計量儀表數據自動采集在化工裝置中的優化應用研究

張慶峰

摘 要：化工裝置是化工企業生產過程中比較重要的組成部分，而傳統的儀表數據采集主要是采用手工錄入的方式，而且計量儀表輸出協議不統一，從而增加了數據采集的難度，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據自動采集技術，其不僅可以實現對差異通訊協議的標準化轉換，而且還能夠有效采集化工裝置運行參數，以確保化工裝置的高效管理和運營。

關鍵詞：化工裝置；計量儀表數據自動采集；優化應用效果

隨著我國科學技術的發展，有效的推動了各行各業的發展，而且在化工企業生產的各個環節中綜合統計、ERP等信息系統起到了很好的應用效果。實際上，化工裝置運行階段所產生的基礎數據基本上是借助計量儀表來收集的，數據的真實性、完整性和可靠性將會對化工行業的生產經營產生決定性的影響，為了確保數據的可靠性，引入了計量儀表數據自動采集技術，其能夠實現對數據的自動采集和輸送，從而有效提高化工裝置的運行效率。

1 化工裝置儀表數據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據采集過程中比較傳統的方式，但是極易受到人為因素的影響，從而導致數據的真實性、可靠性受到一定的影響。

1.2 計量儀表輸出協議不統一

目前，我國化工裝置儀表數據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協議輸出的計量儀表；（3）無通訊協議但有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。通過相關調查與統計發現，在進行化工裝置數據采集時，如果選擇常規采集方式，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與之相對應的接口驅動，但是由于計量儀表輸出協議不統一，從而增加了驅動軟件編制和接口改造的工作量和難度。

2 計量儀表數據自動采集器設計

2.1 數據采集接口設計

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

2.2 采集底層設備的數據信息

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

2.3 數據緩沖

通常情況下，接口軟件可以對近3d的歷史數據進行保存，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絡的連接狀態進行有效的識別。如果遇到上行網絡故障或斷開的情況，可以對未傳送的數據進行有效的緩存，而且能夠將數據刷新周期控制在60S以內。緩存數據的多少一般是根據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數據文件的有效識別，而且還可以對有效響應遠程服務器所產生的靜態數據請求，最后可以將靜態數據直接傳輸給數據服務器。

2.4 采集數據上傳

通常情況下，如果遠程數據采集服務器的MODBUS TCP/IP協議請求得到數據采集器響應后，就會根據提前制定好的協議規范和標準，來將映射空間的數據發送至主機系統，并根據MODBUS TCP/IP協議來上傳計量儀表采集的數據。

3 計量儀表數據自動采集器的優化改造

3.1 構建新型數據采集結構

在化工裝置數據采集時，要想有效解決工錄入的缺陷和不足，需要建設新型數據采集結構，以實現對數據的自動采集。同時，新型數據采集結構不僅可以有效轉換通信協議標準，并達到統一的MODBUS協議，同時還能夠通過RS485總線來完成有限連接，借助上層數據采集設備來采集計量儀表數據，為后續的業務系統提供所需要的基礎數據。

3.2 數據自動采集協議轉換

（1）電流輸出計量儀表協議和HART協議的轉換。當計量儀表符合HART協議時，通過配置 HART協議轉換器就能夠有效轉換協議。通過安全柵可以將儀表的4～20 mA輸出轉換為電流輸出，并實現對DCS/記錄儀的有效連接，同時也可以將數據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據的采集。如果計量儀表支持MODBUS協議和RS485接口，就能夠選擇屏蔽雙絞線電纜來將信號數據發送到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對數據信息的有效轉換，并得到RS485接口所需要的數據。（3）無通訊協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對累計量、瞬時量等數據采集任務，并通過網絡系統來完成對相關數據的有效傳輸與采集。

4 在化工裝置中計量儀表數據自動采集的優化應用效果

（1）借助計量儀表數據自動采集技術能夠提高計量數據的實時性、全面性和準確性，不僅可以更好的了解和掌握企業當前的生產和運營情況，而且還可以為化工企業的未來發展提供參考和借鑒。（2）維護更加簡潔方便，并減少接口開發投入成本，能夠將不同類型輸出協議轉換為統一的協議標準，通過數據采集設備就能夠實現標準化編程和簡單組態；（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，計量儀表數據自動采集技術的應用，既能夠對人工抄表的勞動強度實現有效的控制，同時也可以完成對化工裝置數據的有效采集、傳遞和應用，同時還可以為化工裝置的運行提供準確、高效、穩定的基礎數據源，為化工企業的發展奠定良好的基礎。

參考文獻：

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