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创想联合工业计算机流量计量及管理系统方案

供稿:北京创想联合科技有限公司 2007/9/12 10:08:00

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[系统概述]
石油炼厂及石油化工企业的原料和产品大部分都是气体和液体,其计量类别都归属于流量计量。大部分企业都建立了较完善的流量计量系统,一般是以各种标准气液计量仪表作为计量装置。但不少企业的计量数据采集,以及统计汇总仍处于人工处理状态,大体可以分为两种形式,一种是由人工定时到各个计量仪表安装地点抄记计量数据,然后进统计汇总,另一种是建立了集中式计量管理中心,将二次仪表集中安装在计量管理中心,一次仪表信号通过电缆集中到计量管理中心同二次仪表相连,由人工定时读取二次仪表计量数据,然后进行统计汇总。这两种方法都存在费时费力,容易造成人为数据错误的缺点,特别是前一种方法,由于大部分石油炼厂和石油化工企业的生产装置较多,其生产厂区规模大,装置分散,距离远,现场生产数据采集的工作量大。另外,目前企业在市场经济规律的环境下,要求能够快速及时的信息综合,并以此做正确的生产经营决策,企业信息网(lntranet)的建设日显重要,而生产数据的自动采集及汇总上网,是企业信息网建设中最基础和最重要的部分之一。因此,石油炼厂及石油化工企业实现计量数据自动采集与管理,也是实现企业现代化管理所需要的。
[系统设计]
  1.计算机数据自动采集的实现及系统构成
  目前,石油化工生产企业内原料、产品以及其它生产控制参量的计量大部分是使用标准常规仪表,一般情况下,一次仪表输出信号为标准的4-20mA或1-5V模拟电信号,或者是标准的脉冲信号。一次仪表的输出信号可以经调理后使用计算机构成自动采集控制系统。其中,如果是模拟信号,要经过A/D转换后变为数字信号,而脉冲信号经整型后可直接使用。所使用的计算机系统可以用单片机构成,也可以使用工控机构成。工控机在系统构成简单、性能稳定、可采集的路数多、编程容易等方面,具有明显的优势。数据采集计算机要对输入信号进行实时采集,为保证数据计量的精度,要求足够高的采样频率,当输入数据路数较多时,没有时间同时完成数据计算和管理的任务。因此,数据采集与管理系统一般选用上下位机的结构,上位机负责数据采集及转换计算等任务,下位机负责计算、汇总统计、形成报表、显示打印以及将计量数据送往企业计算机网络等任务。上下位机采用通讯的方式传送数据,一般使用RS-232串行口由上位机将采集的数据传向下位机。实现这种方法时,必须将需要采集的一次表信号首先集中到数据采集计算机,即上位机。一种可行方法是将一次仪表信号通过屏蔽电缆集中到计量管理中心,在计量管理中心安置上位机和下位机。对于已经建立起计量管理中心的企业,只需用计算机数据采集系统替换下二次计量仪表。按照以上技术方案,我们为抚顺石油二厂建立和实现了流量计量计算机管理系统,系统由上下位机构成,用于抚顺石油二厂全厂原料和成品油的计量。系统上位机负责对一次表数据进行累积和传送,下位机负责数据处理,上下位机各使用一台工控机。由于该厂的一次仪表输出信号都是脉冲信号,信号经放大整形处理后接入PCL-782光电隔离板,然后送入PCL-836计数器板,上位机定时从计数器中取累积数据,并将数据传送到下位机进行计算统计。整个系统可对120路流量进行计量,能够对全厂原料和成品油以分钟流量收率、班小时量、班量收率、日量收率、旬量收率、月量收率等形式进行报表显示和打印。系统的组成框图如图1所示。
  系统体系结构
  


  图示中的PCL-836计数器板在实际系统中直接插在上位机的母板上。系统的上位机除负责采集数据并送往下位机外,在下位机因某种原因不能接受数据时,还可以将采集的数据暂时存储于本机中,直到上位机恢复正常工作。
  2.计算机计量数据管理系统软件设计
  计量数据管理系统完善的功能实现,良好的容错能力,友好的界面及易操作性,都要靠软件设计实现。根据目前企业生产数据的管理方式,计量数据管理系统应该完成包括:
  ●数据采集及通讯;
  ●数据计算统计;
  ●报表形成及显示,包括分、时、班、日、旬、月报表;
  ●报表打印;
  ●计量回路最大最小流量设置;
  ●各计量回路仪表系数、管道比重等常数设置;
  ●数据修改后记录备查;
  ●异常状态报警;
  ●数据备份,数据恢复等基本功能。
  为了使系统高效可靠地工作,数据采集及通讯一般选用某种高级编程语言为好,而其它功能的实现选用某种数据库语言更方便。我们在编程时分别选用了C语言和FOX-PRO。除完成以上基本功能外,一个功能完善的系统还需要一些附加功能,包括设置各报表是否定时自动打印、许量回路序号修改、修改系统标准时间日期、许量公式及常数修正、机器时钟偏差自动调整、工艺流程图绘制显示、趋势曲线绘制显示、仪表模拟等。另外,在生产实际中,可能需要添加或删除生产装置或产品类别,因此,系统还应具有添加或删除生产装置或产品类别以及添加或删除计量回路的功能,这种自适应式的工作方式,是当前先进计算机工业控制管理系统的突出优点。我们按照组态的方式实现了生产装置或产品类别以及计量回路的自由添减,从而大大提高了系统的灵活性,减少了系统维护运行的工作量和费用。
[系统评价]
  在这个案例中的上位机和下位机都使用到了Witech的产品,这样保证了系统工作稳定可靠,系统功能完善。做到了全厂计量数据实时采集、许算和统计,集中管理,大大提高了数据处理的及时性、准确性,提高了工作效率和管理水平,为企业及时了解生产情况和运行状态,以此做出正确的生产经营决策提供了可靠基础。
  在本案例中使用到Witech的产品
  工控机箱、工控电源、工控板卡、数据采集模块、工业键盘、LCD显示

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