概述： 計(jì)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(dāng)中，一個(gè)重要的組成部分，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)和管理創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)，是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證，同時(shí)也是節(jié)能降耗的重要手段。計(jì)量產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，是石化企業(yè)進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)管理、實(shí)現(xiàn)物料平衡的基礎(chǔ)。 目前，石化企業(yè)的計(jì)量點(diǎn)大都是分散或孤立、自成一體的，并且計(jì)量數(shù)據(jù)的采集、處理、傳送、統(tǒng)計(jì)、發(fā)布、存檔等業(yè)務(wù)，仍然保持在手工或計(jì)算機(jī)單機(jī)簡(jiǎn)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(shí)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率低、不完整等問(wèn)題。 要改善計(jì)量業(yè)務(wù)效率低下的現(xiàn)狀，為本企業(yè)提供及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、可信的數(shù)據(jù)，并且最終要實(shí)現(xiàn)計(jì)量業(yè)務(wù)管理、控制一體化，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)是石化企業(yè)提升計(jì)量業(yè)務(wù)水平的唯一選擇。 計(jì)量管理信息系統(tǒng)目標(biāo)： 計(jì)量管理是整個(gè)生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)全廠物料平衡的前提。計(jì)量信息管理系統(tǒng)的最終目的就是：對(duì)本企業(yè)主要計(jì)量單元提供及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)；通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)提供完善的計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；對(duì)計(jì)量管理進(jìn)行全方位的改造和提升。 系統(tǒng)目標(biāo)具體包括： 實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成 實(shí)現(xiàn)全廠計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 實(shí)現(xiàn)儀表狀態(tài)監(jiān)測(cè) 實(shí)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(shí)現(xiàn)全廠能耗平衡 實(shí)現(xiàn)進(jìn)出廠計(jì)量數(shù)據(jù)的集成、統(tǒng)計(jì) 實(shí)現(xiàn)全廠儲(chǔ)罐油品移動(dòng)信息收集 計(jì)量器具的科學(xué)管理 為企業(yè)績(jī)效考核提供物耗和能耗依據(jù) 實(shí)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(jì)量信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖： [align=center] 計(jì)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(luò)這三大部分構(gòu)成。 計(jì)量管理系統(tǒng)的核心由計(jì)量數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、能耗計(jì)量、物料平衡、儲(chǔ)運(yùn)（罐區(qū)、油品裝、卸車數(shù)據(jù)管理）、計(jì)量器具管理等軟件模塊組成。每一功能模塊都完成相應(yīng)的計(jì)量業(yè)務(wù)功能。 硬件部分；應(yīng)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(jì)角度分析以往做過(guò)的計(jì)量信息系統(tǒng)，計(jì)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(fèi)用使其平均單點(diǎn)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(guò)的幾個(gè)工程中，使用簡(jiǎn)單、可靠，采集效果比較理想，性價(jià)比較高。 采用泓格分布式采集模塊現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，再通過(guò)RS485 通訊傳輸，RS485在波特濾設(shè)置為1200 時(shí)，通訊距離可達(dá)1200M，在信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中加裝中繼器模塊7510 還可以來(lái)延長(zhǎng)數(shù)據(jù)通訊距離。在計(jì)量監(jiān)控室，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)泓格7520 模塊，將RS485 信號(hào)轉(zhuǎn)為RS232 信號(hào)電平。 在計(jì)量系統(tǒng)的各種采集信號(hào)中，采集信號(hào)中使用比較多的是4～20mA、1～5V 的模擬信號(hào)、頻率信號(hào)、串口數(shù)據(jù)通訊信號(hào)。模擬信號(hào)多為各種物位變送器和電量變送器輸出，頻率信號(hào)多為流量計(jì)輸出，DCS 等裝置和用于貿(mào)易結(jié)算高精度質(zhì)量流量計(jì)多輸出串口數(shù)據(jù)通訊信號(hào)。 