工控协议

工控协议（精选7篇）

工控协议 篇1

互联网技术成本低廉、灵活性强, 在很多领域都有着广泛的应用前景。其在工业自动化领域的应用一直是一个研究热点。SNMP (简单网络管理) 协议是一种被广泛应用的互联网设备管理协议, 其最大的特点就是成本低廉, 容易实现。SNMP协议可以管理大部分符合Internet标准的设备。通过添加新的被管对象, 可以非常方便地扩展其管理能力。即使在被管设备发生严重的错误时, 协议本身的特点也促使其不会影响管理者的正常工作。

本文介绍一种基于AT91SAM9260工控机平台的SNMP协议实现方法, 通过开发能在AT91SAM9260工控机平台上运行的SNMP Agent (SNMP代理) , 并扩展其MIB (管理信息) 库, 实现在互联网上管理工控机本身和与工控机通过其他通信协议连接的设备资源。

1 SNMP (简单网络管理) 协议介绍

1.1 SNMP协议概述[1]

SNMP协议是一种基于TCP/IP协议的应用层网络管理标准, 被广泛应用于管理互联网上众多厂家的软硬件平台。SNMP协议的模型如图1所示, 其中管理应用通过发送Get、Set、Get Next、GetResponse和Event这五种类型的消息来读取或设置被管设备的MIB库, 实现对被管设备的管理。

SNMP协议作为应用层协议, 通过用户数据报协议 (UDP) 来实现管理信息在互联网上的传输, 相对于TCP协议, UDP这种无连接的通信方式, 不但加强了SNMP协议的稳定性, 而且提高了SNMP协议的运行效率。

1.2 MIB (管理信息) 库[2]

MIB库是管理站可以通过SNMP协议访问的被管理对象的集合。MIB描述了被管理对象能够为管理者提供哪些管理信息以及这些信息之间的关系。MIB使用ASN.1描述语言对对象进行描述。ASN.1使被描述对象在逻辑上形成树形结构 (如图2) , 这样管理站就可以很方便地访问到MIB库中各个节点的信息。ASN.1描述语言也提供了基本编码规则 (BER) , 使MIB库中数据按规则转换为串行字节流在网络上传输。

2 开发环境介绍

2.1 AT91SAM9260工控机

本文使用的AT91SAM9260工控机是一套基于ARM926EJ-S核心的嵌入式工控机系统, 处理器采用ATMEL公司的AT91SAM9260, 210 MHz, 230MIPs。存储器包括64MB Nand Flash, 64MB SDRAM, 2MB Nor Flash。网络 (Ethernet) 单元为一个10/100M网络。操作系统为2.6.19内核的嵌入式linux。该设备的软硬件平台是完全满足SNMP协议的开发需求的。

2.2 net-snmp开发包

net-snmp开发包是由加州大学戴维斯分校 (University of Califonia, Davis) 开发并维护的可在linux系统下使用的SNMP协议开发程序。本文使用的是net-snmp-5.4.4版本, 其组成内容主要包括:

1) 可扩展SNMP Agent程序 (snmpd) 开发库;

2) 几个用于设置SNMP代理变量的管理端命令 (snmpget, snmpset, snmpwalk等) ;

3) 将MIB文件转换成C语言程序用于MIB库扩展的mib2c工具;等等。

3 SNMP协议实现

3.1 交叉编译环境搭建

由于AT91SAM9260工控机平台上的嵌入式linux系统运行能力有限, 需要在电脑上搭建net-snmp的交叉编译环境。电脑的操作系统选用的是fedora 8, 交叉编译工具选用的是AT91SAM9260工控机开发包自带的armv5l-linux-gcc.tar.bz2交叉编译器。

交叉编译环境搭建好以后, 将net-snmp-5.4.4.tar.gz开发包拷贝到fedora 8系统的/usr/local/src文件夹下, 打开fedora 8下终端 (terminal) 程序, 运行“tar-zxvf net-snmp-5.4.4.tar.gz/work”、“cd/work/net-snmp-5.4.4”, 就到达net-snmp-5.4.4的源码所在的文件夹“/work/net-snmp-5.4.4”中了。

交叉开发环境搭建好以后, 就可以开始在工控机上实现SNMP协议的开发了。开发过程主要分为以下两个部分:

1) 开发出能在AT91SAM9260工控机上运行的SNMP Agent程序 (即snmpd程序) ;

