计量仪表数据自动采集在化工装置中的优化应用研究

张庆峰

摘 要：化工装置是化工企业生产过程中比较重要的组成部分，而传统的仪表数据采集主要是采用手工录入的方式，而且计量仪表输出协议不统一，从而增加了数据采集的难度，影响化工装置的运行效率。为了使上述问题得到有效的改善，可以引入计量仪表数据自动采集技术，其不仅可以实现对差异通讯协议的标准化转换，而且还能够有效采集化工装置运行参数，以确保化工装置的高效管理和运营。

关键词：化工装置；计量仪表数据自动采集；优化应用效果

随着我国科学技术的发展，有效的推动了各行各业的发展，而且在化工企业生产的各个环节中综合统计、ERP等信息系统起到了很好的应用效果。实际上，化工装置运行阶段所产生的基础数据基本上是借助计量仪表来收集的，数据的真实性、完整性和可靠性将会对化工行业的生产经营产生决定性的影响，为了确保数据的可靠性，引入了计量仪表数据自动采集技术，其能够实现对数据的自动采集和输送，从而有效提高化工装置的运行效率。

1 化工装置仪表数据采集中所存在的问题

1.1 手工录入方式问题

人工录入是化工装置仪表数据采集过程中比较传统的方式，但是极易受到人为因素的影响，从而导致数据的真实性、可靠性受到一定的影响。

1.2 计量仪表输出协议不统一

目前，我國化工装置仪表数据输出类型常见的包括四大类：（1）带电流输出和RS485输出的计量仪表；（2）带HART协议输出的计量仪表；（3）无通讯协议但有4-20mA电流输出的计量仪表；（4）无通讯功能但以脉冲输出的计量仪表。通过相关调查与统计发现，在进行化工装置数据采集时，如果选择常规采集方式，并通过不同接口方式来有效连接采集设备，这样一来往往需要开发与之相对应的接口驱动，但是由于计量仪表输出协议不统一，从而增加了驱动软件编制和接口改造的工作量和难度。

2 计量仪表数据自动采集器设计

2.1 数据采集接口设计

在计量仪表数据自动采集器中，一般会选择MODBUS-RTU协议作为接口软件的协议标准，这样不仅能够完成对底层智能设备数据的有效采集，而且还可以对所有数据进行科学化、系统化、规范化处理，并通过直接映射的方式存在到组态文件所要求的存储空间中。数据采集接口软件可以为数据采集服务器提供MODBUS TCP/IP服务，这样一来当数据服务器发出数据请求后，就能够根据MODBUS—TCP协议来确保接口软件可以把映射空间所存储的数据运送到数据采集服务器，以提高数据的使用效率。

2.2 采集底层设备的数据信息

按照组态文件所采用的扫描策略，接口软件可以通过MODBUS—RTU协议来对底层设备进行轮询访问，并根据组态功能来对数据进行规范化处理，随后按照组态文件的相关规范和标准来把所得到的标准数据存储起来。实际上，底层数据为原始数据流，通过计量仪表数据自动采集器对其进行采集后，还需要按照相关规范和表转来对其进行处理，处理过程中选择配置文件规定的函数，从而有效提高数据的处理效果。

2.3 数据缓冲

通常情况下，接口软件可以对近3d的历史数据进行保存，并将其提供给客户端及访问接口应用。同时，接口软件还可以对上行网络的连接状态进行有效的识别。如果遇到上行网络故障或断开的情况，可以对未传送的数据进行有效的缓存，而且能够将数据刷新周期控制在60S以内。缓存数据的多少一般是根据存储空间的存储容量上限来决定的。接口软件一般能够完成对静态数据文件的有效识别，而且还可以对有效响应远程服务器所产生的静态数据请求，最后可以将静态数据直接传输给数据服务器。

2.4 采集数据上传

通常情况下，如果远程数据采集服务器的MODBUS TCP/IP协议请求得到数据采集器响应后，就会根据提前制定好的协议规范和标准，来将映射空间的数据发送至主机系统，并根据MODBUS TCP/IP协议来上传计量仪表采集的数据。

3 计量仪表数据自动采集器的优化改造

3.1 构建新型数据采集结构

在化工装置数据采集时，要想有效解决工录入的缺陷和不足，需要建设新型数据采集结构，以实现对数据的自动采集。同时，新型数据采集结构不仅可以有效转换通信协议标准，并达到统一的MODBUS协议，同时还能够通过RS485总线来完成有限连接，借助上层数据采集设备来采集计量仪表数据，为后续的业务系统提供所需要的基础数据。

3.2 数据自动采集协议转换

（1）电流输出计量仪表协议和HART协议的转换。当计量仪表符合HART协议时，通过配置 HART协议转换器就能够有效转换协议。通过安全栅可以将仪表的4～20 mA输出转换为电流输出，并实现对DCS/记录仪的有效连接，同时也可以将数据输送至流量累计仪中。（2）电流输出和RS485接口计量仪表完成对数据的采集。如果计量仪表支持MODBUS协议和RS485接口，就能够选择屏蔽双绞线电缆来将信号数据发送到RS485总线上。但是当接口非RS485串行接口时，则需要借助串行接口转换器来实现对数据信息的有效转换，并得到RS485接口所需要的数据。（3）无通讯协议但有电流输出的计量仪表。如果不支持HART或不支持MODBUS通信协议，但是却有4～20 mA输出电流的计量仪表，此时可以借助流量累计仪来实现对累计量、瞬时量等数据采集任务，并通过网络系统来完成对相关数据的有效传输与采集。

4 在化工装置中计量仪表数据自动采集的优化应用效果

（1）借助计量仪表数据自动采集技术能够提高计量数据的实时性、全面性和准确性，不仅可以更好的了解和掌握企业当前的生产和运营情况，而且还可以为化工企业的未来发展提供参考和借鉴。（2）维护更加简洁方便，并减少接口开发投入成本，能够将不同类型输出协议转换为统一的协议标准，通过数据采集设备就能够实现标准化编程和简单组态；（3）减少仪表设备更换成本，减少抄表人员，控制成本。

5 结语

总之，计量仪表数据自动采集技术的应用，既能够对人工抄表的劳动强度实现有效的控制，同时也可以完成对化工装置数据的有效采集、传递和应用，同时还可以为化工装置的运行提供准确、高效、稳定的基础数据源，为化工企业的发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]宋明成，宋涛.兰州石化计量数据中心建设[J].甘肃科技，2016，12（18）：194-195.