采集4～20mA 的模擬信號(hào)，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(dòng)輸入，測(cè)量類型有mV、V、mA 三種，也就是此模塊所測(cè)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(cè)量計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)變送器輸入的電壓信號(hào)時(shí)，模塊充許的電壓范圍有150mV、500mV、1V、5V 和10V 等5 個(gè)，可以按照實(shí)際情況的不同，選擇不一樣的測(cè)量范圍，以獲得最佳的測(cè)量精度。在采集測(cè)量電流信號(hào)時(shí)，模塊充許的電流范圍是200mA；這是一般最常見的TTL 標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)格。模塊取樣頻率（Sampling Rate）為每秒10 個(gè)讀數(shù)，帶寬（Bandwidth）是4Hz。模塊使用非常方便，全部設(shè)置都在廠家提供的驅(qū)動(dòng)軟件中設(shè)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(shè)置就可以回到默認(rèn)值。在現(xiàn)場(chǎng)使用的傳感器信號(hào)類型一般為模擬的電流信號(hào)形式居多，因?yàn)殡妷盒盘?hào)輸出的傳感器，容易造成電壓信號(hào)衰減效應(yīng)以及雜散電容效應(yīng)，如此以來(lái)，將得不到正確的結(jié)果。 采集頻率信號(hào)使用泓格公司的7080 頻率/計(jì)數(shù)模塊，該模塊可以用來(lái)測(cè)量頻率或著計(jì)數(shù)，無(wú)論是測(cè)量頻率還是計(jì)數(shù)，都是針對(duì)脈沖類的信號(hào)進(jìn)行的，提供兩個(gè)通道的脈沖輸入。有兩個(gè)32 位的獨(dú)立計(jì)數(shù)輸入，范圍4294967295，測(cè)量頻率范圍1～100 Hz，脈沖信號(hào)輸入邏輯0：+1V，1：+3.5～30V。因?yàn)橛?jì)量現(xiàn)場(chǎng)干擾源為了避免噪聲的進(jìn)入而造成采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，在硬件措施上，模塊提供2～65 毫秒的信號(hào)濾波功能，可以根據(jù)設(shè)置的頻率濾除不必要的信號(hào)，避開噪聲的干擾。模塊通訊參數(shù)、工作方式的設(shè)置和初始化的設(shè)置方法和模擬量模塊一樣方式。 串口通訊信號(hào)可由計(jì)算機(jī)的COM 口直接采集，或者由I-7188 單片機(jī)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(jī)模塊編寫部分控制程序。實(shí)際上，用單片機(jī)模塊取代了一部計(jì)算機(jī)。 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(fù)位電 路，當(dāng)工作在惡劣或噪聲嚴(yán)重的環(huán)境中時(shí)，這個(gè)硬件電路將使模塊在受到干擾時(shí)，及時(shí)復(fù)位，保證模塊永遠(yuǎn)不“死機(jī)”，提高可靠性。主“看門狗”指模塊內(nèi)軟件實(shí)現(xiàn)的看門狗，它主要防止網(wǎng)絡(luò)通訊出現(xiàn)問(wèn)題或主機(jī)死機(jī)。當(dāng)主看門狗溢出時(shí)，模塊將輸出已設(shè)定的“安全值”，這樣就可以保證控制對(duì)象不發(fā)生意外。保證系統(tǒng)更加可靠和安全。 將各個(gè)計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集模塊統(tǒng)一掛在地址總線的網(wǎng)絡(luò)上，設(shè)置成不同的地址，通過(guò)RS458/RS232 通信轉(zhuǎn)換模塊，將采集的數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)。計(jì)量監(jiān)控室內(nèi)，模塊和單機(jī)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(shè)計(jì)方法，友好的用戶界面，尤其是簡(jiǎn)單方便的串行通訊和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需借用其他語(yǔ)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(lái)設(shè)置模塊的地址、波特率、效驗(yàn)碼等參數(shù)，這個(gè)軟件是專門用來(lái)檢測(cè)、設(shè)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(lái)為應(yīng)用程序完成和采集模塊的串行通訊。該控件屏蔽了通信過(guò)程中的底層操作，程序員可以設(shè)置、監(jiān)視Mscomm 控件的屬性和事件，結(jié)合Timer 控件即可完成對(duì)串行口的初始化和數(shù)據(jù)的輸入輸出工作。因?yàn)槟K傳上來(lái)的數(shù)據(jù)都為字符串形式，要對(duì)Mscomm 控件中Mscomm.inputMode 的屬性設(shè)為0，即Mscomm.inputMode=0 。Timer 控件的Interval 屬性設(shè)為2000，Interval 返回或設(shè)置對(duì)Timer 控件的計(jì)時(shí)事件調(diào)用間的毫秒數(shù)。VB 的特點(diǎn)是事件驅(qū)動(dòng)，定時(shí)器控件會(huì)定時(shí)觸發(fā)相應(yīng)事件的驅(qū)動(dòng)程序。Timer 控件的Enabled 屬性設(shè)置為“True”，打開Timer 控件。VB 將在Interval 時(shí)間到后自動(dòng)訪問(wèn)Timer_Timer 過(guò)程。編寫通信程序段的步驟歸納如下： 1） 引用Mscomm 控件，對(duì)象命名，設(shè)置COM 端口地址 2） 在窗體事件中令Mscomm 對(duì)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(shí)一段時(shí)間， 模塊根據(jù)發(fā)送的地址命令返回響應(yīng)格式： （Leading）（Address）（Data）（CHK）（cr） 5） 用Mscomm 對(duì)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(jì)算機(jī)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(yīng)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(dòng)采集的數(shù)據(jù)外，還具手工錄入數(shù)據(jù)功能，以便實(shí)現(xiàn)部分不便數(shù)采儀表數(shù)據(jù)的錄入。 