【摘要】 簡(jiǎn)要介紹了用計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)礦區(qū)天然氣計(jì)量監(jiān)控管理自動(dòng)化的特點(diǎn)。結(jié)合工程實(shí)際，詳細(xì)闡述了改造一套天然氣計(jì)量管理系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件選型，包括高性能工空機(jī)、智能流量積算儀、各種變送器、 MODEM等；模塊化的軟件設(shè)計(jì)，并給出了工控機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)上傳信息中心網(wǎng)絡(luò)的核心程序。該系統(tǒng)已在川西南礦區(qū)投入運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：計(jì)量監(jiān)控管理系統(tǒng)，硬件選型，軟件設(shè)計(jì)
Abstract: In this paper , the characteristics of the system of nature gas about measurement and management realized by computer and intranet are introduced. Integrated with practice, system design and hardware selection which including performance industrious PC 、 intelligent accumulator 、 various transformer and MODEN;and structured programming about a set of measurement and management system reformation are described in detail. And a part of core procedure about data collection and data delivery is given. The system has been run at Chuanxinan mine.
Key word: measurement and management system, hardw are selection, software design
礦區(qū)天然氣流量計(jì)量是天然氣工業(yè)中關(guān)鍵熱工參數(shù)的測(cè)量。正確地選擇測(cè)量方法與合理地設(shè)計(jì)計(jì)量系統(tǒng)，將直接關(guān)系到能源的合理分配與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為此，我們針對(duì)天然氣工業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合川西南礦區(qū)的實(shí)際，將原來的雙波紋管人工計(jì)量系統(tǒng)改造成了計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)量管理系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)中采用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，不但提高了計(jì)量精度，而且大大地提高了工作效率。同時(shí)，系統(tǒng)的可靠性和安全性也比原來大大提高。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特征及目標(biāo)
本系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)礦區(qū)天然氣計(jì)量及管理的自動(dòng)化，因此系統(tǒng)的核心為計(jì)量和管理兩部分。其中計(jì)量系統(tǒng)采用兩級(jí)體系，智能積算儀可以在上位機(jī)不能正常工作時(shí)單獨(dú)計(jì)量，工控機(jī)既可以計(jì)量，但更主要用于監(jiān)控和管理。 這種體系結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的單級(jí)結(jié)構(gòu)具有更高的可靠性和靈活性。同時(shí)，系統(tǒng)采用以MSU 2964單片機(jī)為主芯片的天然氣智能流量指示積算儀為前端計(jì)量?jī)x，其精度高，穩(wěn)定可靠， 計(jì)量誤差可達(dá)到± 0.5%。
充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，信息共享。高性能工控機(jī)作為監(jiān)控及管理機(jī)，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，可擴(kuò)展性好，軟件人機(jī)界面友好。
1.2 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1。
1.3 系統(tǒng)工作原理
現(xiàn)場(chǎng)各節(jié)流裝置將流量大小轉(zhuǎn)化為差壓的變化，經(jīng)差壓變送器送至天然氣流量?jī)x，流量?jī)x根據(jù)差壓和氣流靜壓（壓力變送器）、溫度等信號(hào)，通過預(yù)先設(shè)置的有關(guān)參數(shù)，按照計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（SY/T6143-1996）中規(guī)定的計(jì)算流量的數(shù)學(xué)模計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的天然氣的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。監(jiān)控臺(tái)的工控機(jī)通過RS485采集各流量?jī)x的計(jì)量數(shù)據(jù)并保存到本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣一來，操作人員就可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地了解和掌握生產(chǎn)情況。各生產(chǎn)數(shù)據(jù)還由工控機(jī)上傳至礦區(qū)信息中心并保存到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，供礦區(qū)MIS系統(tǒng)的需要。
2硬件選型
