概述： 計量數(shù)據(jù)和信息的管理是石化企業(yè)生產(chǎn)管理諸多環(huán)節(jié)當中，一個重要的組成部分，是企業(yè)實現(xiàn)技術(shù)和管理創(chuàng)新的重要基礎，是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證，同時也是節(jié)能降耗的重要手段。計量產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)，是石化企業(yè)進行優(yōu)化生產(chǎn)管理、實現(xiàn)物料平衡的基礎。 目前，石化企業(yè)的計量點大都是分散或孤立、自成一體的，并且計量數(shù)據(jù)的采集、處理、傳送、統(tǒng)計、發(fā)布、存檔等業(yè)務，仍然保持在手工或計算機單機簡單操作的模式之下, 這就造成數(shù)據(jù)采集困難、傳送困難、不及時，數(shù)據(jù)準確率低、不完整等問題。 要改善計量業(yè)務效率低下的現(xiàn)狀，為本企業(yè)提供及時、準確、全面、可信的數(shù)據(jù)，并且最終要實現(xiàn)計量業(yè)務管理、控制一體化，實現(xiàn)這一目標是石化企業(yè)提升計量業(yè)務水平的唯一選擇。 計量管理信息系統(tǒng)目標： 計量管理是整個生產(chǎn)管理的基礎，是實現(xiàn)全廠物料平衡的前提。計量信息管理系統(tǒng)的最終目的就是：對本企業(yè)主要計量單元提供及時、準確、可靠的計量數(shù)據(jù)；通過信息網(wǎng)絡提供完善的計量數(shù)據(jù)傳輸服務；對計量管理進行全方位的改造和提升。 系統(tǒng)目標具體包括： 實現(xiàn)對現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成 實現(xiàn)全廠計量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測 實現(xiàn)儀表狀態(tài)監(jiān)測 實現(xiàn)裝置物料平衡，整合物流數(shù)據(jù)，為決策提供依據(jù) 實現(xiàn)全廠能耗平衡 實現(xiàn)進出廠計量數(shù)據(jù)的集成、統(tǒng)計 實現(xiàn)全廠儲罐油品移動信息收集 計量器具的科學管理 為企業(yè)績效考核提供物耗和能耗依據(jù) 實現(xiàn)以上系統(tǒng)數(shù)據(jù)的公司范圍內(nèi)局域網(wǎng)上發(fā)布 計量信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖： [align=center] 計量管理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 系統(tǒng)構(gòu)成： 系統(tǒng)由硬件、軟件、網(wǎng)絡這三大部分構(gòu)成。 計量管理系統(tǒng)的核心由計量數(shù)據(jù)采集，實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、能耗計量、物料平衡、儲運（罐區(qū)、油品裝、卸車數(shù)據(jù)管理）、計量器具管理等軟件模塊組成。每一功能模塊都完成相應的計量業(yè)務功能。 硬件部分；應用在采集模塊方面，硬件可以采用數(shù)據(jù)采集板卡、PLC 或分布式采集模塊；從使用效果和經(jīng)濟角度分析以往做過的計量信息系統(tǒng)，計量數(shù)據(jù)采集一般很少需要配置控制輸出，如果采用PLC 采集，雖然效果、可靠性很好，但加上電纜等的費用使其平均單點采集的成本偏高，而板卡由于其局限性，也不太適合，而采用分布式采集模塊（泓格公司的7000 系列）比較適合。泓格公司的采集模塊在我以往做過的幾個工程中，使用簡單、可靠，采集效果比較理想，性價比較高。 