）組態與應用技術［M］.北京：機械工業出版社.

［3］白文生，朱顯云，沙崇明.CO監測系統在第三電站的應用［J］.電工技術，2006，（1）：32－33.

［4］（美）尼爾森著，Microsoft SQL Server 2000寶典［M］.劉瑞等譯.北京：中國鐵道出版社.

［5］（美）艾文錚（Evjen，B.），（美）赫利斯（Hollis，B.）VB.NET高級編程［M］.楊浩譯.北京：清華大學出版社.