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质量流量计的计算机远程数据采集和管理系统

质量流量计的计算机远程数据采集和管理系统,质量流量计是一种新型的高精度流量计量仪表,它采用Coriolis惯性力原理直接测量工作介质的质量流量、容积流量、温度、密度等工作参数,提供批量控制功能,具有测量精度高、工作稳定可靠、自动化程度高等特点,广泛应用于石油、化工等复杂两相流流量测量领域。      
质量流量计一般提供两种工作方式:一种是现场仪表盘操作,用户直接操作面板按钮设置工作参数,观察工作过程,手工记录测量结果。这种工作方式简单,但统计报表等后处理工作量大,容易产生人为误差和管理漏洞,这也是目前国内用户一般采用的方式。另一种工作方式是利用质量流量计提供的通讯口,用计算机来进行远程数据采集和管理。这种方式将现场数据采集与分析、管理统一起来,具有信息量大、管理严格、处理方便等特点。本文通过一个应用实例,介绍质量流量计远程数据采集和管理系统的设计思想与技术实现。
本系统应用对象为长岭炼油厂液化气装运站。采用的质量流量计是美国Schlumbeger公司的Datamate 2100TM质量流量计(带批量控制器)。该质量流量计提供RS-422串行通讯接口与远程计算机连接,通讯协议采用ASCII码。一台远程计算机可以控制多达32台质量流量计,不同质量流量计采用地址编码来确定。质量流量计的工作设置参数、介质测量参数和批量控制参数均可通过RS422通讯口向主机发送或接受命令信息来控制和测量,从而实现质量流量计的计算机远程数据采集和管理。下面从系统硬件结构与软件实现两方面介绍该系统的组成、功能与应用。
2 系统硬件结构与配置
RS-422是采用差动传输方式的串行通讯接口,有效通讯距离可达1500m。一般微机上仅提供两个RS-232端口以连接鼠标、打印机、数字化仪等数据输入/输出设备。在应用RS-422的场合需配置专门的RS-422通讯口。PCL-745是研华公司提供的一个双端口带隔离的RS-422/485通讯卡。该卡采用PC总线,占用一个8位扩展槽位置。其通讯波特率蕞大可选56000,通讯口设置COM1-COM4可选,中断级可通过卡上跳线选择。光电隔离功能提高了该卡在工业现场使用的可靠性。另外该通讯卡还提供了TX、RX状态指示灯,便于现场调试和确定通讯故障。
由于应用现场工作流程不允许主控计算机在运行过程中出现故障而影响生产,对计算机的工作稳定性和可靠性提出了要求。因此主机选用了研华IPC-610 486DX/33工控机。该机总体性能价格比高,工作稳定可靠,能够满足现场工作需要。系统硬件结构框图如图1所示。工作现场有两个装车工位,两台质量流量计通过串联方式用一台主机控制。
3 软件设计与实现
液化气装车流程是从收取装车凭证、到位装车、提供用户打印装车凭证的流水线作业。每辆车装车时间根据装车量大小在5~10分钟内完成,每个工位并排两辆车。因此控制主机必须连续不间断地与两台质量流量计进行通讯,完成与工作过程有关的数据采集任务。为了保证用户信息(装车单位、车号)与实际装车过程一致,保证现场打印用户装车凭证,在实时采集和显示装车参数的同时,必须允许操作者键入用户信息,并且一旦装车完成,计算机自动将此用户信息与采集的数据信息一同存入后台数据库并打印输出用户装车凭证。为了满足上述设计要求,系统软件必须支持多任务运行。考虑到实际操作人员接受和使用的方便,提高工作效率,远程计算机人机交互和显示界面蕞好实现仪表化,打印系统报表和数据检索等数据库功能完善。综合上述分析,我们确定采用可视化编程语言VISUAL BASIC开发INDOWS下的系统软件,以实现多任务、仪表化界面和后台数据库连接等先进功能。
该系统软件采用事件驱动方式,大量应用了VB3·0专业版提供的自定义控制以实现通讯控制、3D界面和数据库连接的设计要求。系统软件总体结构框图如图2所示。
主控台是系统软件的入口,提供进入各功能模块的按钮和软件的版本、版权等信息。按钮设计采用3D风格。支持鼠标和键盘操作,具有功能互锁,防止操作人员误操作。
系统管理模块为管理人员提供设置质量流量计工作参数的功能,包括通讯参数设置、参数单位设置等内容。该模块具有使用权限的口令保护,防止非法修改。参数设置均采用单选框控制,在提供的参数范围内用鼠标和键盘选取。初始显示工作参数的当前值,既直观方便,又防止了非法参数输入。
数据管理模块提供操作人员根据需要查询、检索和打印各种装车信息及报表的功能。该数据库采用MICROSOFT ACCESS数据库格式,通过VB3. 0提供的数据控制与实时检测模块的数据显示相连接。数据库各个域的参数均设置为只读,以保证数据的真实性和可靠性。
实时检测模块是本系统软件的核心模块。它根据通讯传回的质量流量计状态字节,自动巡回检测二台质量流量计的工作状态,并根据工作状态进行自动处理。在质量流量计未开始批量装车时,状态消息栏显示“批量装车未开始”的提示信息。一旦批量工作开始信号收到,状态信息栏根据实际批量序号显示“X工位X批量装车开始”的提示信息,并且实时更新和显示质量流量计的各种工作参数,包括瞬时流量、温度、密度、计划装车量、实际装车量、批量开始时间、批量结束时间、装车时间和装车误差等数据信息。同时允许操作人员在参数实时显示过程中输入装车单位和车号等用户信息。一旦该次批量装车完成或中止,系统软件显示“X工位X批量装车完成(中止)”的提示信息,同时自动转向相应的处理模块,将采集和计算的数据和用户信息写入后台数据库相应的数据域接着批量序号自动增1,数据显示刷新,等待下次批量装车的开始。操作显示界面经过精心设计与安排,屏幕最下端设置控制命令区,允许操作者启动、结束和退出实时监测任务。数据和信息显示区分隔为两部分,分别显示两台质量流量计的采集数据和用户信息。通过屏幕设置,使得操作者通过鼠标或键盘输入用户信息只能在规定的文本域进行,不会因操作失误而影响测量结果,同时也提高了操作速度。中文输入允许操作者采用自己熟悉的输入法。
实时通讯控制采用VB3. 0专业版提供的串行通讯自定义控制。通过查询方式,在主机按照通讯协议发送ASCII码控制命令后,主机从通讯输入缓冲区循环读入从质量流量计返回的ASCII码,直到读入返回命令的结束字符为止。然后通过对读入字符串的处理,得到从质量流量计返回的测量数据。通过控制用专门的子程序编写,以便于各个模块调用,提高软件运行效果。
整个系统软件采用模块化结构设计,充分利用了WINDOWS环境下的多任务特点和图形化界面设计,具有很强的实用性和可操作性。
4 结束语
质量流量计远程数据采集与管理系统的应用实际表明:该系统所采用的研华工控机和通讯卡具有工作稳定可靠、性能价格比高等特点。系统软件设计充分考虑了应用现场的实际情况和操作人员的实际要求。从技术先进性、管理严密性、实际可操作性等方面作了深入研究。实现了多任务运行、仪表化界面和后台数据库连接等先进功能,为提高应用单位工作效率、生产管理水平和总体经济效益打下了基础,也为国内用户提高引进质量流量计的应用水平、更好地发挥质量流量计在计量管理和生产控制中的作用闯出了一条新路,具有明显的经济效益和推广应用价值。
点击次数:  更新时间:2017-03-27 21:30:50  【打印此页】  【关闭