采用泓格分布式采集模塊現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，再通過RS485 通訊傳輸，RS485在波特濾設置為1200 時，通訊距離可達1200M，在信號網(wǎng)絡中加裝中繼器模塊7510 還可以來延長數(shù)據(jù)通訊距離。在計量監(jiān)控室，現(xiàn)場數(shù)據(jù)信號通過泓格7520 模塊，將RS485 信號轉(zhuǎn)為RS232 信號電平。 在計量系統(tǒng)的各種采集信號中，采集信號中使用比較多的是4～20mA、1～5V 的模擬信號、頻率信號、串口數(shù)據(jù)通訊信號。模擬信號多為各種物位變送器和電量變送器輸出，頻率信號多為流量計輸出，DCS 等裝置和用于貿(mào)易結(jié)算高精度質(zhì)量流量計多輸出串口數(shù)據(jù)通訊信號。 采集4～20mA 的模擬信號，使用的是泓格公司的7017 模擬量輸入模塊，該模塊為16/12bit 分辨率，8 路差動輸入，測量類型有mV、V、mA 三種，也就是此模塊所測量的單位在電壓上可以是毫伏特、伏特，而在電流上是毫安。在采集測量計量現(xiàn)場變送器輸入的電壓信號時，模塊充許的電壓范圍有150mV、500mV、1V、5V 和10V 等5 個，可以按照實際情況的不同，選擇不一樣的測量范圍，以獲得最佳的測量精度。在采集測量電流信號時，模塊充許的電流范圍是200mA；這是一般最常見的TTL 標準中的規(guī)格。模塊取樣頻率（Sampling Rate）為每秒10 個讀數(shù)，帶寬（Bandwidth）是4Hz。模塊使用非常方便，全部設置都在廠家提供的驅(qū)動軟件中設置，模塊初始化，只需將模塊接線端子中＊INIT 端子和GND 接地端子連接在一起，模塊內(nèi)的設置就可以回到默認值。在現(xiàn)場使用的傳感器信號類型一般為模擬的電流信號形式居多，因為電壓信號輸出的傳感器，容易造成電壓信號衰減效應以及雜散電容效應，如此以來，將得不到正確的結(jié)果。 采集頻率信號使用泓格公司的7080 頻率/計數(shù)模塊，該模塊可以用來測量頻率或著計數(shù)，無論是測量頻率還是計數(shù)，都是針對脈沖類的信號進行的，提供兩個通道的脈沖輸入。有兩個32 位的獨立計數(shù)輸入，范圍4294967295，測量頻率范圍1～100 Hz，脈沖信號輸入邏輯0：+1V，1：+3.5～30V。因為計量現(xiàn)場干擾源為了避免噪聲的進入而造成采集數(shù)據(jù)錯誤，在硬件措施上，模塊提供2～65 毫秒的信號濾波功能，可以根據(jù)設置的頻率濾除不必要的信號，避開噪聲的干擾。模塊通訊參數(shù)、工作方式的設置和初始化的設置方法和模擬量模塊一樣方式。 串口通訊信號可由計算機的COM 口直接采集，或者由I-7188 單片機模塊采集，根據(jù)傳感器或裝置的通訊協(xié)議，在I-7188 單片機模塊編寫部分控制程序。實際上，用單片機模塊取代了一部計算機。 數(shù)據(jù)采集模塊具有“看門狗”功能，“看門狗”指模塊內(nèi)硬件復位電 路，當工作在惡劣或噪聲嚴重的環(huán)境中時，這個硬件電路將使模塊在受到干擾時，及時復位，保證模塊永遠不“死機”，提高可靠性。主“看門狗”指模塊內(nèi)軟件實現(xiàn)的看門狗，它主要防止網(wǎng)絡通訊出現(xiàn)問題或主機死機。當主看門狗溢出時，模塊將輸出已設定的“安全值”，這樣就可以保證控制對象不發(fā)生意外。保證系統(tǒng)更加可靠和安全。 將各個計量點的數(shù)據(jù)采集模塊統(tǒng)一掛在地址總線的網(wǎng)絡上，設置成不同的地址，通過RS458/RS232 通信轉(zhuǎn)換模塊，將采集的數(shù)據(jù)傳至計算機。