流量計:蒸汽流量計|污水流量計|明渠式流量計|電磁流量計|靶式流量計|渦街|渦輪|流量積算儀

精信測器

 

10.2流量演算器與外部設備的通信

流量演算器是流任務是量測量中的一個重要環節,它的任務是對流量輸入信號和與此信號有關的流體溫度、壓力、密度信號進行處理,并將處理得到的質量流量信號或標準狀態體積流量信號轉換成模擬信號送調節器或DCS。該路模擬輸出信號只能傳送一路信號,如果要將演算器中更多的信號也傳送給相關的儀表或計算機,就需要依靠數字通信。

10.2.1 流量數據打印

流量數據打印輸出是流量演算器通信功能最常見的應用之一。打印內容通常有設備號、打印日期、時間、累積流量、瞬時流量、流體壓力、流體溫度等。其線路連接如圖10.4所示。

                       

                 圖10.4 帶打印機的流量演算器系統

在流量數據用于貿易結算或技術經濟指標考核時,常常要求流量演算器具備打印功能。

在熱力公司,用戶對供熱品質要求較高時,也常常配備打印機。其中有個“越限加速打印功能”,常常用于供熱品質的監視,即演算器中某個變量滿足指定的表達式的要求時,演算器自動將打印間隔時間縮短為“加速打印間隔時間”。例如,某臺演算器用來處理蒸汽流量信號,設置正常打印間隔時間8h,以滿足考核和結算的需要。當流體壓力低于設定壓力(供方保證的最低壓力或維持正常生產的最低壓力)時,每5min打印一次,于是可將越限加速打印間隔時間設置為5min,從而使打印機兼有劃線記錄儀的部分功能。

10.2.2流量數據的同步顯示

流量演算器中的通信口,一個典型應用是傳送同步顯示信號。

有些情況下,同一套流量數據需在兩個或數個地方同步顯示。例如貿易結算使用的流量數據,不僅供方需要掌握,需方也需要知道。增設一臺同步顯示器,將流量演算器中必要的數據如瞬時流量、累積流量、流體壓力、流體溫度等數據同通信的方法傳送給同步顯示器,就能滿足這一要求。在圖7.11所示的流量信號同步顯示系統中,同步顯示器具有流量演算器相同的面板,既可通過面板按鍵選擇顯示內容,又可自動循環顯示。所顯示的數據與流量演算器所顯示的同名數據一字不差。

10.2.3流量數據采集和監控系統

數據采集和監控系統(SCADA)常被用于遠程數據采集和監控。監控諸如輸氣管、輸油管、供熱管、供水管、輸電網等,應用時操作者可能身處被監控點幾公里、幾百公里甚至更遠的地方。

操作站的PC機按規定的程序定時去遠程終端裝置采集有關數據并保存和處理。操作員通過人機界面發出控制指令,經遠程終端裝置,控制閥門開度、泵的啟停以及其他裝置的動作。

10.2.3.1 SCADA系統的組成[2]

  一個SCADA機按規定包括5個主要部分:上位機和輔助設備組成的操作站、人機界面(MMI)軟件、若干遠程終端裝置(RTU)、一個通信協議和一個將RTU同操作站連接起來的通信系統。

  (1)操作站和MMI軟件   操作站PC通常是一臺個人PC,運行于Windows 98、Win-dows2000或WindowsNT系統下。這臺PC安裝了MMI軟件,如Citect、Fix、Intouch、Genesis或Lookout,應用軟件可以根據實時過程數據,建立動態的過程圖示顯示。幾何任何流行的MMI軟件都可應用于SCADA,可以依據當地所能提供的支持和價格進行選擇。

   (2)遠程終端裝置    RTU是安放在遠處,將過程變量傳送給操作站的裝置,該裝置帶有開關量和電流輸出口,在接受操作站的指令后,控制泵、閥門和其他裝置。為流量數據采集與監控服務的遠程終端裝置通常是具有通信能力的能對流量信號進行復雜處理的可編程的流量顯示儀表,如智能流量演算器,流量積算儀,智能熱量表(冷量表)等。有些具有通信能力的智能流量變送器、轉換器等也能作為終端裝置為系統提供測量數據。

(3)通信系統  最常使用的通信介質是專用通信電纜、無線電和公共電話網,撥號電話和衛星通信也變得越來越普及。選用何種通信系統是根據距離遠近、獲取難易、初始費用和運行費用而定的。當需要傳輸大量數據時,數據通過能力也是要考慮的一個因素。例如無線電系統一般有較大的數據通信能力,但比電話線需要更大的初始投資。不論使用何種通信系統,操作站和RTU都要有調制解調器或通信接口。

(4)通信協議  協議是RTU和MMI用以交換數據的語言。有幾十種協議,但最好的是那些在公共領域成為事實上標準的協議。Modbus 是使用最為普遍的開放性協議,它得到所有MMI軟件供應商和多數RTU公司的支持。Modbus使SCADA系統保持開放,以獲得競爭優勢和最低的價格。

10.2.3.2由專用通信線組成的系統

   前面所述的SCADA系統的共同特點是均有5個組成部分,但依其操作站PC同遠程終端的連接介質不同,所組成的系統也有很大差別,各具特點。其中有用專用通信線組成的系統;由無線電通信方法組成的系統;利用公共電話網組成的系統;利用局域網組成的系統;利用衛星通信方法組成的系統等。

(1)系統的組成   圖10.5所示為典型的由專用通信線纜組成的SCADA系統,圖中的遠程終端裝置能送入過程變量流量,溫度,壓力等。AO口可送出4~20mA電流,控制調節閥,DO口可送出無源接點信號,控制電磁閥,泵等。由于RS-485標準串口通信傳送的距離比RS-232遠,所以遠程終端裝置的通信口標準均為RS-485。由于計算機通信口采用的是RS-232標準,因此計算機同RS-485通信線之間須設備一臺RS-232/RS通信轉換器。

              

                        圖10.5 專用通信線連接的SCADA系統

通信信號在線路上傳輸都有一定的衰減,因此,從上位機出發每個2km長的線路就需設備一個中繼器(RS-485Repeater)。

   上位機通過通信端口定時、循環地以廣播方式逐一對下位機各站點進行呼叫(各站點均具有一個各自不同的站號,站點總數不超過255),在得到計算機發出的遠程終端通信站號后,被叫到的一臺遠程終端裝置自動把需采集的流量累積值、流量瞬時值、流體溫度值、流體壓力值、下位機報警代碼等有關數據,按Modbus協議方式打包成可以被計算機接收的報文,再把該報文發送給計算機,供計算機使用。

   計算機按系統設置的遠程終端站號,通過通信轉換器來連接具體的遠程終端,再通過通信轉換器回收遠程終端的報文,并進行相應的處理,得到具體的數據,完成具體的任務。

   該方案的優點是實時性好、安全可靠、運行成本低,但需專門敷設通信線,所以一次性投資較大。

   (2)軟件設置    下面的實例,其軟件配置為Window98平臺,Genesis for Windows工控軟件包,Microsoft Office97 軟件包。

(3)軟件功能   本系統是在Windows98 平臺上用Genesis  for Windows 工控軟件包進行組態,通過Excel的后臺VBA應用軟件及Excel的控件編制的應用軟件,它具有的功能如下。

①     Genesis的組態

a.       進入I/O Server 定義輸入/輸出節點(增加檢測點時用)(見圖10.6)

                 

                            圖10.6  節點定義畫面

用鼠標左鍵雙擊Address處,進入Port Configurater(通信口組態)(見圖10.7)

    

                          圖10.7  通信口配置畫面

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