能源计量网络系统在石化企业中的应用
供稿：GE 自动化&控制
- 关键词：编码器,电机,流量计,modbus
能源计量网络系统在石化企业中的应用
Application of the energy measure network system in petrochemistry enterprise
摘 要：论述了一种集工业现场智能流量仪表（传感器、二次智能仪表、质量流量计等）、RS485通讯总线、计算机数据采集、企业局域网络及Internet技术与一体的能源计量网络及其在石化企业中的应用。
关键词：能源计量网络系统;RS485;FIX软件;MODBUS协议；
中图分类号：TP274
文献标识码：A
Abstract:Introduce a energy measure network system which include the industry field intelligence flow meter(sensor、second intelligence meter、mass flow meter etc)、RS485 communication bus、computer data acquisition、enterprise intranet and internet technology, and application in petrochemistry enterprise.
Key words: the energy measure network system;RS485; FIX software; MODBUS protocol.
在世界各国普遍感到能源危机的前提下，节能降耗又成为一个热门课题，发展能源计量技术在石化企业中的应用具有重要的意义。现在的能源计量网络最新技术已发展成以现场仪表、模块、二次智能仪表为基础，RS485总线、CAN总线或其他总线为依托，计算机数据采集上位机配以工控软件，加上计算机网络形成局部能源计量信息共享，最后通过Internet发布,达到远程访问的目的。我们开发的能源计量网络是一个面向石化企业的，已在许多企业中得到广泛使用的能源计量系统，如天津石化公司、大港油田、天津一石化，山东莱芜钢铁总厂等企业，达到了节能降耗，提高了计量水平。
1能源计量网络系统构成
能源计量网络系统由变送器、二次智能计量仪表、RS485总线、数据采集工作站、局域网和Internet组成。由变送器将现场的油品、蒸汽等物料的流量、压力、温度信号送至二次计量仪表，二次计量仪表通过RS485接口将信号通过总线送到数据采集工作站，同时采集工作站又接入网络交换机，与企业主干网联成一体，将此数据供各客户端共享，且可以通过Internet对外远程发布。下面以某石化公司能源计量网络为例，介绍能源计量网络的构成，如下图1：
图1 能源计量网络框图
2 各部分功能介绍
2.1 变送器
包括：差压流量变送器、涡街流量变送器、压力变送器、温度变送器、质量流量计等一系列仪表，这些仪表构成整个系统的测量基础。
2.2 二次计量仪表
在此能源计量网络中，二次计量仪表采用了义乌市仪表有限公司的100多台FC-98流量计算计、罗斯蒙特公司的质量流量计及部分质量流量计的DRT（智能显示仪表），如图中的长丝站、科研所、房管处、热电站、化工站、涤纶站、空分站、炼油厂、乙烯、化工站DRT均为二次智能仪表或质量流量计。
FC98仪表是一种以单片机为核心的，内部采用了I2C为总线的智能仪表，具有流量计算、温压全补偿、各类数据显示存储，同时还具有RS485通讯接口及MODBUS通讯协议，为一种即投即用的产品，可靠性高。
特别值得一提的是罗斯蒙特RTF9712型质量流量计的联网问题。RTF9712型质量流量计是采用其配套的二次仪表DRT来进行累加计算，该DRT是一种高精度二次智能仪表，具有RS232通讯接口，主要缺点是通讯协议中无仪表编号寻址，不具备MODBUS通讯协议，与上位机只能进行一对一的通讯。
为解决这个问题，我们采用了在DRT通讯口后面增加一个台湾威达公司ICP-7188智能模块，通过此模块一方面将DRT的RS232接口转换为RS485接口，同时对其进行C语言编程固化，完成通讯协议转换。实现的框图见图2。
图2 RTF9712质量流量计联网示意图
2.3 RS485总线网络
通讯总线网络由：RS232/485转换器、RS485中继器和通讯电缆。
RS232/RS485转换器采用了台湾威达公司的I-7520，是一种光电隔离、外置的模块，功能为将PC机的RS232口转换为RS485口。
由于RS485通讯总线的距离最远距离为1200米，而在实际现场中整个网络布线的最远距离达到了10公里，因此必须考虑采用中继器。在此10公里的电缆上，我们布置了9只I-7520中继器模块。
而在实际构造网络时还要解决的一个问题是中继器的供电问题，中继器一般采用直流24v供电，如需要多个中继器，一般可架设一根与信号线平行的AVVP2x0.5的电缆线，分割成2-3段由独立的直流24v供电，与此相对应的信号屏蔽线应分别接地，一方面解决了供电问题，另一方面又解决了隔离问题。
