基于LONWORKS总线的油库智能管理控制系统设计
一、 前言
本油库智能管理控制系统是集计算机网络技术、自动控制技术、自动测量技术、数据库技术为一体的一套智能管理控制系统，实现整个库区的测量、计量、控制、查询、管理。其特点：该系统由油情检测子系统，发油子系统，MIS(信息管理)子系统及远程查询子系统四个子系统组成，其中油情检测子系统是通过一次仪表采集罐区各现场的参数，通过Lonworks现场总线通讯方式把测量的原始数据经计算机接口与上位计算机通信；其上位组态软件任意组态，测量精度达0.1%,响应速度为100ms；发油子系统是通过控制器采集质量流量计输出参数控制电磁阀向外发油，MIS系统利用计算机技术和网络技术揉和现代管理理念对油库的各职能部门及库区进行管理；远程查询系统是利用ASP技术及动态数据库技术，通过互联网*实时监测油库的各类数据。该系统可广泛应用于*系统油库、国家战略储备油库、地方油库、西气东输、城市管网等领域。
二、系统介绍
2.1系统的结构
2.2 油情检测子系统
该子系统由现场智能仪表(包括压力变送器、液位变送器、温度变送器、液位分界面测量智能一次仪表等)，Lonworks现场通讯总线，计算机通信接口及油情检测系统应用组态软件几个部分组成。
现场仪表是由传感器，接口电路、微处理器、现场总线接口等部分组成，具有信息管理集中、配置灵活、组态方便等现代DCS的优点，*按照当前新一代集散控制系统来设计，二线制，电源与信号线公用，采用安全栅供电，做到本质安全型一次性仪表，所有现场仪表具有结构简单、体积小、重量轻、制造成本低、没有笨重的隔爆外壳、防爆性能高、适应范围广(可用于0区危险场所)、可带电维护和标定、防触电等优点，是新一代数字化仪表的发展趋势[1]。
计算机通信接口是完成现场总线通信协议与主控系统计算机协议之间转换及总线管理的智能装置。其一端与现场总线相连，采用与现场总线相同的通信协议和实现与现场智能仪表通信；另一端与系统主控计算机相连，采用与计算机相同的通信协议接受主控系统管理，而内部则进行协议转换并对总线进行有效的管理(如时钟、令牌、中断管理等) 。
油情检测系统应用组态软件将参照目前流行的通用组态软件结合油气储运的特点开发一套有鲜明特点色的组态工具，目的是使客户能根据实际需要和现场情况任意组态，其中包括数据库组态，控制算法组态，历史数据组态和图形报表组态[2]。
2.3 发油子系统
下位机由微处理器及其外围电路组成，采集质量流量计的数据，控制电磁阀进行发油操作。下位机通过Lonworks总线经计算机接口与上位机(管理机)通信，管理机对发油的数据进行管理，包括开票，记帐等，开票数据直接传输到货位发油机上，客户只能根据提单上规定的机器号，在相应位置上输入提单号码取油。开票数据存在管理机上，客户可在相同油品的任一台机器上输入提单号码取油，单机本地取油需输入发票号后方可取油，同时下位机能独立工作[3]。
2.4 信息管理系统(MIS系统)
MIS系统的硬件组成：①计算机网络,作为MIS系统物理平台，是信息集成的基础设施；②数据采集系统，即油库智能管理控制系统的油情检测子系统及发油子系统，它是MIS系统的基础，它们之间是通过Lonworks总线链接进行通讯；③服务器与工作站；④外设。
MIS系统的软件组态：①数据采集系统的软件组态，数据采集软件为MIS系统数据库提供基础数据，数据采集软件实时采集数据，通过调度程序定时地、周期性的把罐区和发油区采集到的数据转入MIS中的SQL Server7.0数据库，另外数据采集软件本身有监控管理、报警和报警管理、实时和历史趋势曲线、统计处理控制、动态数据交换及组合报表等功能[4]；②人工智能软件组态，利用实时数据，历史数据及神经网络系统、专家系统可建立仿真系统、故障诊断专家系统等，对油库进行人工智能监控；③管理软件组态，把生产、财务、销售、采购等各子系统综合成一个一体化系统，对油库的生产系统及其经营活动建立一种模型，并通过运行这一模型把油库资源与经营任务需求进行平衡，保证任务完成，关系着油库命运的诸如生产计划的合理性，成本的有效控制，设备的充分利用，作业的合理安排，库存的合理管理，财务状况及其分析等问题，都可以通过管理软件通过建模来解决[5]。其中管理软件包含以下几个部分：⑴数据环境的建立与维护；⑵生产管理；⑶财务管理；⑷供销管理。