2.1節(jié)流裝置 ：選用 5719廠生產(chǎn)的精密孔板閥，因該閥具有不停氣拆卸孔板，測(cè)量精度高等特點(diǎn)。
2.2溫度變送器、差壓變送器和壓力變送器 ：均選用川儀橫河 EJA防爆系列，該系列測(cè)量精度高，安裝使用方便，且安全防爆，穩(wěn)定可靠。測(cè)溫元件采用PT100熱電偶。
2.3安全柵及電源 ：用安全柵來限制控制室儀表中的高電壓，高電流能量串入現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)。 SFY系列電源箱為現(xiàn)場(chǎng)儀表提供工作電源。
2.4天然氣流量積算儀 ：以 MSU296416P單片機(jī)為主芯片的天然氣智能流量指示積算儀是專門為天然氣流量測(cè)量而研制的。其精度高，穩(wěn)定可靠，符合SY/T6143-96標(biāo)準(zhǔn)。并且其模塊化的設(shè)計(jì)保證了當(dāng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)改變時(shí)，只需更換部分模塊即可按新標(biāo)準(zhǔn)完成計(jì)量工作。
2.5配氣站監(jiān)控臺(tái)計(jì)算機(jī)： 選用工業(yè)控制機(jī)，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，可擴(kuò)展性好，人機(jī)界面友好。
2.6調(diào)制解調(diào)器 ：選用 56kbps的聯(lián)想防雷MODEM，系統(tǒng)通過MODEM利用礦區(qū)通訊電話線將各計(jì)量數(shù)據(jù)加密后上傳至礦區(qū)信息中心。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 開發(fā)工具及環(huán)境
采用VB6.0為開發(fā)工具，WINDOWS 2000操作系統(tǒng)，SQL Server 7.0為本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。
3.2 軟件結(jié)構(gòu)圖如圖2。
3.3 軟件部分功能介紹
該軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計(jì)。程序結(jié)構(gòu)清晰，可擴(kuò)充性好，易讀性強(qiáng)。便于管理與維護(hù)。每部分的基本功能簡(jiǎn)述如下：
數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)：工控機(jī)將采集到的各計(jì)量數(shù)據(jù)：差壓、壓力、溫度、瞬間流量、累計(jì)流量加上生產(chǎn)時(shí)間存入本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。報(bào)警安全值設(shè)定：壓力、壓差、溫度、流量、流量變化速度等。每個(gè)參數(shù)均有上、下限報(bào)警。一旦報(bào)警發(fā)生，報(bào)警事件記錄在報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄報(bào)警點(diǎn)，報(bào)警性質(zhì)（上、下限），時(shí)間、當(dāng)班操作人員，并可立即打印。
數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)：顯示集配站工藝流程圖，并在工藝流程圖相應(yīng)位置動(dòng)態(tài)顯示各工藝參數(shù)。工藝參數(shù)包括：壓力、差壓、溫度、流量、流量加速度等。可凍結(jié)數(shù)顯屏幕，供用戶分析。顯示刷新周期 3-5秒可調(diào)。既能快速反映流量真實(shí)值，又不影響操作人員的查看。可在一個(gè)窗口內(nèi)顯示全站各計(jì)量點(diǎn)狀況。
關(guān)鍵詞：計(jì)量監(jiān)控管理系統(tǒng)，硬件選型，軟件設(shè)計(jì)
Abstract: In this paper , the characteristics of the system of nature gas about measurement and management realized by computer and intranet are introduced. Integrated with practice, system design and hardware selection which including performance industrious PC 、 intelligent accumulator 、 various transformer and MODEN;and structured programming about a set of measurement and management system reformation are described in detail. And a part of core procedure about data collection and data delivery is given. The system has been run at Chuanxinan mine.
Key word: measurement and management system, hardw are selection, software design
礦區(qū)天然氣流量計(jì)量是天然氣工業(yè)中關(guān)鍵熱工參數(shù)的測(cè)量。正確地選擇測(cè)量方法與合理地設(shè)計(jì)計(jì)量系統(tǒng)，將直接關(guān)系到能源的合理分配與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為此，我們針對(duì)天然氣工業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合川西南礦區(qū)的實(shí)際，將原來的雙波紋管人工計(jì)量系統(tǒng)改造成了計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)量管理系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)中采用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，不但提高了計(jì)量精度，而且大大地提高了工作效率。同時(shí)，系統(tǒng)的可靠性和安全性也比原來大大提高。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特征及目標(biāo)
