計量網(wǎng)絡(luò )在石化企業(yè)中的應用

     在世界各國普遍感到能源危機的前提下，節能降耗又成為一個(gè)熱門(mén)課題，發(fā)展能源計量技術(shù)在石化企業(yè)中的應用具有重要的意義�，F在的能源計量網(wǎng)絡(luò )最新技術(shù)已發(fā)展成以現場(chǎng)儀表、模塊、二次智能儀表為基礎，RS485總線(xiàn)、CAN總線(xiàn)或其他總線(xiàn)為依托，計算機數據采集上位機配以工控軟件，加上計算機網(wǎng)絡(luò )形成局部能源計量信息共享，最后通過(guò)Internet發(fā)布,達到遠程訪(fǎng)問(wèn)的目的。我們開(kāi)發(fā)的能源計量網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)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量系統，如天津石化公司、大港油田、天津一石化，山東萊蕪鋼鐵總廠(chǎng)等企業(yè)，達到了節能降耗，提高了計量水平。
1 能源計量網(wǎng)絡(luò )系統構成
    能源計量網(wǎng)絡(luò )系統由變送器、二次智能計量?jì)x表、RS485總線(xiàn)、數據采集工作站、局域網(wǎng)和Internet組成。由變送器將現場(chǎng)的油品、蒸汽等物料的流量、壓力、溫度信號送至二次計量?jì)x表，二次計量?jì)x表通過(guò)RS485接口將信號通過(guò)總線(xiàn)送到數據采集工作站，同時(shí)采集工作站又接入網(wǎng)絡(luò )交換機，與企業(yè)主干網(wǎng)聯(lián)成一體，將此數據供各客戶(hù)端共享，且可以通過(guò)Internet對外遠程發(fā)布。下面以某石化公司能源計量網(wǎng)絡(luò )為例，介紹能源計量網(wǎng)絡(luò )的構成，如下圖1：

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)量流量計等一系列儀表，這些儀表構成整個(gè)系統的測量基礎。
2.2 二次計量?jì)x表
    在此能源計量網(wǎng)絡(luò )中，二次計量?jì)x表采用了義烏市儀表有限公司的100多臺FC-98流量計算計、羅斯蒙特公司的質(zhì)量流量計及部分質(zhì)量流量計的DRT（智能顯示儀表），如圖中的長(cháng)絲站、科研所、房管處、熱電站、化工站、滌綸站、空分站、煉油廠(chǎng)、乙烯、化工站DRT均為二次智能儀表或質(zhì)量流量計。
    FC98儀表是一種以單片機為核心的，內部采用了I2C為總線(xiàn)的智能儀表，具有流量計算、溫壓全補償、各類(lèi)數據顯示存儲，同時(shí)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)量流量計的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題。RTF9712型質(zhì)量流量計是采用其配套的二次儀表DRT來(lái)進(jìn)行累加計算，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(wú)儀表編號尋址，不具備MODBUS通訊協(xié)議，與上位機只能進(jìn)行一對一的通訊。
為解決這個(gè)問(wèn)題，我們采用了在DRT通訊口后面增加一個(gè)臺灣威達公司ICP-7188智能模塊，通過(guò)此模塊一方面將DRT的RS232接口轉換為RS485接口，同時(shí)對其進(jìn)行C語(yǔ)言編程固化，完成通訊協(xié)議轉換。實(shí)現的框圖見(jiàn)圖2。