RS485总线采用AVVP2x0.5多芯屏蔽双绞信号线。
为增加传输可靠性，减少误码率，采用了9600波特率。
2.4 数据采集工作站及软件
由RS485总线传来的数据经过RS485/RS232转换后，输入到计算机，此计算机采用工控机，配备了在国际上久负盛名的工控软件--美国Intellution公司的工业自动化软件FIX32。
之所以采用FIX32软件，原因在于：
（1）FIX 软件是一套全集成，开放式的，真正基于组件的、支持客户-服务器和Internet /Intrant的自动化软件产品。
（2）FIX32软件包含了大量图形工具，使用户能够快速直观建立面向过程的实时界面，简单地开发系统。
（3）强大的实时过程功能，包含有：过程监视控制、报警和报警管理，历史趋势，统计过程控制，基于用户的安全系统，方便的系统扩展，网络等功能。
（4）其网络化功能很容易实现现场实时数据共享，帮助各层次管理人员更快更好地作出决策。
在该能源计量网络系统中，由于是能源计量网络系统，要求的计量准确可靠，实时性好，为此我们设置了三个数据采集工作站，并行采集现场的100多个能源数据信号，同时为每个工作站配备了各一套300点的FIX32运行版软件，然后将这三个工作站用光纤组成一个局域网（见图1），这样就达到了最佳的配置，即较好的实时性—所有数据刷新周期<1分钟，同时设立的工作站不多，节省了费用。
在以上的系统框架结构基础上，进行FIX32软件组态，达到了能源计量网络系统所规定的性能指标，具有下列功能：
（1）数据显示，如累积流量，瞬时流量，差压，压力，温度，密度等参数；
（2）历史曲线追忆，1000点数据，保存时间3年，时间间隔为1分钟；
（3）工艺流程图显示，可显示动态棒图、动态颜色、旋转、左右上下位移等元素，通过组态可生成实际逼真的工艺流程图，在此石化公司的计量网络中，具有0.8MPa蒸汽管线图、1.7MPa蒸汽管线图、 3.5MPa蒸汽管线图、甲醇管线图、渣油管线图等一系列能源物料图；
（4）报表生成，可定时生成及打印报表，采用了EXCEL灵活的表格形式及WINDOWS下的DDE技术，准确无误的生成用户所需要的报表；
（5）报警功能，参数超限时，可根据需要给出声音或颜色提示；
（6）网络功能，所有采集工作站均联成网络，其中任何一台工作站均可以实时看到其他工作站采集的数据。
（7）SQL SERVER数据库功能，存储数据或供其它数据库软件共享。
2.5计量网络系统数据管理层
该数据管理层包括：计量网络数据服务器、值班室监视计算机、工程师维护计算机，见图3
图3 计量网络数据管理层框图
现场数据工作站通过网络交换机将数据与上层的数据管理计算机相联系，从网络交换机接出的有：计量网络数据服务器、值班室监视计算机、工程师维护计算机，见图3。
计量网络数据服务器实现所有计量数据集中管理，同时负责将数据传送到石化公司主干网中，实现数据全公司共享，该服务器以Windows NT为平台，Intellution公司的FIX WEBSERVER软件为应用平台，将现场的采集数据实时送到石化公司主干网中，再根据需要，由主干网通过Internet实现对外授权发布。
工程师维护计算机的作用是：（1）负责监视所有现场的流量仪表运行情况，发现问题及时解决。（2）监视现场数据采集工作站的运行情况。（3）负责FIX软件组态，当需要改变现场仪表参数、工艺流程、新增现场仪表等情况时，均由此计算机负责实施。
值班室计算机是值班人员通过网络日夜监视现场的生产情况，保证生产的正常运行。
3 结束语
该能源计量系统自2000年在此石化公司投用以来，运行良好，给生产调度、计量管理及仪表管理等带来了极大的方便，有效地提高了劳动生产率，使石化企业的能源计量水平上了一个档次，为企业节能增效作出了贡献,具有极大的推广应用前景。
参考文献
1邱公伟等.实时控制与智能仪表多微机系统的通信技术，清华大学出版社，1996.
2 《Intellution FIX 软件简介》，美国：美国Intellution公司，1998.7.
3 《7188 Series USER’S MANUAL》,台湾：台湾威达公司，1998.
作者简介
孙向东，男，1969年9月出生，单位：浙江省义乌市仪表有限公司，1991年毕业于武汉工学院应用电子专业，现职称为工程师，从92年开始专门从事智能流量仪表的研究开发，已开发出的产品有：国家级新产品FC-98流量计算机、浙江省高新技术产品--微功耗智能涡街流量仪表、浙江省高新技术产品--智能电磁流量计、铁路油罐收发油自动控制系统、流量计算显示仪等产品。
通讯地址：
地址：浙江省义乌市胜利二区1幢2单元301
邮编： 322000
电话：13506892786 ，0579-5312052 ，5430392转203，
姓名： 孙 向 东
电子邮件：sunxd@public,ywptt,zj,cn