計量網絡在石化企業中的應用

摘  要：論述了一種集工業現場智能流量儀表（傳感器、二次智能儀表、質量流量計等）、RS485通訊總線、計算機數據采集、企業局域網絡及Internet技術與一體的能源計量網絡及其在石化企業中的應用。
     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，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。實現的框圖見圖2。

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。