計量監(jiān)控室內(nèi)，模塊和單機的接線連接方式和連接原理見下圖 [align=center] [/align] 軟件部分；軟件可以采用Visual Basic6.0 編寫，Visual Basic6.0 具有面向?qū)ο蟮脑O計方法，友好的用戶界面，尤其是簡單方便的串行通訊和實用性強等優(yōu)點，無需借用其他語言就可以開發(fā)出優(yōu)秀的控制系統(tǒng)通訊和數(shù)據(jù)管理軟件。 在編程前，可以先使用泓格公司開發(fā)的7000 UtilIty 軟件來設置模塊的地址、波特率、效驗碼等參數(shù)，這個軟件是專門用來檢測、設置、診斷分布式模塊的功能軟件，在一開始操作分布式模塊，使用該軟件比較方便。軟件界面見下圖。 在數(shù)據(jù)采集通訊方面，按照泓格公司提供的采集模塊的通訊格式，主要使用VB 提供的串行端口控制Mscomm 來為應用程序完成和采集模塊的串行通訊。該控件屏蔽了通信過程中的底層操作，程序員可以設置、監(jiān)視Mscomm 控件的屬性和事件，結(jié)合Timer 控件即可完成對串行口的初始化和數(shù)據(jù)的輸入輸出工作。因為模塊傳上來的數(shù)據(jù)都為字符串形式，要對Mscomm 控件中Mscomm.inputMode 的屬性設為0，即Mscomm.inputMode=0 。Timer 控件的Interval 屬性設為2000，Interval 返回或設置對Timer 控件的計時事件調(diào)用間的毫秒數(shù)。VB 的特點是事件驅(qū)動，定時器控件會定時觸發(fā)相應事件的驅(qū)動程序。Timer 控件的Enabled 屬性設置為“True”，打開Timer 控件。VB 將在Interval 時間到后自動訪問Timer_Timer 過程。編寫通信程序段的步驟歸納如下： 1） 引用Mscomm 控件，對象命名，設置COM 端口地址 2） 在窗體事件中令Mscomm 對象PortOpen 屬性為 True，打開串行通訊口。 3） 將命令字符串根據(jù)根據(jù)命令格式： （Leading（Address）（Command）（CHK）（cr）組合，使用Output 命令發(fā)送。 4） 延時一段時間， 模塊根據(jù)發(fā)送的地址命令返回響應格式： （Leading）（Address）（Data）（CHK）（cr） 5） 用Mscomm 對象的Input 屬性獲得執(zhí)行結(jié)果。 6） 根據(jù)模塊的通訊格式，取出有效數(shù)據(jù)。 7） 計算機根據(jù)不同的模塊地址，順序輪巡發(fā)出采集命令，正常情況下，模塊接收到含有自己地址的命令后，返回應答命令。完成一次數(shù)據(jù)傳送。軟件在數(shù)據(jù)采集方面，除了自動采集的數(shù)據(jù)外，還具手工錄入數(shù)據(jù)功能，以便實現(xiàn)部分不便數(shù)采儀表數(shù)據(jù)的錄入。 軟件具有實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和數(shù)據(jù)運算功能，通過采集或錄入的計量數(shù)據(jù)計算出實際的物流流量。顯示各能耗考核單位的能耗計量圖、各能耗儀表的瞬時量，彈出菜單顯示累計值、溫度、壓力、量程、管徑、瞬時量占量程范圍的百分比等信息讓用戶設置各裝置可能進出的物料名稱，每種物料可能的管線動態(tài)，每一種動態(tài)對應的儀表量計算公式。設置報警參數(shù)。將所需保存的數(shù)據(jù)或結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫，便于查詢和調(diào)用計量數(shù)據(jù)?？梢栽O置的權(quán)限查看每天5:30、13:30、21:30 的計量儀表數(shù)據(jù)，包括油品、表號、密度、溫度、含水，前班儀表讀數(shù)、當班儀表讀數(shù)、原始累計量、并自動算出各班的累計量，查看對應罐變化動態(tài)生產(chǎn)信息及變化量。軟件可以對裝置物料的實時質(zhì)量進行校正修改后，自動計算收率、輕收、總液收、總收等指標。