2) 通过net-snmp开发包提供的工具, 扩展MIB库。

3.2 SNMP Agent开发

在使用net-snmp开发包编译snmpd程序之前, 要对编译选项进行配置。继续在fedora 8下运行“./configure-with-cc=armv5l-linux-gcc-with-ar=armv5l-linux-ar-enable-mini-agentwith-endianness=little-enable-mini-agent-disable-ipv6-disablesnmptrapd-subagent”, 此命令主要是对交叉编译器, 目标机大小端, 代理的编译模式进行配置。各配置选项的具体含义可以运行“./configure-help”查看。

配置完net-snmp编译选项后可以进行静态编译, 运行“make LDFLAGS=”-static””, 编译得到snmpd。将snmpd拷贝到工控机操作系统的/usr/sbin目录下, 并在工控机操作系统终端下运行“chmod u+x snmpd”, 更改snmpd的权限。

要在工控机操作系统下运行SNMP Agent程序, 还需要配置snmpd.conf文件。使用电脑上路径“/work/net-snmp-5.4.4/EXAMPLE.conf”的文件作为测试范本, 将其拷贝成工控机“/usr/local/share/snmp/snmpd.conf”文件, 将其中的community设置修改为以下内容:

其中工控机所在的测试网段为192.168.0.xxx。将组设置改为可读写 (group MyRWGroup v2c net) , 以方便测试使用。

移植完snmpd和snmpd.conf文件后, 在工控机操作系统终端下运行“snmpd-f-Le-d”命令, 如果正常启动, 则snmpd移植成功。

3.3 MIB库扩展

进入fedora 8的“/work/net-snmp-5.4.4/share/snmp/mibs”路径下, 可以看到net-snmp包涵了很多公有MIB文件。这些文件都是按照规范格式开发出来的。管理信息库的扩展就是将按照这种规范格式开发出来的私有MIB文件移植到net-snmp中。以实现管理端通过SNMP协议对私有对象进行管理。扩展MIB库主要分为以下三个步骤[3]:

首先, 将待扩展的私有MIB文件拷贝到fedora 8的“/work/net-snmp-5.4.4/share/snmp/mibs”路径下, 并将该MIB文件添加到环境变量MIBS中去 (fedora下运行“export MIBS=ALL”) 。添加完可以用net-snmp自带的snmptranslate命令检测代理是否能够正确找到待扩展的私有MIB。

然后, 使用mib2c工具生成C文件, 例如fedora下运行“mib2 net Snmp Example Scalars”命令, 就会生成MIB文件中定义的net Snmp Example Scalars对象的.h文件和.c文件。其中.h文件对节点进行函数声明和宏定义。.c文件分为初始化函数和响应函数两大块。其中初始化函数用来对变量进行注册, 响应函数用来响应管理端的操作命令, 响应函数的返回值需要手工填充。

最后, 将私有MIB生成的C文件拷贝到“/work/netsnmp-5.4.4/agent/mibgroup”目录下, 重新配置net-snmp, 在./configure后面添加“-with-mib-modules=”XXX”” (其中XXX为生成的C文件名) , 编译生成新的snmpd程序, 移植到工控机系统中。

连接好工控机到电脑的网络, 使用net-snmp开发包自带的snmpget, snmpset等命令测试snmpd的运行情况, 如果得到正确的结果测试, 就证明在AT91SAM9260工控机上实现SNMP协议成功。

4 结束语

net-snmp开发包提供了强大的开发和测试工具, 使开发者能方便地完成各种嵌入式工控机平台下的SNMP协议开发。本文实现的基于AT91SAM9260工控机平台的SNMP协议, 在工业级互联网管理设备的开发上有着很大的应用前景。

参考文献

[1]姚宗明.基于ARM920T的嵌入式Linux通信控制平台设计[D].杭州:浙江大学, 2006.

[2]陈学亮.基于Linux嵌入式系统下的SNMP原理与实现[D].西安:西安电子科技大学, 2006.

[3]付强, 王玥.基于NET-SNMP的代理扩展开发[J].工业控制计算机, 2011 (24-7) :56-57.