2.3  RS485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )
通訊總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )由：RS232/485轉換器、RS485中繼器和通訊電纜。
RS232/RS485轉換器采用了臺灣威達公司的I-7520，是一種光電隔離、外置的模塊，功能為將PC機的RS232口轉換為RS485口。
由于RS485通訊總線(xiàn)的距離最遠距離為1200米，而在實(shí)際現場(chǎng)中整個(gè)網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)的最遠距離達到了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)際構造網(wǎng)絡(luò )時(shí)還要解決的一個(gè)問(wèn)題是中繼器的供電問(wèn)題，中繼器一般采用直流24v供電，如需要多個(gè)中繼器，一般可架設一根與信號線(xiàn)平行的AVVP2x0.5的電纜線(xiàn)，分割成2-3段由獨立的直流24v供電，與此相對應的信號屏蔽線(xiàn)應分別接地，一方面解決了供電問(wèn)題，另一方面又解決了隔離問(wèn)題。
RS485總線(xiàn)采用AVVP2x0.5多芯屏蔽雙絞信號線(xiàn)。
為增加傳輸可靠性，減少誤碼率，采用了9600波特率。
2.4 數據采集工作站及軟件
由RS485總線(xiàn)傳來(lái)的數據經(jīng)過(guò)RS485/RS232轉換后，輸入到計算機，此計算機采用工控機，配備了在國際上久負盛名的工控軟件--美國Intellution公司的工業(yè)自動(dòng)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(kāi)放式的，真正基于組件的、支持客戶(hù)-服務(wù)器和Internet /Intrant的自動(dòng)化軟件產(chǎn)品。
（2）FIX32軟件包含了大量圖形工具，使用戶(hù)能夠快速直觀(guān)建立面向過(guò)程的實(shí)時(shí)界面，簡(jiǎn)單地開(kāi)發(fā)系統。
（3）強大的實(shí)時(shí)過(guò)程功能，包含有：過(guò)程監視控制、報警和報警管理，歷史趨勢，統計過(guò)程控制，基于用戶(hù)的安全系統，方便的系統擴展，網(wǎng)絡(luò )等功能。
（4）其網(wǎng)絡(luò )化功能很容易實(shí)現現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據共享，幫助各層次管理人員更快更好地作出決策。
在該能源計量網(wǎng)絡(luò )系統中，由于是能源計量網(wǎng)絡(luò )系統，要求的計量準確可靠，實(shí)時(shí)性好，為此我們設置了三個(gè)數據采集工作站，并行采集現場(chǎng)的100多個(gè)能源數據信號，同時(shí)為每個(gè)工作站配備了各一套300點(diǎn)的FIX32運行版軟件，然后將這三個(gè)工作站用光纖組成一個(gè)局域網(wǎng)（見(jiàn)圖1），這樣就達到了最佳的配置，即較好的實(shí)時(shí)性—所有數據刷新周期<1分鐘，同時(shí)設立的工作站不多，節省了費用。
在以上的系統框架結構基礎上，進(jìn)行FIX32軟件組態(tài)，達到了能源計量網(wǎng)絡(luò )系統所規定的性能指標，具有下列功能：
（1）數據顯示，如累積流量，瞬時(shí)流量，差壓，壓力，溫度，密度等參數；
（2）歷史曲線(xiàn)追憶，1000點(diǎn)數據，保存時(shí)間3年，時(shí)間間隔為1分鐘；
（3）工藝流程圖顯示，可顯示動(dòng)態(tài)棒圖、動(dòng)態(tài)顏色、旋轉、左右上下位移等元素，通過(guò)組態(tài)可生成實(shí)際逼真的工藝流程圖，在此石化公司的計量網(wǎng)絡(luò )中，具有0.8MPa蒸汽管線(xiàn)圖、1.7MPa蒸汽管線(xiàn)圖、 3.5MPa蒸汽管線(xiàn)圖、甲醇管線(xiàn)圖、渣油管線(xiàn)圖等一系列能源物料圖；

（4）報表生成，可定時(shí)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)，準確無(wú)誤的生成用戶(hù)所需要的報表；
（5）報警功能，參數超限時(shí)，可根據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(shí)看到其他工作站采集的數據。
（7）SQL SERVER數據庫功能，存儲數據或供其它數據庫軟件共享。
2.5計量網(wǎng)絡(luò )系統數據管理層
該數據管理層包括：計量網(wǎng)絡(luò )數據服務(wù)器、值班室監視計算機、工程師維護計算機，見(jiàn)圖3
現場(chǎng)數據工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機將數據與上層的數據管理計算機相聯(lián)系，從網(wǎng)絡(luò )交換機接出的有：計量網(wǎng)絡(luò )數據服務(wù)器、值班室監視計算機、工程師維護計算機，見(jiàn)圖3。
計量網(wǎng)絡(luò )數據服務(wù)器實(shí)現所有計量數據集中管理，同時(shí)負責將數據傳送到石化公司主干網(wǎng)中，實(shí)現數據全公司共享，該服務(wù)器以Windows NT為平臺，Intellution公司的FIX WEBSERVER軟件為應用平臺，將現場(chǎng)的采集數據實(shí)時(shí)送到石化公司主干網(wǎng)中，再根據需要，由主干網(wǎng)通過(guò)Internet實(shí)現對外授權發(fā)布。
工程師維護計算機的作用是：（1）負責監視所有現場(chǎng)的流量?jì)x表運行情況，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)解決。（2）監視現場(chǎng)數據采集工作站的運行情況。（3）負責FIX軟件組態(tài)，當需要改變現場(chǎng)儀表參數、工藝流程、新增現場(chǎng)儀表等情況時(shí)，均由此計算機負責實(shí)施。
值班室計算機是值班人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò )日夜監視現場(chǎng)的生產(chǎn)情況，保證生產(chǎn)的正常運行。
3  結束語(yǔ)
該能源計量系統自2000年在此石化公司投用以來(lái)，運行良好，給生產(chǎn)調度、計量管理及儀表管理等帶來(lái)了極大的方便，有效地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，使石化企業(yè)的能源計量水平上了一個(gè)檔次，為企業(yè)節能增效作出了貢獻,具有極大的推廣應用前景。