軟件具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，通過(guò)采集或錄入的計(jì)量數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)際的物流流量。顯示各能耗考核單位的能耗計(jì)量圖、各能耗儀表的瞬時(shí)量，彈出菜單顯示累計(jì)值、溫度、壓力、量程、管徑、瞬時(shí)量占量程范圍的百分比等信息讓用戶設(shè)置各裝置可能進(jìn)出的物料名稱，每種物料可能的管線動(dòng)態(tài)，每一種動(dòng)態(tài)對(duì)應(yīng)的儀表量計(jì)算公式。設(shè)置報(bào)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(kù)，便于查詢和調(diào)用計(jì)量數(shù)據(jù)?？梢栽O(shè)置的權(quán)限查看每天5:30、13:30、21:30 的計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)，包括油品、表號(hào)、密度、溫度、含水，前班儀表讀數(shù)、當(dāng)班儀表讀數(shù)、原始累計(jì)量、并自動(dòng)算出各班的累計(jì)量，查看對(duì)應(yīng)罐變化動(dòng)態(tài)生產(chǎn)信息及變化量。軟件可以對(duì)裝置物料的實(shí)時(shí)質(zhì)量進(jìn)行校正修改后，自動(dòng)計(jì)算收率、輕收、總液收、總收等指標(biāo)。用戶可自定義公式計(jì)算輕收、總液收、總收，部分裝置只計(jì)算總收。數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集的要有錄入功能。 平衡后的數(shù)據(jù)形成報(bào)表，可以以Excel 形式導(dǎo)出。 下圖為儲(chǔ)運(yùn)（罐區(qū)、油品裝、卸車數(shù)據(jù)管理）軟件模塊中儲(chǔ)罐液位液位、容積計(jì)量的監(jiān)視界面 同時(shí)，軟件從信息系統(tǒng)平臺(tái)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(jìn)行系統(tǒng)組合和系統(tǒng)擴(kuò)展。這樣便提高了系統(tǒng)的可組態(tài)性和靈活性，為面向過(guò)程的信息集成打下基礎(chǔ)。 充分分析本企業(yè)管理的實(shí)際情況和需要，在軟件中，設(shè)計(jì)了能耗平衡、裝置物料平衡、進(jìn)出廠業(yè)務(wù)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(wù)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(lái)做，如國(guó)產(chǎn)的優(yōu)秀組態(tài)軟件“組態(tài)王6.5”或國(guó)際知名的美國(guó)INTELLUTION 的iFIX3.5 等組態(tài)軟件。使用組態(tài)軟件的最大優(yōu)點(diǎn)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(luò)配置簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是在大批量的計(jì)量數(shù)據(jù)運(yùn)算和報(bào)表形式上略顯不足。VB 正好和組態(tài)軟件相反，在計(jì)算上具有優(yōu)勢(shì)。具體選用哪種軟件方式，還得結(jié)合本企業(yè)的實(shí)際情況加以選擇。 網(wǎng)絡(luò)部分；可采用兩層交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。主交換機(jī)采用Cisco Catalyst 3548XL 或3524XL。它們具有兩個(gè)千兆光纖接口，便于以后的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和擴(kuò)展，是Cisco Systems 公司Catalyst 3500XL 系列產(chǎn)品，可擴(kuò)展的堆疊式10/100 和千兆比特以太網(wǎng)交換機(jī)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(jī)成為建立高性能局域網(wǎng)的理想選擇。Catalyst 3524XL，和3548XL 能夠?yàn)榭蛻籼峁┗谇д妆忍匾蕴W(wǎng)的配置選項(xiàng)。允許客戶實(shí)現(xiàn)當(dāng)今典型的堆疊和上行鏈路配置，保留將來(lái)對(duì)這一配置進(jìn)行修改的選項(xiàng)。 在第二級(jí)交換機(jī)的選擇上，可以采用Cisco Catalyst 2950C-24。它具有兩個(gè)百兆光纖口。非常便于網(wǎng)絡(luò)的搭建。2950C-24 有24 個(gè)10/100 端口和2 個(gè)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(jī)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(dú)立的、10/100 自適應(yīng)交換機(jī)能夠提供增強(qiáng)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）和組播管理特性。 客戶端采用光纖轉(zhuǎn)換器實(shí)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(yǔ) 計(jì)量管理信息化給計(jì)量工作帶來(lái)質(zhì)的變革，這種變革也最終作用于企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，為生產(chǎn)決策提供重要依據(jù)。這將是一種良性的促進(jìn)作用，將幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)重組、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，更快捷、高效地實(shí)現(xiàn)企業(yè)的目標(biāo)。產(chǎn)品達(dá)標(biāo)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、提高業(yè)界生存能力的目標(biāo)。