“原装”整机工控机 篇2

工业电脑 (也称工控机) 广泛应用在工厂自动化、交通、能源、通信等行业, 以前基于成本的考量, 用户通常从工控厂商采购机箱、主板、背板和电源之后, 通过自行采买CPU、内存、硬盘, 应用扩展卡等配件, 组装成一台计算机使用。随着应用的不断发展以及环境的更高要求, 传统的组装机存在的稳定性、可靠性的风险日益突出, 同时客户扩展的各类量测、自动化等工业板卡与主机之间也存在一定的兼容性隐患, 从而导致了问题出现后无法得到原厂的全部支持。

为了满足用户的需求变更, 解决用户的潜在风险, 凌华科技提出了“原装”整机的新理念。借助其专业的测试和丰富的验证经验, 对不同配置的工业电脑做稳定性、可靠性以及兼容的测试, 并将最优的配置以“原装”整机的形式推向市场, 以解决组装机给应用带来的潜在风险。

千里眼,让工控充满惬意 篇3

让我们把想象从沙滩收回身边实际, 从最直接的受益角度来看, 或者说最令人兴奋之处即是:通过威纶通MT8000系列人机界面, 用户将可大幅度地改善物流、远程控制和监测系统, 随时随地地对工厂设备进行远端监控, 就象为自己装上了千里眼, 一日千里甚至万里地提高工作效率, 当然也就为生活留出了惬意空间。

我们可以设想:高尔夫球场的保养员可以同时操作数个洒水系统;工厂经理舒服地在办公室中检测他的收缩胶膜包装机;主管在城市的另一端开会时, 可以一边调整他办公室里的空调设施……这对人类生活和工厂效率来说无疑是个重要的里程碑, 足以让人对明天的生产和生活发挥更多的遐想……

工控网中的安全应用 篇4

一、工控网安全问题

在一般的工控网中，ERP、OA、EMS、LIMS等系统均处于办公网络中，办公网络通过防火墙等安全设备直接与互联网连接，工控网络通过防火墙与办公网连接，防火墙开启有限的安全策略保障办公网与工控网监的数据传输。

日益严重的网络信息安全问题，使得利用工业以太网络进行生产的企业和单位蒙受了很大的经济上的损失。为了避免网络信息安全出现问题，必须要清楚引发这一安全问题的诸多因素，主要有以下影响方面构成了对工业以太网络的威胁：(1)人为的操作失误。操作人员的一些无意的行为，比如：口令的丢失、操作不合法、不合理的资源访问控制、管理员不当的安全配置以及由于疏忽而导致不应进入网络的人进入了网络窃取信息等都造成了对网络系统的极大破坏。(2)电脑病毒的感染。病毒可以利用网络进行迅速的传播，它可以比较容易的通过代理服务器就能以软件的形式进行下载，还可以以移动存储设备或数码产品的形式等进入工业网络，然后对网络进行非法攻击。(3)来自工业以太网络内部的网络攻击。来自以太网络内部的攻击是指在局域网的内部进行的，一些非法用户能够冒充合法用户，并使用合法用户的口令以合法的用户身份登录工业网站，进而窃取商业的机密信息威者篡改其中重要的信息内容，破坏了应用系统的正常运行。

二、工控网安全部署

2.1工控网安全目标

要保证工控网络的安全稳定运行必须达到三个目标：(1)通讯可控。能够直观的观察、监控、管理通信中的数据流，对通信终端严格控制，减少通信的物理链接及设备，这是首要达到的目标。对控制网络，仅仅只需要保证制造商专有协议通过，对于其它通讯一律禁止，创造一个私有通信网络环境。(2)区域隔离。对于工控网络而言，其自身不能够创造病毒、攻击。所有病毒及攻击来源于外部网络环境，对于工控网络按照特定区域划分，重点保障生产控制的稳定性和安全性。即使所在的控制局部网络出现问题，也需要保证装置或工程的安全稳定运行。通过安全设备部署，为控制系统创造一个相对独立、安全的网络环境。(3)报警追踪。能够及时发现网络中存在的病毒感染及其它问题，能够准确找到故障的发生点，将网络安全问题消灭在萌芽中，同时通过对报警时间记录存储，为已经发生过的安全事件提供分析依据。

2.2工控网安全部署

2.2.1防火墙策略部署

工业以太网作为上层信息管理网的数据平台，将尽可能多的生产装置上实时数据采集到实时数据库中并经防火墙传送数据至MES和ERP：具体接口连接为工业以太网、防火墙、DMZ中间区域防护和MES数据采集服务器等。由于MES和ERP与商用Internet相连，为保证工业以太网的切实安全，采用DMZ隔离区，内网和外网的缓冲，中间防护策略。