2.5 远程查询系统
2.5.1数据库的创建
数据表的分类创建
根据客户的需求和企业的实际情况，确定数据库的结构。对于油库来说，根据其实际操作情况将数据保存到不同的数据表中，以备查询和检索，数据表有：(1)油库基本参数表ParaTable；(2)油库物资管理信息表OilLibInfo；(3)人员的管理；(4)用户信息表UserInfo。
2.5.2网络模块
本系统采用ASP3.0来组建网络模块。
① 远程登录模块
此模块主要是进行用户权限核对和系统功能、特点说明。根据用户名和密码来决定此用户的操作权限。用户权限可分为三个基本等级：数据的查询浏览权限；（非敏感）基本数据的修改、删除权限；管理员级权限，他是zui别权限，拥有所有数据的各种操作权限。
系统功能主要包括罐存监测管理，油库业务管理，网上查询信息等。罐存监测管理可以根据本公司所开发的油情检测系统来设计；油库业务管理主要针对整个油库的实际业务活动进行管理，包括进油管理、出油管理、日常管理和帐务管理。网上查询信息见下面的远程查询模块。此WEB页将作为主程序的入口。
② 远程查询模块
将根据实际情况来决定此模块的页面。系统将会根据用户所提交的查询条件（即根据各个字段分别对其进行查询），从数据库中获取相关信息后，以动态页面的形式显示给用户。远程查询模块也将根据系统所设定的权限来决定查询者所能查询的内容。
③ 远程数据维护、更新模块
④ 网络管理模块
⑤其他功能模块
2.5.3网络安全
①系统安全
采用Windows2000(基于NT的内核，版本：5.0)+Package2.0,确保数据服务器SQL Server7.0能稳定运行； 采用“天网防火墙”确保系统没有太多的漏洞被黑客利用而攻击。同时严格测试ASP程序源码和SQL语句，确保程序安全的风险降到zui低程度。
②数据安全
SQL Server7.0 采用RAID技术进行数据冗余备份，即使有一数据服务器瘫痪，其他备用系统能马上工作，确保系统中业务数据的安全。ASP程序算法和SQL语句经过严格测试，不存在漏洞能被恶意程序攻击.
2.5.4 系统配置
1） 数据库服务器：256M内存，18.2GB硬盘（4块，作RAID5），Windows2000+SQL server7.0
2) WEB服务器：256M内存，18.2GB硬盘，Windows2000
2.5.5 语言环境
采用HTML语言+ASP技术+JavaScript语言开发
三、结论
(1）强大的集成功能，集计算机网络技术、自动控制技术、自动测量技术、现场总线技术、数据库技术为一体的油库智能管理控制系统。
(2) 传感器设计采用*容栅技术，利用容栅在不同介质中的容抗不同来测量不同介质间界面。
(3) 具有货位提油和任意货位提油（客户可在相同油品的任何一台机器上输入提单号码提油）。系统可实现多机开票，系统可进入局域网和远程网，具有实现远程服务的能力。
(4) 采用*的Lonworks现场总线作为系统底层的网络中介，构成一个全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的分布式通讯系统，多介质传输，ISO/OSI七层网络协议模型的现场总线控制网络，建立每一层网络协议，自由的网络拓扑结构，灵活而低成本的布线。
(5) 采用人工智能、人工神经网络技术建立故障诊断专家系统，对油库进行人工智能监控。
(6) 上位机组态软件可根据罐区情况及实际需要任意灵活组态，画面生动形象。
(7) 数据信号处理采用*数字滤波技术，系统控制是采用模糊控制理论，使该系统具有真正的智能化。
参 考 文 献
[1] 陆德民、张振基、黄步余. 石油化工自动控制设计手册(第三版). 北京：化学工业出版社，2000
[2] 袁希光. 传感器技术手册. 北京：国防工业出版社，1987
[3] 张洪润. 实用自动控制. 成都科技大学，1990
[4] 阳宪惠、徐用懋、魏庆福. 现场总线技术及其应用. 北京：清华大学出版社，2001
[5] 王国荣. Active Server Pages&Web 数据库[M]. 北京：人民邮电出版社，1999
作者简介
周韵玲（1975-），女，安徽合肥人，讲师，硕士，主要从事工业自动化和智能建筑的教学以及研究与设计工作。 ：（0755）26731151
