基于Cimplicity的水泥生产脱硝数据采集与管理系统

刘清茂 万春红 杨彩玲 吴彦文 赵桂林 何庆良

(1.昆明电器科学研究所，昆明 650221；2.拉法基瑞安(红河)水泥有限公司，云南 开远 661600；3.云南江东房地产集团有限公司，昆明 650051)

我国水泥行业是国民经济的重要基础产业，也是能耗和污染排放的重点领域，“十二五”期间我国氮氧化物排放总量要达到减排10%的目标，这就需要加大对电力、水泥及冶金等行业产生的氮氧化物进行控制。水泥行业氮氧化物的排放量占全国工业排放总量的15%左右，已是火力发电和汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。国家工信部582号文件关于水泥工业节能减排的指导意见，提出了具体的量化目标：到“十二五”末，氮氧化物在2009年的基础上降低25%；同时指出，新建或改扩建水泥(熟料)生产线项目必须配置脱硝装置，且脱硝效率不低于60%。

根据环保部门的相关规定，加强对水泥窑烟气脱硝设施运行过程的监管，实时监控脱硝系统的运行情况。脱硝DCS系统要记录生产负荷(投料量和用煤量)，脱硝反应区温度，烟气排放口烟气自动监控系统(Continuous Emission Monitoring System，CEMS)的烟气流量、烟气温度、烟气含氧量、氮氧化物浓度、氨逃逸浓度、脱硝设施喷氨量及还原剂储罐液位等参数。DCS系统要确保能随机调阅上述运行参数，并可在同一画面内调阅多个参数的历史趋势曲线，而且相关数据至少要保存1年以上。为此，基于Cimplicity设计水泥生产脱硝数据采集与管理系统，实现对水泥厂脱硝工业相关数据的自动采集、整点显示、储存、电子表格导出及打印等功能。

1 系统构架①

1.1 数据通信网络

在基于Cimplicity的水泥生产脱硝数据采集与管理系统中，涉及水泥生产过程中脱硝工艺和在线监测两个工业过程的数据采集，而这两部分的数据在基础DCS建设时分属窑头和窑尾两个工段的PLC，因此在进行脱硝数据采集管理系统建设之前，至少要将窑头和窑尾的两个PLC通过以太网链接起来，数据采集与管理系统的数据通信网络结构如图1所示，可以看出通信网络利用Cimplicity将相关数据从原DCS系统中采集到PC

图1 数据采集与管理系统的数据 通信网络结构示意图

机，然后利用软件编程实现对数据的管理。当然，在基础DCS系统建设较好的生产企业则可省略该步骤。

1.2 软件结构

在数据管理软件中，报表只需要整点时刻的数据，为此必须使数据的采样周期至少为1min才能保证每个整点的数据都能采集到。由于所使用的Cimplicity版本为6.0，自带数据库为SQL Server 2000，其容量较小难以实现对数据保存的需求，所以将数据库更换为SQL Server 2008。数据采集与管理系统软件结构如图2所示，Cimplicity将数据采集后，通过ODBC配置将数据存放到SQL Server 2008中，然后利用Delphi编制Active X控件时，使用ADO组件链接数据库，编制好的控件利用Cimplicity的OLE功能将其放入DCS工业组态画面中，从而实现DCS系统对脱硝工业数据的管理。

图2 数据采集与管理系统软件结构示意图

2 实施

该系统在实现时主要有Cimplicity数据源替换、数据日志表记录及Delphi控件编制等几个关键步骤。

2.1 数据源替换

要将Cimplicity的数据库替换掉，首先需要在电脑上安装SQL Server 2008数据库，完成安装后启动数据库，记住启动界面的数据库名称。服务器名称将在后面的配置中用到，需要特别注意。启动数据库后进入SQL Server 2008，新建一个如图3所示的数据库，新建数据库名称是aaa。

图3 新建数据库

退出数据库，安装Cimplicity6.0级SP3补丁，完成后更改ODBC数据源，将Cimplicity自带的数据库更换为重新安装的SQL Server 2008，操作过程：控制面板—性能和维护—管理工具—数据源—系统DSN，在“系统DSN”选项下有3个与Cimplicity有关的数据源[1]，如图4所示。

图4 ODBC数据源

依次选择Alarms、Points、SPC，点击“配置”进入DSN配置界面，如图5所示。

图5 DSN配置一

在“你想链接哪个SQL Server”的“服务器”处，输入SQL Server 2008登录界面处的服务器名称，然后点击下一步(图6)进行配置。

图6 DSN配置二

完成后点击“下一步”，在这里需要选择刚才在SQL Server 2008中新建的数据库“aaa”,如图7所示，然后下一步，直到完成。

图7 DSN配置三

3个与Cimplicity有关的数据源都需要依次进行上述步骤一一进行配置。

2.2 数据日志表记录

Cimplicity安装完成后打开workbench，打开需要使用的工程，点击points，在列表中选择需要存储到SQL Server 2008的点，双击该点进入点属性界面[1]，如图8所示。