将上层信息管理网需要访问的实时数据库容错服务器置于DMZ层，使来自上层的信息管理网只能通过外部防火墙访问到实时数据库服务器，而不能通过内部防火墙至工业以太网。这样来自Internet的攻击将要通过外部防火墙、堡垒主机和内部防火墙等三道相互独立的防线才能到达工业以太网，使攻击难度大大加强，相应内部网络的安全性也就大大加强。

2.2.2入侵检测部署

入侵检测作为有效过滤外来攻击或病毒传播的手段，同时也能够及时发现工控网络中所存在的问题。

1、实时性：

尽快发现网络攻击或者攻击的企图，预先阻止进一步的攻击活动，把损失控制在最小限度。实时入侵检测可以避免常规情况下，管理员对系统日志进行审计以辨别入侵行为时的低效和延迟。实时监控及拦截意外攻击行为。

2、可扩展性：

在新的攻击类型出现时，入侵检测系统能够检测到新的攻击行为。入侵检测系统的整体功能设计上，具有可扩展的结构，以便系统结构本身能够适应未来可能出现的扩展要求。

3、事件记录：

对于检测到的入侵事件必须具备完善的日志记录和日志审计功能。

4、安全性：

入侵检测系统不会向其宿主计算机系统以及其所属的计算机环境中引入新的安全问题及安全隐患。

2.2.3云桌面部署

云桌面的部署包括两个方面：工控网络内部云桌面和工控网外云桌面。通过工控网云桌面部署减少工控网络内外访问物理设备，减少工控网内被攻击的可能性。同时，在工控网内部署云桌面可以加强工控网内的桌面安全管理，避免部署PC终端给工控网络带来的管理问题和安全问题。同时加强工控网络内部办公部署的灵活性。

1、集中运维管理。工控网络内部设备配置不尽相同，管理人员难以对其管理和控制。PC机硬件的多样化以及用户的个性化需求也不尽相同，而传统工控网络内部用户可访问资源难以控制，通过部署云桌面，根据用户自身特性，控制其访问资源，达到访问安全控制的目的。云桌面的部署将所有硬件资源(除显示设备、键盘鼠标)，统一管理，减少移动存储等外来设备对工控网络造成的影响。同时云服务中心能够记录用户在正常或非正常使用活动中的各种操作记录，通过日志审计及时发现存在的问题。

2、实现数据保护与防泄密。防止因终端设备的硬件或软件故障而导致对正常业务的影响，确保文件丢失或系统崩溃时能够进行快速恢复，以及防止何终端设备因失窃而带来的潜在风险。降低或避免敏感业务数据通过网络传输过程中所面临的窃听、恶意篡改、中间人攻击等风险。

3、加强部署灵活性。工控网内部署基础的PC应用主机其一系列行为是当前IT部门的一个挑战，但是随着数字化工厂的逐步实施，已经成为必不可少的措施。云计算网络部署在中控网络中既能够保障桌面应用于控制网络的隔离需求，同时能够将具备基础硬件的桌面终端灵活部署到工控网络中。

三、结束语

欣瑞达植根工控领域缔造完美显示 篇5

从代理到自主研发,两手抓

欣瑞达公 司成立于1997年 , 以代理国 外的产品 如LG、NEC的工业显 示屏起家 ; 随着中国 制造业的 快速发展 , 天马 、 京东方的 崛起 , 液晶行业 发生非常 大的变化 , 欣瑞达开 始自主研 发的历程 : 在2004年合作共 同研发STN液晶显示 模组 ;2008年独立自 主研发出 中小尺寸TFT系列产品 及显示方 案 , 年度销售 额突破1亿大关 ;2011年串口指 令集产品 问世 ;2014年完成SGUS (Super Grapjical Utilized Software ) 系统的开 发 ,面向工业 现场控制 。

在从单纯 的代理向 自主研发 转型的过 程中 , 包总以一 个过来人 的身份谈 了三点体 会 : 公司在自 主研发过 程中 ,首先要解 决生存问 题 。 欣瑞达因 为有代理 业务的支 持 , 解决了自 主研发过 程中的后 顾之忧 。 第二 , 在自主研 发过程中 , 心态要平 和 , 要耐得住 寂寞 , 不能急功 近利 。 第三 ,新产品市 场导入期 比较长 ,投入大 , 要遵循产 品研发生 产到上量 的客观规 律 。

