張慶峰

摘 要：化工裝置是化工企業(yè)生產(chǎn)過程中比較重要的組成部分，而傳統(tǒng)的儀表數(shù)據(jù)采集主要是采用手工錄入的方式，而且計量儀表輸出協(xié)議不統(tǒng)一，從而增加了數(shù)據(jù)采集的難度，影響化工裝置的運行效率。為了使上述問題得到有效的改善，可以引入計量儀表數(shù)據(jù)自動采集技術，其不僅可以實現(xiàn)對差異通訊協(xié)議的標準化轉換，而且還能夠有效采集化工裝置運行參數(shù)，以確?；ぱb置的高效管理和運營。

關鍵詞：化工裝置；計量儀表數(shù)據(jù)自動采集；優(yōu)化應用效果

隨著我國科學技術的發(fā)展，有效的推動了各行各業(yè)的發(fā)展，而且在化工企業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中綜合統(tǒng)計、ERP等信息系統(tǒng)起到了很好的應用效果。實際上，化工裝置運行階段所產(chǎn)生的基礎數(shù)據(jù)基本上是借助計量儀表來收集的，數(shù)據(jù)的真實性、完整性和可靠性將會對化工行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生決定性的影響，為了確保數(shù)據(jù)的可靠性，引入了計量儀表數(shù)據(jù)自動采集技術，其能夠實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動采集和輸送，從而有效提高化工裝置的運行效率。

1 化工裝置儀表數(shù)據(jù)采集中所存在的問題

1.1 手工錄入方式問題

人工錄入是化工裝置儀表數(shù)據(jù)采集過程中比較傳統(tǒng)的方式，但是極易受到人為因素的影響，從而導致數(shù)據(jù)的真實性、可靠性受到一定的影響。

1.2 計量儀表輸出協(xié)議不統(tǒng)一

目前，我國化工裝置儀表數(shù)據(jù)輸出類型常見的包括四大類：（1）帶電流輸出和RS485輸出的計量儀表；（2）帶HART協(xié)議輸出的計量儀表；（3）無通訊協(xié)議但有4-20mA電流輸出的計量儀表；（4）無通訊功能但以脈沖輸出的計量儀表。通過相關調查與統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在進行化工裝置數(shù)據(jù)采集時，如果選擇常規(guī)采集方式，并通過不同接口方式來有效連接采集設備，這樣一來往往需要開發(fā)與之相對應的接口驅動，但是由于計量儀表輸出協(xié)議不統(tǒng)一，從而增加了驅動軟件編制和接口改造的工作量和難度。

2 計量儀表數(shù)據(jù)自動采集器設計

2.1 數(shù)據(jù)采集接口設計

在計量儀表數(shù)據(jù)自動采集器中，一般會選擇MODBUS-RTU協(xié)議作為接口軟件的協(xié)議標準，這樣不僅能夠完成對底層智能設備數(shù)據(jù)的有效采集，而且還可以對所有數(shù)據(jù)進行科學化、系統(tǒng)化、規(guī)范化處理，并通過直接映射的方式存在到組態(tài)文件所要求的存儲空間中。數(shù)據(jù)采集接口軟件可以為數(shù)據(jù)采集服務器提供MODBUS TCP/IP服務，這樣一來當數(shù)據(jù)服務器發(fā)出數(shù)據(jù)請求后，就能夠根據(jù)MODBUS—TCP協(xié)議來確保接口軟件可以把映射空間所存儲的數(shù)據(jù)運送到數(shù)據(jù)采集服務器，以提高數(shù)據(jù)的使用效率。

2.2 采集底層設備的數(shù)據(jù)信息

按照組態(tài)文件所采用的掃描策略，接口軟件可以通過MODBUS—RTU協(xié)議來對底層設備進行輪詢訪問，并根據(jù)組態(tài)功能來對數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，隨后按照組態(tài)文件的相關規(guī)范和標準來把所得到的標準數(shù)據(jù)存儲起來。實際上，底層數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)流，通過計量儀表數(shù)據(jù)自動采集器對其進行采集后，還需要按照相關規(guī)范和表轉來對其進行處理，處理過程中選擇配置文件規(guī)定的函數(shù)，從而有效提高數(shù)據(jù)的處理效果。