图8 点属性配置

将图9中Log data前面的选项勾上，点击确定。如此，将所有需要的点全部记录完成后，双击Database Logger，进入Datebase Logger界面(图9)。

图9 Datebase Logger界面

选择File，新建一个表Table_1，表的属性设置如图10所示。属性设置说明：Logging Conditions(记录条件)——选择数据采集时间；Logging Attributes(记录属性)——选择记录点的当前值(Point Value)；Connection(链接属性)——默认选项即可；Maintenance Actions(维护操作)——选择每500天删除记录，或根据需要自行设定；其他各项可选用默认设置。完成后点击确定，然后打开该表，添加点，将刚才在点属性中记录的点添加到该表，添加完成后点击Edit—Reconcile Table，然后依次选择各点，点击Create，之后退出该界面。

图10 记录表属性设置界面

至此完成了将点记录到SQL Server 2008中的工作。

2.3 Delphi控件编制

利用Delphi 7编制Activ X控件来管理由Cimplicity记录到SQL Server 2008中的数据，其中最关键的是控件与数据库的链接和相关功能代码的编写。

在链接数据库时，使用ADOQuery组件来建立数据库和控件的链接[2]，该组件的ConnectionString需要进行相关配置，如图11、12所示。

图11 数据链接驱动选择

图12 数据库链接配置

各组件属性配置成功后编制Delphi功能代码[3]，实现对数据库的管理功能。其中，查询功能的程序代码如下：

ADOQuery1.edit;

ADOQuery1.SQL.Clear;

ADOQuery1.SQL.Add(′Select*From Table_5′);

ADOQuery1.SQL.Add(′Where datepart([minute],timestamp)=0 AND timestamp>=:D1 AND timestamp<=:D2′);

ADOQuery1.Parameters.ParamByName(′D1′).Value:=DateToStr(DateTimePicker1.Date)+′ ′+TimeToStr(DateTimePicker2.Time);

ADOQuery1.Parameters.ParamByName(′D2′).Value:=DateToStr(DateTimePicker3.Date)+′ ′+TimeToStr(DateTimePicker4.Time);

ADOQuery1.Open;

DBGRideh1.UseMultiTitle:=true;

DBGRideh1.TitleLines:=2;

Self.DBGrideh1.Columns[0].Title.Caption :=′5#窑脱销数据报表|记录时间′;

Self.DBGrideh1.Columns[1].Title.Caption :=′5#窑脱销数据报表|入窑喂料量(t/h)′;

导出功能的程序代码如下：

var

x,y,i,j:integer;

MSExcel:OleVariant;

begin

begin

try

begin

MSExcel:=CreateOleObject(′Excel.Application′);

MSExcel.application.Visible:=False;

end;

Except

on Exception do raise exception.Create(′无法打开xls文件,请确认已经安装了Excel′)

end;

MSExcel.WORKBOOKS.ADD;

x:=ADOQuery1.fieldcount;

y:=ADOQuery1.recordcount;

//for I:=1 to x do

MSExcel.cells.item[1,1]:=′5#窑脱销数据报表′;

MSExcel.cells.item[2,1]:=′记录时间′;

MSExcel.cells.item[2,2]:=′入窑喂料量(t/h)′;

┆

begin

MSExcel.cells.item[j,i]:=ADOQuery1.fields[i-1].value;

end;

ADOQuery1.next;

end;

MSExcel.application.Visible:=True;

end;

3 应用

基于Cimplicity设计的水泥生产脱硝数据采集与管理系统运行报表界面如图13所示，历史趋势如图14所示。

图13 系统运行报表界面

图14 脱硝数据历史趋势

在该系统中最多可查询两年前的数据，时间段跨距最大为3个月，选择好需要的时间段之后点击“查询”数据就会出现在表格中；再点击“导出”，数据将以Excel的形式导出到电脑。

4 结束语

基于Cimplicity所设计的水泥生产脱硝数据采集与管理系统已在水泥厂成功投运，系统实现了无缝接入，对生产没有产生任何影响，而且监测结果完全符合环保部门对水泥生产脱硝工业数据管理的要求，减轻了企业相关工作人员的劳动强度，有效推进了水泥企业的信息化建设。

[1] 万春红,张东宁，钱冲山，等.基于Cimplicity HMI的水泥热工参数采集与报表实现[J].化工自动化及仪表,2011,38(1):97～101.

[2] 程怀舟,徐青,钟希均.基于ADO技术的Cimplicity HMI报表系统开发[J].水电自动化与大坝监测,2009,33(1):82～84.

[3] 童爱红,张琦,胡光兵.Delphi7应用教程[M].北京:清华大学出版社,2004.