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石化行業(yè)中的流量網(wǎng)絡(luò)問題
2014-10-14
在世界各國普遍感到能源危機(jī)的前提下，節(jié)能降耗又成為一個熱門課題，發(fā)展能源計(jì)量技術(shù)在石化企業(yè)中的應(yīng)用具有重要的意義?，F(xiàn)在的能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)最新技術(shù)已發(fā)展成以現(xiàn)場儀表、模塊、二次智能儀表為基礎(chǔ)，RS485總線、CAN總線或其他總線為依托，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集上位機(jī)配以工控軟件，加上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成局部能源計(jì)量信息共享，最后通過Internet發(fā)布,達(dá)到遠(yuǎn)程訪問的目的。我們開發(fā)的能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)是一個面向石化企業(yè)的，已在許多企業(yè)中得到廣泛使用的能源計(jì)量系統(tǒng)，如天津石化公司、大港油田、天津一石化，山東萊蕪鋼鐵總廠等企業(yè)，達(dá)到了節(jié)能降耗，提高了計(jì)量水平。
1 能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成
能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由變送器、二次智能計(jì)量儀表、RS485總線、數(shù)據(jù)采集工作站、局域網(wǎng)和Internet組成。由變送器將現(xiàn)場的油品、蒸汽等物料的流量、壓力、溫度信號送至二次計(jì)量儀表，二次計(jì)量儀表通過RS485接口將信號通過總線送到數(shù)據(jù)采集工作站，同時采集工作站又接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，與企業(yè)主干網(wǎng)聯(lián)成一體，將此數(shù)據(jù)供各客戶端共享，且可以通過Internet對外遠(yuǎn)程發(fā)布。下面以某石化公司能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)為例，介紹能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成
2 各部分功能介紹
2.1 變送器
包括：差壓流量變送器、渦街流量變送器、壓力變送器、溫度變送器、質(zhì)量流量計(jì)等一系列儀表，這些儀表構(gòu)成整個系統(tǒng)的測量基礎(chǔ)。
2.2 二次計(jì)量儀表
在此能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)中，二次計(jì)量儀表采用了義烏市儀表有限公司的100多臺FC-98流量計(jì)算計(jì)、羅斯蒙特公司的質(zhì)量流量計(jì)及部分質(zhì)量流量計(jì)的DRT（智能顯示儀表），如圖中的長絲站、科研所、房管處、熱電站、化工站、滌綸站、空分站、煉油廠、乙烯、化工站DRT均為二次智能儀表或質(zhì)量流量計(jì)。
FC98儀表是一種以單片機(jī)為核心的，內(nèi)部采用了I2C為總線的智能儀表，具有流量計(jì)算、溫壓全補(bǔ)償、各類數(shù)據(jù)顯示存儲，同時還具有RS485通訊接口及MODBUS通訊協(xié)議，為一種即投即用的產(chǎn)品，可靠性高。
特別值得一提的是羅斯蒙特RTF9712型質(zhì)量流量計(jì)的聯(lián)網(wǎng)問題。RTF9712型質(zhì)量流量計(jì)是采用其配套的二次儀表DRT來進(jìn)行累加計(jì)算，該DRT是一種高精度二次智能儀表，具有RS232通訊接口，主要缺點(diǎn)是通訊協(xié)議中無儀表編號尋址，不具備MODBUS通訊協(xié)議，與上位機(jī)只能進(jìn)行一對一的通訊。
為解決這個問題，我們采用了在DRT通訊口后面增加一個臺灣威達(dá)公司ICP-7188智能模塊，通過此模塊一方面將DRT的RS232接口轉(zhuǎn)換為RS485接口，同時對其進(jìn)行C語言編程固化，完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換。
2.3 RS485總線網(wǎng)絡(luò)
通訊總線網(wǎng)絡(luò)由：RS232/485轉(zhuǎn)換器、RS485中繼器和通訊電纜。
RS232/RS485轉(zhuǎn)換器采用了臺灣威達(dá)公司的I-7520，是一種光電隔離、外置的模塊，功能為將PC機(jī)的RS232口轉(zhuǎn)換為RS485口。
由于RS485通訊總線的距離最遠(yuǎn)距離為1200米，而在實(shí)際現(xiàn)場中整個網(wǎng)絡(luò)布線的最遠(yuǎn)距離達(dá)到了10公里，因此必須考慮采用中繼器。在此10公里的電纜上，我們布置了9只I-7520中繼器模塊。
而在實(shí)際構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)時還要解決的一個問題是中繼器的供電問題，中繼器一般采用直流24v供電，如需要多個中繼器，一般可架設(shè)一根與信號線平行的AVVP2x0.5的電纜線，分割成2-3段由獨(dú)立的直流24v供電，與此相對應(yīng)的信號屏蔽線應(yīng)分別接地，一方面解決了供電問題，另一方面又解決了隔離問題。
RS485總線采用AVVP2x0.5多芯屏蔽雙絞信號線。
為增加傳輸可靠性，減少誤碼率，采用了9600波特率。
2.4 數(shù)據(jù)采集工作站及軟件
由RS485總線傳來的數(shù)據(jù)經(jīng)過RS485/RS232轉(zhuǎn)換后，輸入到計(jì)算機(jī)，此計(jì)算機(jī)采用工控機(jī)，配備了在國際上久負(fù)盛名的工控軟件--美國Intellution公司的工業(yè)自動化軟件FIX32。
之所以采用FIX32軟件，原因在于：
（1）FIX 軟件是一套全集成，開放式的，真正基于組件的、支持客戶-服務(wù)器和Internet /Intrant的自動化軟件產(chǎn)品。
（2）FIX32軟件包含了大量圖形工具，使用戶能夠快速直觀建立面向過程的實(shí)時界面，簡單地開發(fā)系統(tǒng)。
