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计量数据的计算机远程采集监控系统

字号+ 作者:新闻小编 来源:未知 2019-05-24 11:47 我要评论( )

:1 引言 西林钢铁公司在30多年的发展过程中,以建立起了较为完善的计量监测体系,对公司各生产工序消耗的工业水、......

1 引言

  西林钢铁公司在30多年的发展过程中,以建立起了较为完善的计量监测体系,对公司各生产工序消耗的工业水、焦炉煤气、高炉煤气、氧气、氮气、氩气、蒸汽、重油均配备了标准计量装置,并以此作为各分厂能耗考核的依据。之前计量数据主要靠人工巡回各计量点抄数获得。作为一个钢铁企业来说,单纯靠人工抄数劳动强度大、工作效率低,无法及时获得现场的实时数据。随着企业生产规模的不断扩大,自动化程度的不断提高,以及企业将成本工作对能耗管理要求的增强,原始的人工抄数已远不能满足生产对企业计量管理的新要求。因此对计量数据进行集中采集和管理势在必行。

  目前西钢能源计量点所配备的二次仪表为lj-21e型智能流量仪表,该表除了能进行正常流量计量的常用功能如显示、积算、温度压力补偿外,还配有一个rs-232远程通讯接口。计算机一般都有2个rs-232标准串口。若能直接利用这种接口,以流量仪表作为下位机,再配置上位机、数据采集管理软件、必要的接口板卡及线缆,就能组成一个完整的数据采集管理系统且投资不会太高,这将是一个符合企业利益的选择。

2 下位仪表通讯的特点及要求

  由于有流量仪表充当下位机,其管理软件包括通讯功能都已固化在仪表的rom中无法改变,开发工作一切都得以流量仪表为基础,必须做到完全充分的了解其技术性能特别是通讯方面的技术性能。

  lj-21e智能仪表在通讯方面主要有以下技术特点:

  (1) 仪表识别

  每台仪表有一个仪表号,上位机通过仪表号来识别网上的多台仪表,编号由主机板上的八位设定开关来确定。要求网上任意两台仪表编号不得相同;

  (2) 数据存储

  仪表检测到的模拟信号经处理后得到的一系列累积流量、瞬时流量、压力、温度、差压、频率等都分别存放在相应的地址中,并随检测对象的变化而不断更新,以供上位机随时访问到现场的实时数据;

  (3) 要求上位机发送的数据结构

  下位机中的通讯程序已经固定,上位机向下位机请求数据时必须满足一定的信息的结构,才能为下位机所接受;上位机发送信息的数据结构:

  a) 仪表编号字节;

  b) 起始地址低位字节;

  c) 起始地址高位字节;

  d) 要求返回上位机的字节总数(一般为四位);

  e) 以上各字节的代码和(校验用)。

  (4) 下位仪表返回信息的数据结构

  a) 仪表编号;

  b) 信息字节n(一般为四个字节);

  c) 以上各字节的代码和(校验用)。

  (5) 异步串行码字符格式

  1位起始位,8位数据位,2位停止位,波特率1200bps。

3 系统通讯的实现

  开发该系统成败的另一个关键在于数据采集管理软件的编制,它同时涉及了计算机软件编程知识和自动化仪表专业知识。在众多编程语言里,vb(visual bssic)6.0中有一mscomm控件,即通讯控件,我们可以根据自己的用途对它进行高级语言的编程,由它去控制pc机的rs-232口与外部设备(下位仪表)进行数据交换,省去了与机器硬件打交道及用汇编、机器语言编程的复杂与繁琐等弊端。

  根据下位仪表对通讯格式的要求,可采取以下步骤:

