石化行業中的流量網絡問題
2014-10-14
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熱門課題，發展能源計量技術在石化企業中的應用具有重要的意義。現在的能源計量網絡最新技術已發展成以現場儀表、模塊、二次智能儀表為基礎，RS485總線、CAN總線或其他總線為依托，計算機數據采集上位機配以工控軟件，加上計算機網絡形成局部能源計量信息共享，最后通過Internet發布,達到遠程訪問的目的。我們開發的能源計量網絡是一個面向石化企業的，已在許多企業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，山東萊蕪鋼鐵總廠等企業，達到了節能降耗，提高了計量水平。
1 能源計量網絡系統構成
能源計量網絡系統由變送器、二次智能計量儀表、RS485總線、數據采集工作站、局域網和Internet組成。由變送器將現場的油品、蒸汽等物料的流量、壓力、溫度信號送至二次計量儀表，二次計量儀表通過RS485接口將信號通過總線送到數據采集工作站，同時采集工作站又接入網絡交換機，與企業主干網聯成一體，將此數據供各客戶端共享，且可以通過Internet對外遠程發布。下面以某石化公司能源計量網絡為例，介紹能源計量網絡的構成
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、質量流量計等一系列儀表，這些儀表構成整個系統的測量基礎。
2.2 二次計量儀表
在此能源計量網絡中，二次計量儀表采用了義烏市儀表有限公司的100多臺FC-98流量計算計、羅斯蒙特公司的質量流量計及部分質量流量計的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為總線的智能儀表，具有流量計算、溫壓全補償、各類數據顯示存儲，同時還具有RS485通訊接口及MODBUS通訊協議，為一種即投即用的產品，可靠性高。
特別值得一提的是羅斯蒙特RTF9712型質量流量計的聯網問題。RTF9712型質量流量計是采用其配套的二次儀表DRT來進行累加計算，該DRT是一種高精度二次智能儀表，具有RS232通訊接口，主要缺點是通訊協議中無儀表編號尋址，不具備MODBUS通訊協議，與上位機只能進行一對一的通訊。
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公司ICP-7188智能模塊，通過此模塊一方面將DRT的RS232接口轉換為RS485接口，同時對其進行C語言編程固化，完成通訊協議轉換。
2.3 RS485總線網絡
通訊總線網絡由：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通訊總線的距離最遠距離為1200米，而在實際現場中整個網絡布線的最遠距離達到了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。
而在實際構造網絡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，一般可架設一根與信號線平行的AVVP2x0.5的電纜線，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應分別接地，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 數據采集工作站及軟件
由RS485總線傳來的數據經過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-服務器和Internet /Intrant的自動化軟件產品。
（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時界面，簡單地開發系統。
（3）強大的實時過程功能，包含有：過程監視控制、報警和報警管理，歷史趨勢，統計過程控制，基于用戶的安全系統，方便的系統擴展，網絡等功能。
（4）其網絡化功能很容易實現現場實時數據共享，幫助各層次管理人員更快更好地作出決策。
在該能源計量網絡系統中，由于是能源計量網絡系統，要求的計量準確可靠，實時性好，為此我們設置了三個數據采集工作站，并行采集現場的100多個能源數據信號，同時為每個工作站配備了各一套300點的FIX32運行版軟件，然后將這三個工作站用光纖組成一個局域網，這樣就達到了最佳的配置，即較好的實時性—所有數據刷新周期<1分鐘，同時設立的工作站不多，節省了費用。
在以上的系統框架結構基礎上，進行FIX32軟件組態，達到了能源計量網絡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，瞬時流量，差壓，壓力，溫度，密度等參數；
（2）歷史曲線追憶，1000點數據，保存時間3年，時間間隔為1分鐘；
（3）工藝流程圖顯示，可顯示動態棒圖、動態顏色、旋轉、左右上下位移等元素，通過組態可生成實際逼真的工藝流程圖，在此石化公司的計量網絡中，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，準確無誤的生成用戶所需要的報表；
（5）報警功能，參數超限時，可根據需要給出聲音或顏色提示；
（6）網絡功能，所有采集工作站均聯成網絡，其中任何一臺工作站均可以實時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計量網絡系統數據管理層
該數據管理層包括：計量網絡數據服務器、值班室監視計算機、工程師維護計算機，
現場數據工作站通過網絡交換機將數據與上層的數據管理計算機相聯系，從網絡交換機接出的有：計量網絡數據服務器、值班室監視計算機、工程師維護計算機。
計量網絡數據服務器實現所有計量數據集中管理，同時負責將數據傳送到石化公司主干網中，實現數據全公司共享，該服務器以Windows NT為平臺，Intellution公司的FIX WEBSERVER軟件為應用平臺，將現場的采集數據實時送到石化公司主干網中，再根據需要，由主干網通過Internet實現對外授權發布。
工程師維護計算機的作用是：（1）負責監視所有現場的流量儀表運行情況，發現問題及時解決。（2）監視現場數據采集工作站的運行情況。（3）負責FIX軟件組態，當需要改變現場儀表參數、工藝流程、新增現場儀表等情況時，均由此計算機負責實施。
值班室計算機是值班人員通過網絡日夜監視現場的生產情況，保證生產的正常運行。
3 結束語
該能源計量系統自投用以來，運行良好，給生產調度、計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率，使石化企業的能源計量水平上了一個檔次，為企業節能增效作出了貢獻,具有極大的推廣應用前景。
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