（3）強(qiáng)大的實(shí)時過程功能，包含有：過程監(jiān)視控制、報警和報警管理，歷史趨勢，統(tǒng)計(jì)過程控制，基于用戶的安全系統(tǒng)，方便的系統(tǒng)擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)等功能。
（4）其網(wǎng)絡(luò)化功能很容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)共享，幫助各層次管理人員更快更好地作出決策。
在該能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于是能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要求的計(jì)量準(zhǔn)確可靠，實(shí)時性好，為此我們設(shè)置了三個數(shù)據(jù)采集工作站，并行采集現(xiàn)場的100多個能源數(shù)據(jù)信號，同時為每個工作站配備了各一套300點(diǎn)的FIX32運(yùn)行版軟件，然后將這三個工作站用光纖組成一個局域網(wǎng)，這樣就達(dá)到了最佳的配置，即較好的實(shí)時性—所有數(shù)據(jù)刷新周期<1分鐘，同時設(shè)立的工作站不多，節(jié)省了費(fèi)用。
在以上的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行FIX32軟件組態(tài)，達(dá)到了能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所規(guī)定的性能指標(biāo)，具有下列功能：
（1）數(shù)據(jù)顯示，如累積流量，瞬時流量，差壓，壓力，溫度，密度等參數(shù)；
（2）歷史曲線追憶，1000點(diǎn)數(shù)據(jù)，保存時間3年，時間間隔為1分鐘；
（3）工藝流程圖顯示，可顯示動態(tài)棒圖、動態(tài)顏色、旋轉(zhuǎn)、左右上下位移等元素，通過組態(tài)可生成實(shí)際逼真的工藝流程圖，在此石化公司的計(jì)量網(wǎng)絡(luò)中，具有0.8MPa蒸汽管線圖、1.7MPa蒸汽管線圖、 3.5MPa蒸汽管線圖、甲醇管線圖、渣油管線圖等一系列能源物料圖；
（4）報表生成，可定時生成及打印報表，采用了EXCEL靈活的表格形式及WINDOWS下的DDE技術(shù)，準(zhǔn)確無誤的生成用戶所需要的報表；
（5）報警功能，參數(shù)超限時，可根據(jù)需要給出聲音或顏色提示；
（6）網(wǎng)絡(luò)功能，所有采集工作站均聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，其中任何一臺工作站均可以實(shí)時看到其他工作站采集的數(shù)據(jù)。
（7）SQL SERVER數(shù)據(jù)庫功能，存儲數(shù)據(jù)或供其它數(shù)據(jù)庫軟件共享。
2.5計(jì)量網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理層
該數(shù)據(jù)管理層包括：計(jì)量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器、值班室監(jiān)視計(jì)算機(jī)、工程師維護(hù)計(jì)算機(jī)，
現(xiàn)場數(shù)據(jù)工作站通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將數(shù)據(jù)與上層的數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)相聯(lián)系，從網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接出的有：計(jì)量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器、值班室監(jiān)視計(jì)算機(jī)、工程師維護(hù)計(jì)算機(jī)。
計(jì)量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)所有計(jì)量數(shù)據(jù)集中管理，同時負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳送到石化公司主干網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全公司共享，該服務(wù)器以Windows NT為平臺，Intellution公司的FIX WEBSERVER軟件為應(yīng)用平臺，將現(xiàn)場的采集數(shù)據(jù)實(shí)時送到石化公司主干網(wǎng)中，再根據(jù)需要，由主干網(wǎng)通過Internet實(shí)現(xiàn)對外授權(quán)發(fā)布。
工程師維護(hù)計(jì)算機(jī)的作用是：（1）負(fù)責(zé)監(jiān)視所有現(xiàn)場的流量儀表運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。（2）監(jiān)視現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作站的運(yùn)行情況。（3）負(fù)責(zé)FIX軟件組態(tài)，當(dāng)需要改變現(xiàn)場儀表參數(shù)、工藝流程、新增現(xiàn)場儀表等情況時，均由此計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)實(shí)施。
值班室計(jì)算機(jī)是值班人員通過網(wǎng)絡(luò)日夜監(jiān)視現(xiàn)場的生產(chǎn)情況，保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
3 結(jié)束語
該能源計(jì)量系統(tǒng)自投用以來，運(yùn)行良好，給生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)量管理及儀表管理等帶來了極大的方便，有效地提高了勞動生產(chǎn)率，使石化企業(yè)的能源計(jì)量水平上了一個檔次，為企業(yè)節(jié)能增效作出了貢獻(xiàn),具有極大的推廣應(yīng)用前景。
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