本系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)礦區(qū)天然氣計(jì)量及管理的自動(dòng)化，因此系統(tǒng)的核心為計(jì)量和管理兩部分。其中計(jì)量系統(tǒng)采用兩級(jí)體系，智能積算儀可以在上位機(jī)不能正常工作時(shí)單獨(dú)計(jì)量，工控機(jī)既可以計(jì)量，但更主要用于監(jiān)控和管理。 這種體系結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的單級(jí)結(jié)構(gòu)具有更高的可靠性和靈活性。同時(shí)，系統(tǒng)采用以MSU 2964單片機(jī)為主芯片的天然氣智能流量指示積算儀為前端計(jì)量?jī)x，其精度高，穩(wěn)定可靠， 計(jì)量誤差可達(dá)到± 0.5%。
充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，信息共享。高性能工控機(jī)作為監(jiān)控及管理機(jī)，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，可擴(kuò)展性好，軟件人機(jī)界面友好。
1.2 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1。
1.3 系統(tǒng)工作原理
現(xiàn)場(chǎng)各節(jié)流裝置將流量大小轉(zhuǎn)化為差壓的變化，經(jīng)差壓變送器送至天然氣流量?jī)x，流量?jī)x根據(jù)差壓和氣流靜壓（壓力變送器）、溫度等信號(hào)，通過預(yù)先設(shè)置的有關(guān)參數(shù)，按照計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（SY/T6143-1996）中規(guī)定的計(jì)算流量的數(shù)學(xué)模計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的天然氣的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。監(jiān)控臺(tái)的工控機(jī)通過RS485采集各流量?jī)x的計(jì)量數(shù)據(jù)并保存到本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣一來，操作人員就可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地了解和掌握生產(chǎn)情況。各生產(chǎn)數(shù)據(jù)還由工控機(jī)上傳至礦區(qū)信息中心并保存到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，供礦區(qū)MIS系統(tǒng)的需要。
2硬件選型
2.1節(jié)流裝置 ：選用 5719廠生產(chǎn)的精密孔板閥，因該閥具有不停氣拆卸孔板，測(cè)量精度高等特點(diǎn)。
2.2溫度變送器、差壓變送器和壓力變送器 ：均選用川儀橫河 EJA防爆系列，該系列測(cè)量精度高，安裝使用方便，且安全防爆，穩(wěn)定可靠。測(cè)溫元件采用PT100熱電偶。
2.3安全柵及電源 ：用安全柵來限制控制室儀表中的高電壓，高電流能量串入現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)。 SFY系列電源箱為現(xiàn)場(chǎng)儀表提供工作電源。
2.4天然氣流量積算儀 ：以 MSU296416P單片機(jī)為主芯片的天然氣智能流量指示積算儀是專門為天然氣流量測(cè)量而研制的。其精度高，穩(wěn)定可靠，符合SY/T6143-96標(biāo)準(zhǔn)。并且其模塊化的設(shè)計(jì)保證了當(dāng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)改變時(shí)，只需更換部分模塊即可按新標(biāo)準(zhǔn)完成計(jì)量工作。
2.5配氣站監(jiān)控臺(tái)計(jì)算機(jī)： 選用工業(yè)控制機(jī)，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，可擴(kuò)展性好，人機(jī)界面友好。
2.6調(diào)制解調(diào)器 ：選用 56kbps的聯(lián)想防雷MODEM，系統(tǒng)通過MODEM利用礦區(qū)通訊電話線將各計(jì)量數(shù)據(jù)加密后上傳至礦區(qū)信息中心。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 開發(fā)工具及環(huán)境
采用VB6.0為開發(fā)工具，WINDOWS 2000操作系統(tǒng)，SQL Server 7.0為本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。
3.2 軟件結(jié)構(gòu)圖如圖2。
3.3 軟件部分功能介紹
該軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計(jì)。程序結(jié)構(gòu)清晰，可擴(kuò)充性好，易讀性強(qiáng)。便于管理與維護(hù)。每部分的基本功能簡(jiǎn)述如下：
數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)：工控機(jī)將采集到的各計(jì)量數(shù)據(jù)：差壓、壓力、溫度、瞬間流量、累計(jì)流量加上生產(chǎn)時(shí)間存入本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。報(bào)警安全值設(shè)定：壓力、壓差、溫度、流量、流量變化速度等。每個(gè)參數(shù)均有上、下限報(bào)警。一旦報(bào)警發(fā)生，報(bào)警事件記錄在報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄報(bào)警點(diǎn)，報(bào)警性質(zhì)（上、下限），時(shí)間、當(dāng)班操作人員，并可立即打印。
數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)：顯示集配站工藝流程圖，并在工藝流程圖相應(yīng)位置動(dòng)態(tài)顯示各工藝參數(shù)。工藝參數(shù)包括：壓力、差壓、溫度、流量、流量加速度等。可凍結(jié)數(shù)顯屏幕，供用戶分析。顯示刷新周期 3-5秒可調(diào)。既能快速反映流量真實(shí)值，又不影響操作人員的查看。可在一個(gè)窗口內(nèi)顯示全站各計(jì)量點(diǎn)狀況。