欣瑞达经 过十余年 的潜心耕 耘 , 终于形成 三大产品 体系 : STN液晶显示 模组 、 全系列TFT智能显示 终端以及 最新代理LG、NEC产品 ,分别面向 航天航空 、军工 、医疗 、 互联网 、安防 、数控设备 、交通 、电力等大 中型企业 用户及传 统行业 。

定制开发 ,满足客户差异化的需求

工业控制 显示要求与民用 完全不同 : 工业控制 显示要求 产品稳定 ,生命周期 长 ,适合于各 种恶劣环 境 ,如高低温 、室外防尘 防霾 、EMC等 。 欣瑞达从 设计理念 、 原材料的 选择 、 生产流程 中的品质 管理都有 严格的把 控 , 并针对不 同领域的 产品实行 长期保障 计划 。

据悉 , 欣瑞达规 划新建了 近4000平米厂房 , 配备了SMT设备 、 邦定设备 、COG设备 、无尘车间 和老化车 间 ; 并成功通 过ISO9001:2008企业认证 。

包总语重 心长地告 诉记者 : “ 作为一个 中小企业 ,很难去创 造市场 , 只有适应 市场 , 针对客户 需求去发 现市场 ,才是生存 之道 。 ”

欣瑞达紧 扣工业控 制这条主 线 ,针对不同 行业客户 的小批量 、高品质需 求 ,提供从规 划 ,设计 ,开发 , 交付到维 护的按需 定制服务 , 最后总结 提炼成面 向该行业 的通用解 决方案 。

欣瑞达新近推出 的 “定制电梯 显示终端 ” 的电梯显 示屏 , 可声控 , 专门针对 残疾人开 发 。

经过十八 年良好发 展 , 欣瑞达实 现年销售 额超过2亿 。

专注智能显示终端,谋求更大发展

随着机器 人 、 人工智能 的发展 , 触控一体 化 、 智能化的 显示终端 成为趋势 。 智能显示 终端作为 欣瑞达三 大产品方 案体系的 重要组成 部分 , 经过多年 在国内行 业的摸索 与实践 ,目前 ,欣瑞达已 经拥有全 系列技术 领先的彩 屏智能显 示终端产 品与SGUS开发方案 , 为军工 , 电力 , 新能源 ,仪器仪表 ,工业控制 等众多行 业用户提 供按需定 制的智能 显示系统 ,并充分利 用自主核 心技术的 " 指令集开 发方式 ""SGUS开发方式""二次开发 方式 " 特性 , 积极应对 不同行业 ,不同应用 的技术挑 战 ,打造最符 合客户真 实需求 , 方便实用 的显示终 端与解决 方案 。

深 欣 达 子 限 司 经 包 先

其中,SGUS(超级图形应用软件), 是基于欣 瑞达串口 屏硬件平 台研发的 拥有自主 知识产权 的智能型 图形显示 系统 ,通过SGUS串口智能 显示终端 用户可轻 松实现触 控功能 , 如 “ 数据文本 录入 、 按键值返 回 、 弹出菜单 等功能 ”;也可快速 实现显示 功能 , 如 : 表盘时钟 、 图标变量 、 艺术字 、 曲线显示 、 列表显示 、 文本显示 等功能 , 具有开发 简单 、 界面精美 、 占用资源 少 、扩展功能 强等特点 。

展会期间 ,SGUS得到参观 者的广泛 关注 。

工控安全,系统使用者的探索 篇6

国内工控系统现状

郭森以电力企业为例,用特别传统的16个字来概括了工控系统所面临的环境,即安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证。工业生产系统和IT系统是有严格的划分的,有单向隔离的严格要求。不过,今天互联网已经通过各种方式和工业生产系统之间产生了各种各样的联系。郭森说,“对电力企业来说,环保对我们来说可能是一个不安全的网络,它的接入可能对网络带来新的安全问题。使得原来我们自认为安全的工业生产环境,由于各种的接入方式,导致我们本身的不安全。”