用戶可自定義公式計算輕收、總液收、總收，部分裝置只計算總收。數(shù)據(jù)未實現(xiàn)自動采集的要有錄入功能。 平衡后的數(shù)據(jù)形成報表，可以以Excel 形式導出。 下圖為儲運（罐區(qū)、油品裝、卸車數(shù)據(jù)管理）軟件模塊中儲罐液位液位、容積計量的監(jiān)視界面 同時，軟件從信息系統(tǒng)平臺的角度，統(tǒng)一規(guī)范定義了程序命名、數(shù)據(jù)格式、表字段等，并提供數(shù)據(jù)接口模型，便于系統(tǒng)間調(diào)用數(shù)據(jù)，也便于用戶根據(jù)需要進行系統(tǒng)組合和系統(tǒng)擴展。這樣便提高了系統(tǒng)的可組態(tài)性和靈活性，為面向過程的信息集成打下基礎。 充分分析本企業(yè)管理的實際情況和需要，在軟件中，設計了能耗平衡、裝置物料平衡、進出廠業(yè)務管理、數(shù)據(jù)分析、以及輔助車間成本管理等功能。從而使軟件技術(shù)真正與生產(chǎn)結(jié)合，最大化地服務于生產(chǎn)。 系統(tǒng)軟件可以采用現(xiàn)在普遍使用的組態(tài)軟件來做，如國產(chǎn)的優(yōu)秀組態(tài)軟件“組態(tài)王6.5”或國際知名的美國INTELLUTION 的iFIX3.5 等組態(tài)軟件。使用組態(tài)軟件的最大優(yōu)點是不用自己編寫模塊采集通訊程序，組態(tài)畫面美觀，網(wǎng)絡配置簡單，缺點是在大批量的計量數(shù)據(jù)運算和報表形式上略顯不足。VB 正好和組態(tài)軟件相反，在計算上具有優(yōu)勢。具體選用哪種軟件方式，還得結(jié)合本企業(yè)的實際情況加以選擇。 網(wǎng)絡部分；可采用兩層交換的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計方案。主交換機采用Cisco Catalyst 3548XL 或3524XL。它們具有兩個千兆光纖接口，便于以后的網(wǎng)絡升級和擴展，是Cisco Systems 公司Catalyst 3500XL 系列產(chǎn)品，可擴展的堆疊式10/100 和千兆比特以太網(wǎng)交換機系列產(chǎn)品， 10.8Gbps 的交換網(wǎng)和最高8.0Mbps 的轉(zhuǎn)發(fā)速率使這些交換機成為建立高性能局域網(wǎng)的理想選擇。Catalyst 3524XL，和3548XL 能夠為客戶提供基于千兆比特以太網(wǎng)的配置選項。允許客戶實現(xiàn)當今典型的堆疊和上行鏈路配置，保留將來對這一配置進行修改的選項。 在第二級交換機的選擇上，可以采用Cisco Catalyst 2950C-24。它具有兩個百兆光纖口。非常便于網(wǎng)絡的搭建。2950C-24 有24 個10/100 端口和2 個固定100 BaseFX 上行鏈路端口。固定安裝的線速快速以太網(wǎng)桌面交換機Cisco Catalyst 2950 系列，可以為局域網(wǎng)（LAN）提供極佳的性能和功能。這些獨立的、10/100 自適應交換機能夠提供增強的服務質(zhì)量（QoS）和組播管理特性。 客戶端采用光纖轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)連接，部分單位也可直接用雙絞線連接。可以采用全向光纖轉(zhuǎn)換器QF60MC。 結(jié)束語 計量管理信息化給計量工作帶來質(zhì)的變革，這種變革也最終作用于企業(yè)的生產(chǎn)活動，為生產(chǎn)決策提供重要依據(jù)。這將是一種良性的促進作用，將幫助企業(yè)實現(xiàn)重組、優(yōu)化業(yè)務流程，更快捷、高效地實現(xiàn)企業(yè)的目標。產(chǎn)品達標、產(chǎn)業(yè)升級、提高業(yè)界生存能力的目標。