  (1) 对通讯控件mscomm初始化

  mscomml.commport=1

  用pc机com1口进行通讯

  mscomml.settings=1200,n,8,2

  设置波特率,奇偶校验位,数据位,停止位

  mscomml.inputmode=cominputmodebinary

  采用二进制数据输入

  mscomml.handshaking=comnone

  不使用握手信号

  mscomml.outbuffersize=5

  发送缓冲区大小为5字节

  mscomml.sthreshold=0

  发送数据不产生oncomm事件

  mscomml.inbuffersize=6

  接收缓冲区满产生oncomm事件

  mscomml.inputlen=0

  读取接收缓冲区全部内容

  mscomml.portopen=true

  使com1口打开

  (2) 向下位机发出数据采集命令

  dim a() as byte

  把向下位机发出的命令存在二进制数组成a()中

  a(0)=no

  把采集对象(仪表)的编号赋给a(0)

  a(1)=adr1

  把存放采集参数的低位地址赋给a(1)

  a(2) = adr2

  把存放采集参数的高位地址赋给a(2)

  a(3) = 4

  共取回四个字节数据

  a(4) = a(0)+a(1)+a(2)+a(3) mod 256

  获取校验用代码和

  mscomml.output = a

  通过通讯控件的output 属性发送数据采集命令

  (3) 接收下位机返回的数据

  dim b() as byte

  下位机返回的数据将存在二进制数组b()中

  if mscomml.commevent=2 then

  判断是否有数据返回

  b() = mscomml.input

  通过通讯控件的input属性接收数据存入数组b中

  end if

  至此,下位仪表的计量数据已送入pc机并存放在数组b中。

4 管理软件和系统主要功能

  上位机采集数据是实现系统功能的第一步,也是最关键的一步。数组b中的数据是一组二进制数据,必须将它变为十进制数,并送入数据库存储以进行显示、保存、查询、打印等操作。这些,都通过上位管理软件来实现。

  我们选用vb(visual basic)6.0来编制上位管理软件,上位管理软件为用户提供了极为友好的人机界面,使用户方便地使用和操作数据的实时采集管理系统。

  具体功能如下:

  (1) 系统扩充的简易性

  企业的下位计量测量点的数据一般都实行动态管理,随时可能增减,此时只要在系统的组态功能画面中增加(可删除)对应点的记录即可。其记录内容也很简单,只有测量点名称和仪表编号;

  (2) 具有强大的数据管理功能

  取回的实时计量数据都存入access数据库中,通过vb6.0的各种控件以图形、表格等友好的界面形式显示给用户;还实现了历史数据的查询、统计、报表打印等功能;

  (3) 可对下位机进行管理

  通过对下位机发送管理指令,可查看或更改下位机的工作方式,而不必亲自到现场去对智能仪表进行操作;

  (4) 通过局域网实现数据共享

  access数据库存中的计量数据都是按一定规律存储的,由于本采集管理系统已和公司的企业信息化网络联网,网上的任一终端都可以共享本系统的数据(当然,该终端必须首先取得授权)。如果再安装终端查看管理软件,也能方便地对数据进行显示、查询、统计、报表打印等。

5 信号远程传输问题的解决

  rs-232信号的传输距离很近,一般不超过几米。我们将pc机rs-232口出来的信号通过转换器转为电流信号以实现数据远程传输,在距离超过去100m以上时中间加中继器以实现信号的更远传输。中继器及转换器只是一个结构非常简单的电平转换隔离电路。

6 硬件配置及系统结构

  (1) 硬件配置

  附表是本网络系统的具体配置,可根据实际情况数量有所增减。

  (2) 系统结构

  系统采用总线式拓扑结构,将四芯屏蔽电缆环厂一周,并在适当距离(一般为1~2km),放置信号中继放大器,各下位仪表以并联形式直接挂在总线上。四芯电缆中有一芯为备用,实际使用的三芯线分别对应rs-232协议的tx、gnd、rx信号。同时通过hub与局域网上的各终端站点实现数据共享。网络拓扑结构见附图。

7 结束语

  本系统充分利用了企业的现有资源,以智能仪表为下位机,以vb6.0通讯控件为基础编制采集管理软件,在投入极少的情况下实现了计量数据的远程采集和集中管理,具有很高的性能可靠,大大提高了公司的计量管理水平,满足了生产对计量管理的新要求,取得了良好的经济效益。

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