从工业控制系统的分布来看,我们主要是指能源、电力、石油石化、天然气,使用的工控设备的数量大概占到整个社会工控系统安装的60%。如果能源行业的工控系统不安全,整个工控系统安全是无从说起的。电力行业属于国民经济范畴的十大支柱产业,这其中有两个行业非常特殊,一个是电力,一个是电信。因为电的生产过程全部是在线的,过程中没有产成品和半成品的,这给工业控制提出了更高的安全要求,一旦出现问题,就会影响在线的应用。

对于工控安全来说,实际上就是希望威胁因素进不到行业的生产控制系统网络,即便进入了也希望它不具备处理和影响生产应用的能力。然而,根据郭森介绍,以DCS分散控制系统为例,绝大部分控制系统,有92%来自于国外。这些工业控制系统的操作系统,包括自身产品的开发都是不受控的,一直都面临安全问题。那么这个安全将怎么保证?

而国外的工业控制系统安全生产厂商,他们同样也有很多问题,比如他们的工业控制系统卖到了我国企业中,现在执行的安全检测流畅,中国作为WTO组织内的开放市场国家,其检测的法律依据是什么?检测的标准是什么?检测以后,什么指标是合格的,什么指标是不合格的?是一个安全厂商来检测,还是一个国家的测评机构来检测?国家对这个检测有没有授权?这样的检测机构有什么样的水平?什么样的人员才能完成这个检测?

为此,国家投入巨资建立工控安全测评实验室。国家发改委每年根据年度计划列出包括安全产品的开发、安全服务、试点示范工程等在内的信息安全专项。2013年9月国家能源局下发387号文,要求能源企业及时完成工业控制安全漏洞的整改。从2014年到2015年的立项也将工业控制系统安全提到了国家试点工程。在国家项目的立项过程中,工业控制刚好是能源企业的优势,在能源企业中工业控制系统的应用占到整个工业控制系统的60%左右,因此,在2014年已经立项的工业控制安全的试点示范专项中,专门包括了电力企业以及智能电网安全等。国家标准委员会等第三方机构也在积极制定工业控制系统的安全基本要求等。不过,工控系统安全建设规范、工控系统的安全检测标准都还尚未发布。

而诸多拭目以待的安全厂商。究竟应该在工控系统安全市场扮演什么角色,谁是推动整个产业链发展的动力,谁为安全买单,怎么从这个大的蛋糕中分到一块,都还没有特别明确的说法。

让安全厂商充分参与,一定要有良好的生态环境。首要的前提是标准。国外安全体系的建设,包括评估、对程序的检测、对组件的认定,以及标准的制定,目前已经形成了比较成熟的体系。在国内,虽然浙江大学工控安全实验室等机构都在参与国家标准的研究和制定,但是标准的制定和真正作为国家标准发布并且让企业去遵从,还需要非常长的周期。

行业的应对之策

威胁一直存在。郭森介绍,“我们叫国内的电网为‘坚强电网’。对于我们的国家来说,出于社会责任,电力企业盈利时要保证发电量,亏本时也要保证发电量。这相较于国外盈利才发电的电网要安全得多。这也导致社会对于电网的依赖性越来越强,这个电网就越来越不能出现问题。”

据了解,今年8月国家发改委专门发了14号令,其中列举了六个附件,要求电力企业在工业控制的网络当中一定要采取更多的措施,对外部入侵进行防范。郭森说,“14号令的前身是电监会5号令,已经对网络安全提出了很高的要求,比如安全分区、网络专用、横向信息管理系统和控制系统之间的隔离、发电企业和电网调度系统的纵向认证。在这个基础上,这次又提出了很高的要求,其中增加了综合防护。”根据要求,能源企业一定要对工业控制系统的网络进行加固,一定要增加边界防护,一定要对应用安全进行审计,数据要做异地备份。

随着越来越多的投资机构对产业安全发展过程的推动,越来越多的协会和联盟也相继成立。然而因为工业控制系统的协议都是私有的,这些设备的生产条件非常苛刻,想通过第三方对厂家的产品进行安全改进是不现实的。因此,能源企业或者是工控系统的直接使用行业加入到这些组织当中,成为让整个安全生产的链条稳定运转一种模式。

油田场站工控系统标准化尝试 篇7

数字化建设前期, 由于各个站点的工艺流程、采集控制设备不统一, 且开发人员受技术水平、开发思路不一致等因素, 所开发的站控系统在通用性、稳定性、可靠性等方面受人为因素影响差异较大, 导致站控系统的各项功能不完善、不好用。

