流量演算器通信

流量演算器是流任務(wù)是量測(cè)量中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的任務(wù)是對(duì)流量輸入信號(hào)和與此信號(hào)有關(guān)的流體溫度、壓力、密度信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理得到的質(zhì)量流量信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)送調(diào)節(jié)器或DCS。該路模擬輸出信號(hào)只能傳送一路信號(hào)，如果要將演算器中更多的信號(hào)也傳送給相關(guān)的儀表或計(jì)算機(jī)，就需要依靠數(shù)字通信。

10.2.1 流量數(shù)據(jù)打印

流量數(shù)據(jù)打印輸出是流量演算器通信功能見的應(yīng)用之一。打印內(nèi)容通常有設(shè)備號(hào)、打印日期、時(shí)間、累積流量、瞬時(shí)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(jī)的流量演算器系統(tǒng)

在流量數(shù)據(jù)用于貿(mào)易結(jié)算或技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核時(shí)，常常要求流量演算器具備打印功能。

在熱力公司，用戶對(duì)供熱品質(zhì)要求較高時(shí)，也常常配備打印機(jī)。其中有個(gè)“越限加速打印功能”，常常用于供熱品質(zhì)的監(jiān)視，即演算器中某個(gè)變量滿足的表達(dá)式的要求時(shí)，演算器自動(dòng)將打印間隔時(shí)間縮短為“加速打印間隔時(shí)間”。例如，某臺(tái)演算器用來處理蒸汽流量信號(hào)，設(shè)置正常打印間隔時(shí)間8h，以滿足考核和結(jié)算的需要。當(dāng)流體壓力低于設(shè)定壓力（供方保證的壓力或維持正常生產(chǎn)的壓力）時(shí)，每5min打印一次，于是可將越限加速打印間隔時(shí)間設(shè)置為5min，從而使打印機(jī)兼有劃線記錄儀的部分功能。

10.2.2流量數(shù)據(jù)的同步顯示

流量演算器中的通信口，一個(gè)典型應(yīng)用是傳送同步顯示信號(hào)。

有些情況下，同一套流量數(shù)據(jù)需在兩個(gè)或數(shù)個(gè)地方同步顯示。例如貿(mào)易結(jié)算使用的流量數(shù)據(jù)，不僅供方需要掌握，需方也需要知道。增設(shè)一臺(tái)同步顯示器，將流量演算器中必要的數(shù)據(jù)如瞬時(shí)流量、累積流量、流體壓力、流體溫度等數(shù)據(jù)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(hào)同步顯示系統(tǒng)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(nèi)容，又可自動(dòng)循環(huán)顯示。所顯示的數(shù)據(jù)與流量演算器所顯示的同名數(shù)據(jù)一字不差。

10.2.3流量數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）常被用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。監(jiān)控諸如輸氣管、輸油管、供熱管、供水管、輸電網(wǎng)等，應(yīng)用時(shí)操作者可能身處被監(jiān)控點(diǎn)幾公里、幾百公里甚至更遠(yuǎn)的地方。

操作站的PC機(jī)按規(guī)定的程序定時(shí)去遠(yuǎn)程終端裝置采集有關(guān)數(shù)據(jù)并保存和處理。操作員通過人機(jī)界面發(fā)出控制指令，經(jīng)遠(yuǎn)程終端裝置，控制閥門開度、泵的啟停以及其他裝置的動(dòng)作。

10.2.3.1 SCADA系統(tǒng)的組成^[2]

  一個(gè)SCADA機(jī)按規(guī)定包括5個(gè)主要部分：上位機(jī)和輔助設(shè)備組成的操作站、人機(jī)界面（MMI）軟件、若干遠(yuǎn)程終端裝置（RTU）、一個(gè)通信協(xié)議和一個(gè)將RTU同操作站連接起來的通信系統(tǒng)。

  （1）操作站和MMI軟件   操作站PC通常是一臺(tái)個(gè)人PC，運(yùn)行于Windows 98、Win-dows2000或WindowsNT系統(tǒng)下。這臺(tái)PC安裝了MMI軟件，如Citect、Fix、Intouch、Genesis或Lookout，應(yīng)用軟件可以根據(jù)實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)，建立動(dòng)態(tài)的過程圖示顯示。幾何任何流行的MMI軟件都可應(yīng)用于SCADA，可以依據(jù)當(dāng)?shù)厮芴峁┑闹С趾蛢r(jià)格進(jìn)行選擇。

