摘要：针对铭石公司调度中心要实现对公司下属各煤层气调压站管道运行状态进行实时监控的需求，设计采用研华ADAM模块对现场管道工艺状态进行数据采集，同时通过MCGS嵌入式一体化触摸屏的数据转发功能，实现数据的本地及远程监控。现场实际运行表明，系统稳定可靠，具有较高的实用价值。
关键词：煤层气管道监测；ADAM模块；MCGS
0引言
早期基于电气仪表的水煤气监测系统已无法满足当前日处理气量不断增大的煤层气调压站的监测需求，实现煤层气调压站的数字化、网络化监测已成为必然趋势[1]。利用研华ADAM模块，可以实现对现场各种工艺数据的采集、控制。本文讨论的就是它在煤层气调压监测系统中的应用。
1 系统结构设计
本文简要描述了为晋煤集团机关及老矿区供气的煤层气调压站监测系统。晋煤集团机关及老矿区共有4个煤层气调压站，它们分布在各个老矿区边缘，要实现4个站的管道运行数据的本地监控及采集到铭石调度中心进行远程监测。每个调压站主要有以下几个方面的工作：
（1）工艺现场实时监测 主要监测的对象有：①管道的进出口压力及温度；②气体经过过滤器前后的压差；③各条管线上经过涡轮流量计的瞬时流量及累积流量。
（2）调压站数据自动记录 对场站各设备的运行状态进行记录，将主要监控数据显示在上位界面上。系统可以设定各监控数据的限值，当超过限值时产生报警，同时通过记录的数据可以自动生成各种报表。
（3）数据转发功能 通过MCGS智能监控屏将实时现场数据进行数据转发，进而反应到站控室或者远端的调度中心监控电脑上。
2 系统的硬件部分
根据项目的需要，主要的硬件包换ADAM-4117+模块、ADAM-4055模块、触摸屏、天信TBQZ系列流量计、PT100防爆热电阻及变送器、研华嵌入式工控机等。
（1）ADAM模块 ADAM-4055是一个8通道数字输入输出模块。ADAM-4017+是16位A/D 8通道的模拟量输入模块，可以采集电压、4～20mA电流等模拟量输入信号，支持Modbus协议。
此模块是本系统中的主要硬件部分，现场的压力、温度变送器输出的4～20mA信号都要经过ADAM4017+模块的采集和处理，然后传送给触摸屏进行数据转发。
（2）触摸屏 触摸屏采用昆仑通态的TPC7062K，它是一套以嵌入式低功耗CPU为核心（主频400MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品配置64M内存，128M FLASH，外部接口方面配置1个RS232、1个RS485、2个USB、1个RJ45以太网口。（3）天信TBQZ系列流量计 TBQZ系列智能气体涡轮流量计是集流量、温度、压力检测功能与一体，并能进行温度、压力、压缩因子自动补偿的新一代流量计，支持两线制和三线制4～20mA标准电流信号输出；采用RS485接口与数据采集器配套，可以通过网络构成自动读表与管理系统，便于集中管理。
（4）PT100防爆热电阻及变送器 防爆热电阻作为温度测量和控制的传感器与显示仪表配套，以直接测量管道中气体的温度。隔爆热电阻测量精确度高，安装费用少。ZDTC9102变送器模块采用两线制，输出4～20mA电流信号，可以检测-40～80℃范围内的气体温度。
（5）研华嵌入式工控机 研华UNO系列嵌入式工控机是一款支持PC/104扩展、串行通讯端口和其他网络接口的高性能Core Duo级控制器。它支持Windows XP Embedded OS，能够提供定制的映像文件，带有优化过的板载设备驱动程序。在本项目中主要用于场站站控界面显示，它接受触摸屏转发的数据显示在上位界面上。
3 系统的软件设计
系统的软件设计主要分为两个部分：一是触摸屏的MCGSE软件设计；二是场站站控PC及远程调度中心显示PC上的MCGS软件设计。两者分别是昆仑通态针对触摸屏和监控PC开发的上位组态软件，两大体框架基本一致。
（一）MCGSE软件设计
MCGSE具有简单灵活的可视化操作界面，采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求；用户可以使用系统的缺省构架，也可以根据需要自己组态配置，生成各种类型和风格的图形界面；它具有强大的网络功能和多样化的报警功能，同时实时数据库为用户分步组态提供极大方便，并且支持多种硬件设备，实现“设备无关”；还可以用自建文件系统来管理数据存储，系统可靠性更高[2]。
在本项目中，设备窗口中的设备组态如图2所示。通过485总线将ADAM模块以及现场流量计集中起来与触摸屏进行通信，然后在设备编辑窗口中对现场设备的各个通道进行数据工程转换，也就是将4～20mA的电流信号与现场变送器的量程范围进行匹配，从而实现现场工程数据的正常显示。图2中设备6和设备7是通过触摸屏的以太网口，将触摸屏采集的数据进行以太网转发，分别转发给本地工控机和调度中心的MCGS软件作为显示数据源。
图2 MCGSE设备组态
（二）MCGS软件设计
MCGS组态软件由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，其中实时数据库是MCGS的核心，是应用系统的数据处理中心，如图3所示，系统各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分协调动作。设备窗口通过设备构件驱动外部设备，将采集的数据送入实时数据库；由用户窗口组成的图形对象，与实时数据库中的数据对象建立连接关系，以动画形式实现数据的可视化；运行策略通过策略构件，对数据进行操作和处理。
图3 MCGS软件架构
（1）主控窗口的组态 主控窗口的组态是工程的主框架。用户窗口组态完成后，在主控窗口中通过对系统菜单和参数的定义及设置来调度、管理这些用户窗口的打开或关闭[3]。
（2）设备窗口的组态 设备窗口是触摸屏和外部设备的接口部分，外接设备的定义和参数的设定都在设备窗口中。在本项目中，不管是本地工控机还是调度中心，MCGS的数据都来自各站触摸屏的以太网数据转发，因此只需要在设备窗口中添加一个“通用TCP/IP父设备”，然后设置网络类型、服务器/客户设置、本地IP地址/端口号及远程IP地址/端口号。在父设备下面再添加一个标准ModbusTCP子设备，设置子设备的设备地址、浮点数解码顺序，然后与数据库中对应的变量进行通道连接。
（3）用户窗口组态 用户窗口组态主要用于设置工程中的人机交互界面，如中压橇运行状态界面、流量计状态显示界面、实时及历史数据查询界面等。机关末站中压橇工况界面如图4所示。
图4 机关末站中压橇工况界面
（4）运行策略组态 运行策略的建立，使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭以及设备构件的工作状态，从而实现对系统工作过程精确控制及有序调度管理的目的。
4 结束语
通过1年的实际运行，证明通过ADAM模块进行数据采集以及MCGS的数据转发功能，系统实现了平稳运行，集中监测、分散控制和连续长时间运行的高可靠性要求。降低了管道运行故障风险，增强了控制系统安全可靠性，提高了企业自动化技术装备水平和生产效率。
参考文献：
[1] 屠志平，温志红. 基于MCGS组态软件的道岔融雪控制系统研究[J]. 铁道通信信号. 2009（11） ：7-9
[2] 巢玉江，袁红兵. 基于ADAM模块与MCGS组态软件的水泵站监测系统的设计[J]， 机电一体化， 2013（10）： 66-68
[3] 李训杰. MCGS组态软件在供水自动化监控系统中的应用[J]. 工业控制计算机， 2005，18（2）： 2-4