为了确保数字化管理高效平稳运行, 彻底解决因现场采集设备不统一、信号类型不统一造成的各类问题, 通过开发标准程序, 统一标准, 规范标准组态工程, 实现场站工控系统的标准统一, 降低维护难度与成本的目的。

2 场站工控系统标准化内容及应用

2.1 数据采集过程标准

以标准增压站为模型, 重新制定标准、完善细节, 规定井场采集数据和处理标准, 减轻主机运算强度;规定站内采集点的位置, 设备型号、量程范围和信号类型, 制定PLC机柜接线规则, 规定每一个端子接线用途, 与PLC程序模块设置相对应, 实现站内参数从采集到输出始终保持一致, 便于后期管理和维护。

2.2 PLC标准程序开发

开发标准化PLC编程程序, 主要是按照现场生产单元开发模块子程序, 开发主程序、模拟量子程序等子程序。各子模块程序之间相互独立、结构清晰, 可根据工艺流程调整相应模块以适应不同站点。如图1所示

2.2.1 主程序

标准化程序的中心部分, 是整个程序的组织模块, 用来调用子程序, 而不被任何子程序所调用, 执行一个完整的任务时, 需要对所需要的子程序进行调用、切换, 实现整个控制指令的执行。

2.2.2 子程序部分

涵盖站点各生产单元, 包括PID子程序、流量计子程序、485通讯子程序等, 在这主要介绍站内主要控制变频泵子程序内容。通过PID子程序对变频器进行控制, 实现自动输油、手动输油、连续输油模式。

手动控制模式:如图2所示, 网络8选择手动输油模式, 程序执行M20.0 (手动输油) , 断开M20.1 (连续输油模式) 和M20.2 (自动输油模式) , 人工通过站控系统和PLC设定外输泵运行频率, 并远程进行外输泵的启动和停止控制。

连续输油模式:选择连续输油模式, 程序执行M20.1 (连续输油模式) , 断开手动输油和自动输油, 预设定缓冲罐液位, 变频器可自动调节外输泵运行频率, 控制调整外输排量, 始终保持缓冲罐液位与设定液位保持同步, 保持长时间连续输油的状态, 过程中无需人为手动控制。

自动控制模式:设置外输泵运行频率和缓冲罐启停泵液位, 执行网络10程序, 选择自动输油模式M20.2 (自动输油) , 自动断开手动输油和连续输油, 当缓冲罐当前液位大于或者等于高液位设定时, 启动变频器进行输油, 当缓冲罐当前液位小于或者等于低液位设定时, 停止变频器, 过程中无需人为手动控制。

2.3 标准组态工程开发

开发标准化组态工程就是按照现场采集设备建设标准及PLC标准程序对应的组态上开发上位控制系统, 并定义所有的显示界面、显示方式及控制方式, 同时优化系统运行环境。工程开发完成后, 将标准的操作系统和系统程序打包形成标准安装镜像软件, 设备实际安装部署过程中系统无需再次调试, 极大的提高了系统与应用软件的兼容性。

3 场站工控系统标准化应用效果

系统上线初期对8座站点进行了全面整改, 运行一年以来未发生因软件问题引起的故障维护, 站控系统在运行稳定、数据准确、可操控性等方面更加实用。

(1) 提高了系统运行的稳定性。彻底改变了传统式下的站点单独编程开发存在的差异。

(2) 提高了数据采集的准确性。所有站内采集数据经PLC自动将检运算处理, 避免了以往通过上位机技术处理数据的弊端, 利用数据采集和传输通道唯一性来提高数据的准确性。

(3) 提升了数字化建设维护效率。通过镜像软件技术制作成还原包, 突破了不同集成开发商调试过程的技术壁垒, 缩短操作维护周期, 降低了维护成本。

4 存在问题

标准化工控系统在增压站、综合型增压站点行推广运行, 生产运行过程中系统运行稳定, 各功能模块、技术环节标准统一, 但在系统运行的过程中, 出现一些与站控相关的问题, 主要表现在:

(1) 井场油水井采集设备厂家驱动不统一, 读取调试方式不一致, 无法融合到一体, 日常维护时, 往往造成系统数据故障出现, 技术要求复杂。