本油库智能管理控制系统是集计算机网络技术、自动控制技术、自动测量技术、数据库技术为一体的一套智能管理控制系统，实现整个库区的测量、计量、控制、查询、管理。其特点：该系统由油情检测子系统，发油子系统，MIS(信息管理)子系统及远程查询子系统四个子系统组成，其中油情检测子系统是通过一次仪表采集罐区各现场的参数，通过Lonworks现场总线通讯方式把测量的原始数据经计算机接口与上位计算机通信；其上位组态软件任意组态，测量精度达0.1%,响应速度为100ms；发油子系统是通过控制器采集质量流量计输出参数控制电磁阀向外发油，MIS系统利用计算机技术和网络技术揉和现代管理理念对油库的各职能部门及库区进行管理；远程查询系统是利用ASP技术及动态数据库技术，通过互联网*实时监测油库的各类数据。该系统可广泛应用于*系统油库、国家战略储备油库、地方油库、西气东输、城市管网等领域。
二、系统介绍
2.1系统的结构
2.2 油情检测子系统
该子系统由现场智能仪表(包括压力变送器、液位变送器、温度变送器、液位分界面测量智能一次仪表等)，Lonworks现场通讯总线，计算机通信接口及油情检测系统应用组态软件几个部分组成。
现场仪表是由传感器，接口电路、微处理器、现场总线接口等部分组成，具有信息管理集中、配置灵活、组态方便等现代DCS的优点，*按照当前新一代集散控制系统来设计，二线制，电源与信号线公用，采用安全栅供电，做到本质安全型一次性仪表，所有现场仪表具有结构简单、体积小、重量轻、制造成本低、没有笨重的隔爆外壳、防爆性能高、适应范围广(可用于0区危险场所)、可带电维护和标定、防触电等优点，是新一代数字化仪表的发展趋势[1]。
计算机通信接口是完成现场总线通信协议与主控系统计算机协议之间转换及总线管理的智能装置。其一端与现场总线相连，采用与现场总线相同的通信协议和实现与现场智能仪表通信；另一端与系统主控计算机相连，采用与计算机相同的通信协议接受主控系统管理，而内部则进行协议转换并对总线进行有效的管理(如时钟、令牌、中断管理等) 。
油情检测系统应用组态软件将参照目前流行的通用组态软件结合油气储运的特点开发一套有鲜明特点色的组态工具，目的是使客户能根据实际需要和现场情况任意组态，其中包括数据库组态，控制算法组态，历史数据组态和图形报表组态[2]。
2.3 发油子系统
下位机由微处理器及其外围电路组成，采集质量流量计的数据，控制电磁阀进行发油操作。下位机通过Lonworks总线经计算机接口与上位机(管理机)通信，管理机对发油的数据进行管理，包括开票，记帐等，开票数据直接传输到货位发油机上，客户只能根据提单上规定的机器号，在相应位置上输入提单号码取油。开票数据存在管理机上，客户可在相同油品的任一台机器上输入提单号码取油，单机本地取油需输入发票号后方可取油，同时下位机能独立工作[3]。
2.4 信息管理系统(MIS系统)
MIS系统的硬件组成：①计算机网络,作为MIS系统物理平台，是信息集成的基础设施；②数据采集系统，即油库智能管理控制系统的油情检测子系统及发油子系统，它是MIS系统的基础，它们之间是通过Lonworks总线链接进行通讯；③服务器与工作站；④外设。
MIS系统的软件组态：①数据采集系统的软件组态，数据采集软件为MIS系统数据库提供基础数据，数据采集软件实时采集数据，通过调度程序定时地、周期性的把罐区和发油区采集到的数据转入MIS中的SQL Server7.0数据库，另外数据采集软件本身有监控管理、报警和报警管理、实时和历史趋势曲线、统计处理控制、动态数据交换及组合报表等功能[4]；②人工智能软件组态，利用实时数据，历史数据及神经网络系统、专家系统可建立仿真系统、故障诊断专家系统等，对油库进行人工智能监控；③管理软件组态，把生产、财务、销售、采购等各子系统综合成一个一体化系统，对油库的生产系统及其经营活动建立一种模型，并通过运行这一模型把油库资源与经营任务需求进行平衡，保证任务完成，关系着油库命运的诸如生产计划的合理性，成本的有效控制，设备的充分利用，作业的合理安排，库存的合理管理，财务状况及其分析等问题，都可以通过管理软件通过建模来解决[5]。其中管理软件包含以下几个部分：⑴数据环境的建立与维护；⑵生产管理；⑶财务管理；⑷供销管理。
2.5 远程查询系统
2.5.1数据库的创建
数据表的分类创建
