CO监测设备网络化监控系统的设计与实现

2013-09-07余锋谢凡

武汉工程职业技术学院学报 2013年1期

余锋谢凡

（1.武汉工程职业技术学院湖北武汉：430080；2.武钢股份能源动力总厂湖北武汉：430080）

1 问题的提出

CO监测设备广泛用于具有煤气介质的工矿企业，对煤气泄漏及监测设备运行状况进行监控，确保安全生产。老式的CO监测设备采用监控人员现场记录、逐级上报的方式，在紧急情况下影响应急救援速度和设备缺陷隐患的及时处理；现场工作人员责任心也是造成监测失控的重要原因。因而，新型的CO检测系统都采用分散布置，集中监控的网络一体化管理模式，其特点在于数据能自动采集、集中存储、信息共享，趋势分析，自动预警，各管理部门能及时动态掌握每一监控点设备的工作状态，实现安全隐患预警的双保险，大大提高了安全预防等级。

某企业现仍有100多套老式CO监测系统，由于系统建设的投产时期不同，造成产品的生产厂家不同，型号规格不一，系统的工作平台也不一样（有DOS和WINDOWS等不同操作系统平台），监测数据的采集、处理、存储、显示的方式有较大差异；特别是产品的设计基于单机运行、分散管理的模式，因此，难以实现网络化集中监控与管理，存在一定的安全隐患。针对该企业CO监测系统现状，提出网络化监控实施方案，并进行选点试验获得预期效果，为同类设备的升级改造提供借鉴和参考。

2 现状分析与方案设计

2.1 现状分析

2.1.1 CO监测系统的组成

通过调研、查阅有关资料并深入设备现场等方式，了解到该企业CO监测设备为德国西门子公司和美国霍尼韦尔公司产品。CO监测系统的组成见图1所示。

图1 CO监测系统的组成

2.1.2 西门子和霍尼韦尔CO监控系统的比较

从系统的组成和系统工作原理来讲基本相同，但从提供的数据接口而言有较大差异，主要体现在：西门子系统采用PLC控制器提供通用的RS485串口，该串口可直接与计算机串口相接，能非常容易地通过多种方式提取PLC采集处理的的数据，西门子提供S7和WINCC软件，提供对PLC的控制和数据通讯，并支持与大型网络数据库SQL Server的通讯；而霍尼韦尔监控系统提供专用的数据接口，从该接口中提取数据需购置霍尼韦尔公司提供的专用数据接口模块，且费用昂贵，并且必须消化熟悉该专用数据接口模块的通讯规则，技术难度较大，通用性差。

2.2 方案设计

基于以上分析比较，关键在于如何从原系统中提取监测数据，为此，提出以下三种方案。

2.2.1 方案一

直接从传感器输出端接前置信号调理放大器和A／D数据采集卡，通过A／D数据采集卡进行数据采集和模数转换后传输到前置计算机系统进行存储，并通过计算机网络将数据传输到网络数据库服务器进行集中存储和管理。方案一的系统组成结构见图2所示。

图2 方案一的系统组成结构图

该方案的优点在于适应于不同产品的CO监测系统；缺点在于投资较大，现场部署工作量大，需编制数据采集及通讯管理软件，实施周期长等。

2.2.2 方案二

直接从原CO检测系统中提取数据，即通过CO监测系统厂商提供的数据接口和通讯模块直接从原系统中提取数据到前置计算机系统，并通过计算机网络将数据传输到网络数据库服务器进行集中存储和管理。方案二的系统组成结构见图3所示。

图3 方案二的系统组成结构图

该方案的优点在于现场实施简单容易、工作量小，特别是对于西门子系统由于其提供通用的RS485串口及大家熟悉的S7和WINCC软件，实施成本较低；但对于霍尼韦尔系统由于需购置专用数据接口模块，费用昂贵，成本较大。

2.2.3 方案三

根据不同的CO监测系统采用不同的实施方案。对于西门子系统采用直接从原CO监测系统中提取数据的方式。对于霍尼韦尔系统采用方案一。这种方案最经济。

3 方案实施

采用方案三选点实施。

从该企业某加压站霍尼韦尔原CO监测系统中选择16个监测点，从CO测量传感器中提取监测信号，通过独立的信号采集系统将数据采集后，再由前置工控机的通讯管理软件将数据直接传输到网络数据库服务器保存。

从该企业某加压站西门子CO监测系统中选择5个监测点，通过一根电缆（10M）将PLC的RS485输出端口直接与前置工控机的串口相接，PLC采集并处理的数据通过该电缆传输到前置工控机的串口，通过WINCC软件实现与PLC的数据通讯，并将获取的数据缓存在SQL server 2000中，前置工控机通过Wisco交换机与计算机网络相联，通过前置工控机上自行开发的通讯软件将SQL server 2000中的数据传输到网络数据库服务器保存。

试验结果表明：能正确从两种不同产品的CO监测系统中提取监测数据并上传到网络数据库服务器集中存储与管理。网络中的计算机终端通过“CO监测系统网络一体化监控管理软件”实时动态显示最新监控数据并查询历史数据。整个系统部署不影响原系统的正常运行。