   （2）遠(yuǎn)程終端裝置    RTU是安放在遠(yuǎn)處，將過程變量傳送給操作站的裝置，該裝置帶有開關(guān)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(shù)據(jù)采集與監(jiān)控服務(wù)的遠(yuǎn)程終端裝置通常是具有通信能力的能對(duì)流量信號(hào)進(jìn)行復(fù)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(zhuǎn)換器等也能作為終端裝置為系統(tǒng)提供測(cè)量數(shù)據(jù)。

（3）通信系統(tǒng)  使用的通信介質(zhì)是專用通信電纜、無線電和公共電話網(wǎng)，撥號(hào)電話和衛(wèi)星通信也變得越來越普及。選用何種通信系統(tǒng)是根據(jù)距離遠(yuǎn)近、獲取難易、初始費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用而定的。當(dāng)需要傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)通過能力也是要考慮的一個(gè)因素。例如無線電系統(tǒng)一般有較大的數(shù)據(jù)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(tǒng)，操作站和RTU都要有調(diào)制解調(diào)器或通信接口。

（4）通信協(xié)議  協(xié)議是RTU和MMI用以交換數(shù)據(jù)的語言。有幾十種協(xié)議，但是那些在公共領(lǐng)域成為事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。Modbus 是使用普遍的開放性協(xié)議，它得到所有MMI軟件供應(yīng)商和多數(shù)RTU公司的支持。Modbus使SCADA系統(tǒng)保持開放，以獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和的價(jià)格。

10.2.3.2由專用通信線組成的系統(tǒng)

   前面所述的SCADA系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是均有5個(gè)組成部分，但依其操作站PC同遠(yuǎn)程終端的連接介質(zhì)不同，所組成的系統(tǒng)也有很大差別，各具特點(diǎn)。其中有用專用通信線組成的系統(tǒng)；由無線電通信方法組成的系統(tǒng)；利用公共電話網(wǎng)組成的系統(tǒng)；利用局域網(wǎng)組成的系統(tǒng)；利用衛(wèi)星通信方法組成的系統(tǒng)等。

（1）系統(tǒng)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(tǒng)，圖中的遠(yuǎn)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(diào)節(jié)閥，DO口可送出無源接點(diǎn)信號(hào)，控制電磁閥，泵等。由于RS-485標(biāo)準(zhǔn)串口通信傳送的距離比RS-232遠(yuǎn)，所以遠(yuǎn)程終端裝置的通信口標(biāo)準(zhǔn)均為RS-485。由于計(jì)算機(jī)通信口采用的是RS-232標(biāo)準(zhǔn)，因此計(jì)算機(jī)同RS-485通信線之間須設(shè)備一臺(tái)RS-232/RS通信轉(zhuǎn)換器。

     通信信號(hào)在線路上傳輸都有一定的衰減，因此，從上位機(jī)出發(fā)每個(gè)2km長(zhǎng)的線路就需設(shè)備一個(gè)中繼器（RS-485Repeater）。

   上位機(jī)通過通信端口定時(shí)、循環(huán)地以廣播方式逐一對(duì)下位機(jī)各站點(diǎn)進(jìn)行呼叫（各站點(diǎn)均具有一個(gè)各自不同的站號(hào)，站點(diǎn)總數(shù)不超過255），在得到計(jì)算機(jī)發(fā)出的遠(yuǎn)程終端通信站號(hào)后，被叫到的一臺(tái)遠(yuǎn)程終端裝置自動(dòng)把需采集的流量累積值、流量瞬時(shí)值、流體溫度值、流體壓力值、下位機(jī)報(bào)警代碼等有關(guān)數(shù)據(jù)，按Modbus協(xié)議方式打包成可以被計(jì)算機(jī)接收的報(bào)文，再把該報(bào)文發(fā)送給計(jì)算機(jī)，供計(jì)算機(jī)使用。

   計(jì)算機(jī)按系統(tǒng)設(shè)置的遠(yuǎn)程終端站號(hào)，通過通信轉(zhuǎn)換器來連接具體的遠(yuǎn)程終端，再通過通信轉(zhuǎn)換器回收遠(yuǎn)程終端的報(bào)文，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，得到具體的數(shù)據(jù)，完成具體的任務(wù)。

   該方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好、安全可靠、運(yùn)行成本低，但需專門敷設(shè)通信線，所以一次性投資較大。

   （2）軟件設(shè)置    下面的實(shí)例，其軟件配置為Window98平臺(tái)，Genesis for Windows工控軟件包，Microsoft Office97 軟件包。

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

①     Genesis的組態(tài)

a.       進(jìn)入I/O Server 定義輸入/輸出節(jié)點(diǎn)（增加檢測(cè)點(diǎn)時(shí)用）