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具有自动排错功能的SCADA系统的设计与实现交联电缆

2022年11月09日

具有自动排错功能的SCADA系统的设计与实现

具有自动排错功能的SCADA系统的设计与实现 2011：　随着工业控制技术的发展，SCADA系统已广泛应用于离散过程、连续过程、批次过程等各种工业自动化领域及电力、化工、食品、水处理等各个行业。　　SCADA，即supervisory control and data acquisition。其主要功能是监督控制、数据获取、报警管理、历史趋势、统计过程控制、网络扩展等功能。　　但是，目前一般的SACADA系统没有自动排错的功能。当系统发生故障时，上位机通过警报通知操作人员系统有故障发生，然后操作人员必需到现场去查错和排错。这在很大程度上影响了整个系统的自动化程度。　　本文中介绍的SCADA系统应用于一个沥青混凝土搅拌站，该系统除了具有SCADA系统的一般功能外，还具有自动排除系统故障的能力。当有故障出现时，系统能自动地完成故障识别、分析和恢复。二、系统流程分析：　　系统主要完成沥青混凝土的整个搅拌工艺过程的自动控制。工艺过程：　　(1) 沥青入喷射腔，各热骨料仓装料，粉料仓装料；　　(2) 热骨料、粉料、沥青入搅拌锅搅拌；　　(3) 搅拌结束，由小车将料运走。　　　　因此，可将系统分成五个功能模块：沥青准备模块；热骨料准备模块；粉料准备模块；搅拌模块；运输模块。由于篇幅关系，本文只介绍运输模块的自动排错功能的设计与实现。　　运输模块的详细动作时序如下：　　(1) 小车到位，接近开关发信号；　　(2) 搅拌锅打开电磁阀放料，同时读取称重传感器的值，当称重传感器的值到达设定值时，搅拌锅关闭电磁阀；　　(3) 小车将料装走。　　由以上流程知，本模块主要有三个状态变化：小车从运动状态变为停止状态，等待装料（C1）；从开始装料到装料结束（C3）；装料结束后，小车进入往返运料状态（C5）。为便于系统设计，人为的加入两个状态变化：开始装料（C2）和开始运料（C4）。系统结构图三、系统设计：　　1．系统建模：　　采用Petri网方法来建立系统模型。Petri网的概念是德国Carl Adam Petri博士1960年提出的。现已广泛应用于机械加工系统、计算机通讯系统等各个领域，其特点是可对网系统的特性进行比较严密的数学分析。其标准图形表示是用圆圈代表库所，用方框或竖线表示变迁，用x到y的有向弧表示序偶（x,y），如果（x,y）是从x到y的有向弧，就称x是y的输入，y是x的输出。　　在本系统中，主要实体为：小车料斗、小车电机、接近开关、放料阀门。　　根据流程，运输模块的Petri网络图如下：装料模块Petri网图　　运输模块的Petri网的变迁集为：　　s1，料斗到达装料位置，且为空斗；s2，料斗已装满；s3，料斗离开装料位置；s4，料斗接近装料位置；s5，小车电机停；s6，小车电机转；s7，接近开关ON；s8，接近开关OFF；s9，放料电磁阀门开；sA，放料电磁阀门关。　　　　Petri网的库所集为：　　t1，小车等待装料；t2，小车开始装料；t3，小车装料结束；t4，小车开始运料；t5，小车往返运料。　　为了便于描述某一时刻的系统状态，将小车料斗、小车电机、接近开关、放料电磁阀门四者的状态组成一个4位数来表示系统某时刻状态，格式如下：小车料斗　　　　　　小车电机　　　　　　接近开关　　　　　　电磁阀门　　每一位数字表示相应实体的当前状态，这些状态取自系统的变迁集。例如：468A代表小车料斗状态为s4（接近装料位置），小车电机状态为s6（转），接近开关状态为s8（OFF），放料电磁阀门状态为sA（关）。　　则系统的正常状态变化为：W1（468A），W2（157A），W3（1579），W4（257A），W5（368A）。除了5个正常状态，其余状态均为出错状态。系统发生故障时，由正常状态进入出错状态；排除故障时，要使系统从出错状态回到正确状态。其状态转换关系如下图所示：　　2．排错策略：　　按引起出错的可能原因个数，系统错误可分为确定故障和不确定故障；按故障能否被自动排除，分为可自动恢复故障和不可自动恢复故障。据错误的不同，应采用不同排错策略。状态转换图　　(1) 对于确定的可自动恢复的故障，直接进行排错处理；　　(2) 对于确定的但不可自动恢复的故障，系统首先进入相应的等待状态以防止进一步的故障发生，然后由现场工程师进行排错；　　(3) 对于原因不确定的故障，系统首先按出错概率的大小，对最大可能性的出错原因进行排错尝试，同时跟踪系统状态变化，若故障不能排除但故障状态发生变化，则系统根据故障状态变化进行下一步的排错尝试；若故障不能排除且故障状态不发生变化，则系统进入相应的等待状态以防止进一步的故障发生减少损失，然后由现场工程师进行