基于Web的網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)油罐群遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究

．引言
在我國(guó)石油、化工、軍事、能源等領(lǐng)域現(xiàn)有各類型儲(chǔ)油罐數(shù)萬(wàn)個(gè)，而且隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，其數(shù)量也呈持續(xù)上升趨勢(shì)。其中，大部分油罐均為人工手動(dòng)計(jì)量，效率低，誤差大,制約了儲(chǔ)油罐群自動(dòng)化管理水平的提高。對(duì)一個(gè)儲(chǔ)油設(shè)備來(lái)說(shuō)，連續(xù)的壓力和溫度監(jiān)測(cè)十分重要。隨著社會(huì)的發(fā)展，要求操作員必需能夠從中央控制室綜合監(jiān)測(cè)油品的界面(液位)、溫度，并能控制每個(gè)油泵和調(diào)節(jié)其進(jìn)口和出口壓力,另外在超出報(bào)警限時(shí)應(yīng)報(bào)警并采取相關(guān)的措施，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)處在較高的安全水平上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)油罐群網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控。本文從儲(chǔ)油罐群的網(wǎng)絡(luò)化出發(fā)，利用現(xiàn)場(chǎng)總線和Web應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，提出基于Web的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制與信息系統(tǒng)模型，以Web應(yīng)用的形式，建立一種可行的油罐群系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的融合，使管理決策人員能夠隨時(shí)了解、管理儲(chǔ)罐的運(yùn)行和生產(chǎn)，對(duì)提高儲(chǔ)油罐群自動(dòng)化管理水平具有較大的實(shí)用價(jià)值[1]。
2．系統(tǒng)的功能與體系結(jié)構(gòu)
2.1 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)需要能對(duì)各儲(chǔ)罐進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和控制。
對(duì)每一個(gè)油罐需采集的參數(shù)有：油品的界面(液位)、溫度(罐內(nèi)油品在任何界面時(shí)的上、中、下三點(diǎn)溫度值)、油泵的進(jìn)口和出口壓力和油泵的主軸溫度；
對(duì)每一個(gè)油罐需控制和調(diào)節(jié)的參數(shù)有：油泵的進(jìn)口壓力、油泵的出口壓力。
能通過(guò)上位機(jī)（IPC）進(jìn)行集中的監(jiān)控管理。
能通過(guò)Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。
2.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的底層采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)完成現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控任務(wù)。中間層是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)，由CAN總線的網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)庫(kù)和WEB服務(wù)器組成。上位機(jī)IPC不但作為現(xiàn)場(chǎng)總線的監(jiān)控機(jī)，還安裝有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、遠(yuǎn)程測(cè)控的WEB服務(wù)器。
監(jiān)控機(jī)根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)處理程序負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)CAN總線進(jìn)行監(jiān)視管理；
數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)從底層控制系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)、并向系統(tǒng)發(fā)送的控制數(shù)據(jù)以及對(duì)進(jìn)行各種計(jì)算直接產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和歸檔。
Web服務(wù)器是一個(gè)基于Internet的超文本分布信息系統(tǒng)。對(duì)于客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程客戶需要通過(guò)Internet/Intranet訪問(wèn)服務(wù)器端。如今，主要有兩種訪問(wèn)模式，即B/S和C/S模式。本文中系統(tǒng)的頂層采用基于瀏覽器的客戶端/服務(wù)器B/S（Browser/Server）通信方式。B/S方式不需要客戶端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取和復(fù)雜的計(jì)算，只是通過(guò)瀏覽器顯示，因而大大降低了客戶端的要求[2]。基于Web的CAN網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)油罐群遠(yuǎn)程監(jiān)控系體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
3.1 基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的底層網(wǎng)絡(luò)方案
目前對(duì)于油罐參數(shù)的采集與傳送主要通過(guò)RS-485 網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，其檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、錯(cuò)誤定位能力弱，無(wú)總線脫離功能。而CAN（Controller Area Network）是一種應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線，它以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測(cè)、鏈路維護(hù)等問(wèn)題，允許多主存在。適合于熱插拔，高速、檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力、良好的EMC特性。本文采用CAN作為底層信息的傳輸媒介，通過(guò)總線接口電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、控制指令和狀態(tài)信息的傳送，形成總線式的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性較高等特點(diǎn)[3]。
對(duì)一個(gè)大型儲(chǔ)液罐群來(lái)說(shuō)，要構(gòu)成基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，其檢測(cè)過(guò)程變量的變送器和相關(guān)的執(zhí)行器必須是具有現(xiàn)場(chǎng)總線接口的儀表，其費(fèi)用很高。本文采用設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)總線智能I/O的方法，將該智能I/O作為現(xiàn)場(chǎng)總線上的智能接點(diǎn)，將常規(guī)變送器和執(zhí)行器連入現(xiàn)場(chǎng)總線，具有很高的性價(jià)比。這種開(kāi)放式的分布式智能感知與控制系統(tǒng)，可以在線識(shí)別、在線編程與即插即用。