根据客户的需求和企业的实际情况，确定数据库的结构。对于油库来说，根据其实际操作情况将数据保存到不同的数据表中，以备查询和检索，数据表有：(1)油库基本参数表ParaTable；(2)油库物资管理信息表OilLibInfo；(3)人员的管理；(4)用户信息表UserInfo。
2.5.2网络模块
本系统采用ASP3.0来组建网络模块。
① 远程登录模块
此模块主要是进行用户权限核对和系统功能、特点说明。根据用户名和密码来决定此用户的操作权限。用户权限可分为三个基本等级：数据的查询浏览权限；（非敏感）基本数据的修改、删除权限；管理员级权限，他是zui别权限，拥有所有数据的各种操作权限。
系统功能主要包括罐存监测管理，油库业务管理，网上查询信息等。罐存监测管理可以根据本公司所开发的油情检测系统来设计；油库业务管理主要针对整个油库的实际业务活动进行管理，包括进油管理、出油管理、日常管理和帐务管理。网上查询信息见下面的远程查询模块。此WEB页将作为主程序的入口。
② 远程查询模块
将根据实际情况来决定此模块的页面。系统将会根据用户所提交的查询条件（即根据各个字段分别对其进行查询），从数据库中获取相关信息后，以动态页面的形式显示给用户。远程查询模块也将根据系统所设定的权限来决定查询者所能查询的内容。
③ 远程数据维护、更新模块
④ 网络管理模块
⑤其他功能模块
2.5.3网络安全
①系统安全
采用Windows2000(基于NT的内核，版本：5.0)+Package2.0,确保数据服务器SQL Server7.0能稳定运行； 采用“天网防火墙”确保系统没有太多的漏洞被黑客利用而攻击。同时严格测试ASP程序源码和SQL语句，确保程序安全的风险降到zui低程度。
②数据安全
SQL Server7.0 采用RAID技术进行数据冗余备份，即使有一数据服务器瘫痪，其他备用系统能马上工作，确保系统中业务数据的安全。ASP程序算法和SQL语句经过严格测试，不存在漏洞能被恶意程序攻击.
2.5.4 系统配置
1） 数据库服务器：256M内存，18.2GB硬盘（4块，作RAID5），Windows2000+SQL server7.0
2) WEB服务器：256M内存，18.2GB硬盘，Windows2000
2.5.5 语言环境
采用HTML语言+ASP技术+JavaScript语言开发
三、结论
(1）强大的集成功能，集计算机网络技术、自动控制技术、自动测量技术、现场总线技术、数据库技术为一体的油库智能管理控制系统。
(2) 传感器设计采用*容栅技术，利用容栅在不同介质中的容抗不同来测量不同介质间界面。
(3) 具有货位提油和任意货位提油（客户可在相同油品的任何一台机器上输入提单号码提油）。系统可实现多机开票，系统可进入局域网和远程网，具有实现远程服务的能力。
(4) 采用*的Lonworks现场总线作为系统底层的网络中介，构成一个全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的分布式通讯系统，多介质传输，ISO/OSI七层网络协议模型的现场总线控制网络，建立每一层网络协议，自由的网络拓扑结构，灵活而低成本的布线。
(5) 采用人工智能、人工神经网络技术建立故障诊断专家系统，对油库进行人工智能监控。
(6) 上位机组态软件可根据罐区情况及实际需要任意灵活组态，画面生动形象。
(7) 数据信号处理采用*数字滤波技术，系统控制是采用模糊控制理论，使该系统具有真正的智能化。
参 考 文 献
[1] 陆德民、张振基、黄步余. 石油化工自动控制设计手册(第三版). 北京：化学工业出版社，2000
[2] 袁希光. 传感器技术手册. 北京：国防工业出版社，1987
[3] 张洪润. 实用自动控制. 成都科技大学，1990
[4] 阳宪惠、徐用懋、魏庆福. 现场总线技术及其应用. 北京：清华大学出版社，2001
[5] 王国荣. Active Server Pages&Web 数据库[M]. 北京：人民邮电出版社，1999
作者简介
周韵玲（1975-），女，安徽合肥人，讲师，硕士，主要从事工业自动化和智能建筑的教学以及研究与设计工作。 ：（0755）26731151
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