2.3 數(shù)據(jù)緩沖

通常情況下，接口軟件可以對近3d的歷史數(shù)據(jù)進行保存，并將其提供給客戶端及訪問接口應用。同時，接口軟件還可以對上行網(wǎng)絡的連接狀態(tài)進行有效的識別。如果遇到上行網(wǎng)絡故障或斷開的情況，可以對未傳送的數(shù)據(jù)進行有效的緩存，而且能夠將數(shù)據(jù)刷新周期控制在60S以內。緩存數(shù)據(jù)的多少一般是根據(jù)存儲空間的存儲容量上限來決定的。接口軟件一般能夠完成對靜態(tài)數(shù)據(jù)文件的有效識別，而且還可以對有效響應遠程服務器所產(chǎn)生的靜態(tài)數(shù)據(jù)請求，最后可以將靜態(tài)數(shù)據(jù)直接傳輸給數(shù)據(jù)服務器。

2.4 采集數(shù)據(jù)上傳

通常情況下，如果遠程數(shù)據(jù)采集服務器的MODBUS TCP/IP協(xié)議請求得到數(shù)據(jù)采集器響應后，就會根據(jù)提前制定好的協(xié)議規(guī)范和標準，來將映射空間的數(shù)據(jù)發(fā)送至主機系統(tǒng)，并根據(jù)MODBUS TCP/IP協(xié)議來上傳計量儀表采集的數(shù)據(jù)。

3 計量儀表數(shù)據(jù)自動采集器的優(yōu)化改造

3.1 構建新型數(shù)據(jù)采集結構

在化工裝置數(shù)據(jù)采集時，要想有效解決工錄入的缺陷和不足，需要建設新型數(shù)據(jù)采集結構，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的自動采集。同時，新型數(shù)據(jù)采集結構不僅可以有效轉換通信協(xié)議標準，并達到統(tǒng)一的MODBUS協(xié)議，同時還能夠通過RS485總線來完成有限連接，借助上層數(shù)據(jù)采集設備來采集計量儀表數(shù)據(jù)，為后續(xù)的業(yè)務系統(tǒng)提供所需要的基礎數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)自動采集協(xié)議轉換

（1）電流輸出計量儀表協(xié)議和HART協(xié)議的轉換。當計量儀表符合HART協(xié)議時，通過配置 HART協(xié)議轉換器就能夠有效轉換協(xié)議。通過安全柵可以將儀表的4～20 mA輸出轉換為電流輸出，并實現(xiàn)對DCS/記錄儀的有效連接，同時也可以將數(shù)據(jù)輸送至流量累計儀中。（2）電流輸出和RS485接口計量儀表完成對數(shù)據(jù)的采集。如果計量儀表支持MODBUS協(xié)議和RS485接口，就能夠選擇屏蔽雙絞線電纜來將信號數(shù)據(jù)發(fā)送到RS485總線上。但是當接口非RS485串行接口時，則需要借助串行接口轉換器來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的有效轉換，并得到RS485接口所需要的數(shù)據(jù)。（3）無通訊協(xié)議但有電流輸出的計量儀表。如果不支持HART或不支持MODBUS通信協(xié)議，但是卻有4～20 mA輸出電流的計量儀表，此時可以借助流量累計儀來實現(xiàn)對累計量、瞬時量等數(shù)據(jù)采集任務，并通過網(wǎng)絡系統(tǒng)來完成對相關數(shù)據(jù)的有效傳輸與采集。

4 在化工裝置中計量儀表數(shù)據(jù)自動采集的優(yōu)化應用效果

（1）借助計量儀表數(shù)據(jù)自動采集技術能夠提高計量數(shù)據(jù)的實時性、全面性和準確性，不僅可以更好的了解和掌握企業(yè)當前的生產(chǎn)和運營情況，而且還可以為化工企業(yè)的未來發(fā)展提供參考和借鑒。（2）維護更加簡潔方便，并減少接口開發(fā)投入成本，能夠將不同類型輸出協(xié)議轉換為統(tǒng)一的協(xié)議標準，通過數(shù)據(jù)采集設備就能夠實現(xiàn)標準化編程和簡單組態(tài)；（3）減少儀表設備更換成本，減少抄表人員，控制成本。

5 結語

總之，計量儀表數(shù)據(jù)自動采集技術的應用，既能夠對人工抄表的勞動強度實現(xiàn)有效的控制，同時也可以完成對化工裝置數(shù)據(jù)的有效采集、傳遞和應用，同時還可以為化工裝置的運行提供準確、高效、穩(wěn)定的基礎數(shù)據(jù)源，為化工企業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]宋明成，宋濤.蘭州石化計量數(shù)據(jù)中心建設[J].甘肅科技，2016，12（18）：194-195.