基于流量計(jì)量機(jī)和intouch的氣體分段計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、基于流量計(jì)量機(jī)和Intouch的氣體分段計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算機(jī)/Intouch/鋼廠/氣體計(jì)量1?引言在工業(yè)自動(dòng)化日益發(fā)達(dá)的今天,流量計(jì)量對(duì)于相關(guān)的工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)有著重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,無(wú)論是供應(yīng)商還是用戶在流量計(jì)量方面都有著嚴(yán)格的要求。根據(jù)法國(guó)液空計(jì)量的要求,設(shè)計(jì)出的以ROC809流量計(jì)算機(jī)、孔板流量計(jì)為硬件核心,以Intouch10.1為軟件平臺(tái)的流量計(jì)算系統(tǒng)?？紤]到其計(jì)量的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性,以及滿足供應(yīng)商與客戶端雙方計(jì)量的最大利益,我們?cè)谠O(shè)計(jì)計(jì)量程序中采用分段計(jì)量的運(yùn)算方式來(lái)解決以上問(wèn)題。在實(shí)際運(yùn)行中,該系統(tǒng)對(duì)冶煉鋼鐵的過(guò)程中大量的氧氣、氮?dú)?/p>

2、和氬氣的計(jì)量準(zhǔn)確度均有大幅度之提高,而且系統(tǒng)所提供的流量結(jié)算結(jié)果已獲得供應(yīng)商與用戶的認(rèn)可。流量計(jì)量廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、對(duì)外貿(mào)易以及人民生活各個(gè)領(lǐng)域中,對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全、改進(jìn)操作工藝改善生產(chǎn)條件、完善科學(xué)實(shí)驗(yàn)條件及促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展等有著極其重要的意義[1]。2?分段系統(tǒng)產(chǎn)生的意義與背景以法液空為例的氣體分離制造商來(lái)說(shuō),氣體的分離設(shè)備的精確以及提供給客戶端的氣體流量的精準(zhǔn)成為與各自息息相關(guān)的因素,從而使氣體供應(yīng)商與用戶形成了不可分離的緊密關(guān)系。而對(duì)于如鋼廠、堿廠、化肥廠等需要大量氣體的企業(yè)工廠來(lái)說(shuō),有時(shí)

3、候一段時(shí)間會(huì)大量用氣,有時(shí)候會(huì)停止一段時(shí)間用氣,這種波動(dòng)較大、間歇性用氣,一般計(jì)算流量的算法會(huì)有一些偏差。用戶方與供應(yīng)商可能會(huì)發(fā)生較大分歧。例如,當(dāng)鋼廠一段時(shí)間停止用氣時(shí),但是空分設(shè)備仍然要按照能耗最低、人力最低運(yùn)轉(zhuǎn);客戶需要大量供氣時(shí),空分設(shè)備需要開(kāi)到滿載狀態(tài),并且伴隨著液態(tài)空氣分離氣化,對(duì)于能源和人力消耗巨大;所以如果按照一般計(jì)量的方法,勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生較大誤差,并且不能滿足互利原則。為此,我們建立分段流量計(jì)算結(jié)算系統(tǒng),以滿足供應(yīng)商與用戶各自的要求。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況我們?cè)O(shè)計(jì)了分段計(jì)量參數(shù)和相應(yīng)的算法。分段計(jì)量算法對(duì)供應(yīng)商提供的氧氣、氬氣、氫氣、氮

4、氣等氣體進(jìn)行了統(tǒng)一的、精確計(jì)算的同時(shí),還快速生成直觀的結(jié)算報(bào)表,確保了供用雙方的交易要求。3?分段計(jì)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)計(jì)量系統(tǒng)分為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)與控制級(jí)兩個(gè)組成部分,其中現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備則是孔板流量計(jì),通過(guò)孔板流量計(jì)對(duì)通過(guò)管道橫截面的氣體的有效測(cè)量與采集,完成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)采集任務(wù);控制級(jí)為控制室中控制柜以及與之通訊的PC機(jī)。其中下位機(jī)采用艾默生公司生產(chǎn)的ROC809型計(jì)量計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確地完成按照3小時(shí)一累計(jì)的運(yùn)算任務(wù);友好的人機(jī)界面(HMI)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有效采集數(shù)據(jù),包括實(shí)時(shí)流量、累計(jì)流量、實(shí)時(shí)溫度、壓力等,按照要求定時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),生成流量計(jì)量報(bào)表并打印。圖1為柜內(nèi)系統(tǒng)照片。

5、?3.1?硬件選型系統(tǒng)選用艾默生公司的ROC809型計(jì)量計(jì)算機(jī)與上位機(jī)戴爾公司的OptiPlex380DT作為控制級(jí)的硬件核心。ROC全名為RemoteOperationController,遠(yuǎn)程終端控制器,及測(cè)量、控制、通訊、計(jì)量于一體的智能計(jì)量計(jì)算機(jī)。它具有高可靠性、易組態(tài),獨(dú)特的模塊插槽設(shè)計(jì),使用靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?；赗TU技術(shù),功耗低、耐惡劣環(huán)境,強(qiáng)大的通訊能,并且有數(shù)據(jù)歸檔能力、儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)的能力,小流量切除能力,是及流量計(jì)算機(jī)、PLC的完美結(jié)合。ROC809流量計(jì)算機(jī)是一個(gè)基于微處理器設(shè)計(jì)的控制器,為各種現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化應(yīng)用提供了所需

6、的功能。?????????ROC809控制器可以用于進(jìn)行常規(guī)邏輯和時(shí)序控制、歷史資料存檔、復(fù)式通信口、比例、積分和微分(PID)控制以及對(duì)12個(gè)回路的流量測(cè)量?？刂破髦袔в幸粋€(gè)可供連接中央處理器(CPU)、電源輸入模塊、通信模塊和I/O模塊的背板。ROC809元件備有九個(gè)模塊插槽,其中三個(gè)可供安放通信模塊。ROC809運(yùn)用電源輸入模塊轉(zhuǎn)換外部輸入功率為ROC809元件的電子設(shè)備所要求的電壓級(jí)別,并監(jiān)控電壓級(jí)別以確保正常運(yùn)行。有兩種電源輸入模塊可供ROC809使用:12伏特直流電和24伏特直流電。當(dāng)主電源沒(méi)有連接時(shí),內(nèi)部的三洋3伏特CR2430鋰

7、后備電池將為數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供了備用電源。本系統(tǒng)選擇DELLOptiPlex380DT機(jī)作為上位機(jī),來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、操作管理。硬件選擇2臺(tái)PC機(jī)相互冗余備份,有一臺(tái)機(jī)器出現(xiàn)故障或者丟失數(shù)據(jù),系統(tǒng)仍然可以照常運(yùn)行,以期更有效的保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理的可靠性[2]。3.2?通訊方式ROC809支持多種通信協(xié)議:ROCPlus、Modbus、ModbusTCP/IP、Modbus封裝于TCP/IP及帶有電子流量測(cè)量(EFM)擴(kuò)充的Modbus。除了EIA-232(RS-232)模塊之外,每個(gè)通信模塊都與其它模塊和背板完全隔離,包括電源和信號(hào)隔

8、離在內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)接口已經(jīng)設(shè)計(jì)成能保護(hù)模塊內(nèi)的電子設(shè)備。每個(gè)模塊都具有濾波器以減少通信錯(cuò)誤。所有通信模塊都以相同方式安裝到ROC800系列設(shè)備中。您可以在R