謝海霞 付善增

1  引言

        隨著(zhù)企業(yè)信息化建設的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )在廠(chǎng)內得到廣泛應用。廠(chǎng)調度室為了更加有效地進(jìn)行管理，及時(shí)了解乙烯裝置的運行情況，隨時(shí)查看工藝數據，委派計算機維護部門(mén)把烯烴分廠(chǎng)DCS（Distribute Control System，集散控制系統）系統的部分工藝過(guò)程數據傳送到調度局域網(wǎng)上，以便企業(yè)調度人員隨時(shí)在辦公室查看所關(guān)心的實(shí)時(shí)工藝數據，隨時(shí)定制打印所需報表。

2  當前系統現狀及計算機化技術(shù)上的可能性

        當前系統指當前還未開(kāi)發(fā)，用戶(hù)已經(jīng)在使用的，滿(mǎn)足其工作流程的物理系統。當前系統下，調度人員需要每日去控制室查看所需數據，或收取現場(chǎng)打印的報表，然后，再把這些數據重新統計匯總成所需的報表上報。當前系統從人為干預改變?yōu)橛嬎銠C管理的關(guān)鍵問(wèn)題是實(shí)現現場(chǎng)控制系統與調度網(wǎng)絡(luò )的通訊。只有將現場(chǎng)的過(guò)程數據傳送到調度網(wǎng)絡(luò )并且存儲后，網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)才能夠使用應用軟件訪(fǎng)問(wèn)數據。下面詳細介紹有關(guān)內容。

2.1  乙烯DCS系統介紹

        DCS是計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)、圖形顯示技術(shù)實(shí)現過(guò)程控制和過(guò)程管理的控制系統，多臺CPU分散應用于過(guò)程控制，通過(guò)通訊總線(xiàn)、CRT顯示器、鍵盤(pán)打印機等又能高度集中地操作、顯示和報警。

        北京東方石油化工有限公司東方化工廠(chǎng)計控分廠(chǎng)乙烯裝置使用的DCS是日本橫河公司的CENTUM-XL，是八十年代的技術(shù)，與PC機的通訊能力較弱，不能夠安裝網(wǎng)卡直接與PC機通訊，只能使用其專(zhuān)用的通訊設備ECGW（現場(chǎng)通訊門(mén)路單元）進(jìn)行。但ECGW設備較昂貴，需要上百萬(wàn)的投資，企業(yè)暫時(shí)沒(méi)有這筆預算，所以考慮使用串行通訊的方法。

        CENTUM-XL系統中的EOPS（現場(chǎng)操作站）是控制系統的人機接口，主要用于工藝人員進(jìn)行操作。EOPS可以安裝RS81卡（RS-232C Communication card），它支持串行通訊，共提供了4個(gè)RS-232C標準串口，其中一個(gè)串口連接了一臺ERPT2（打印機），還有三個(gè)串行口未用，為串行通訊提供了可能。CENTUM-XL系統提供了Basic功能，可以編程向串口發(fā)送數據，能夠完成數據發(fā)送的任務(wù)。

2.2  調度局域網(wǎng)介紹

        從地域范圍方面劃分，網(wǎng)絡(luò )可分為局域網(wǎng)（Local Area Net）和廣域網(wǎng)（Wide Area Net）。在調度樓，利用WindowsNT4.0系統（服務(wù)器用）、Windows95/98系統（客戶(hù)機用）作為組建網(wǎng)絡(luò )的軟件，利用網(wǎng)卡、網(wǎng)線(xiàn)、HUB（集線(xiàn)器）等硬件把調度樓的若干計算機組建成星形的局域網(wǎng)，能夠實(shí)現文件夾共享，能夠映射網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)器。例如：服務(wù)器的標識為server，在服務(wù)器的D驅動(dòng)器下有一個(gè)文件為example.mdb，在其它的客戶(hù)機上寫(xiě)代碼時(shí)，對服務(wù)器文件\\server\d:\example.mdb的訪(fǎng)問(wèn)可以將\\server\d:映射為本地盤(pán)符，如：映射為本地H驅動(dòng)器。應用程序可以直接對本地的H:\example.mdb操作。

2.3  串行通訊技術(shù)介紹

        串行通訊是指以字符的形式傳送數據。當通信對象遠離主機時(shí)，采用串行通訊方式很有效，不但省硬件，而且可使用現存的通信信道（如電話(huà)），故串行數據傳送被廣泛使用。而RS-232C是常用的串行接口標準，用于數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間的接口。設備之間的連接常采用直接地或間接地通過(guò)調制解調器的方法。

2.4  數據接收相關(guān)技術(shù)介紹

        數據的接收在一臺PC機上進(jìn)行，利用PC機的串口接收EOPS發(fā)送出的數據。當數據傳送到PC機后，需要將數據文件存放在文件服務(wù)器上，所有的客戶(hù)端都通過(guò)服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)數據文件，服務(wù)器相當于一個(gè)大容量的硬盤(pán)，各個(gè)客戶(hù)機上的應用程序通過(guò)盤(pán)符映射的辦法共享服務(wù)器上的文件。

        接收數據時(shí)，選用Visual Basic（VB）作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。因為VB提供了開(kāi)發(fā)Windows應用程序的最快速、最簡(jiǎn)潔的方法。同時(shí)，選用Access作為數據庫軟件，因為它支持多個(gè)用戶(hù)以共享方式打開(kāi)數據庫進(jìn)行查詢(xún)，能夠滿(mǎn)足多用戶(hù)數據訪(fǎng)問(wèn)的需求；并且Access數據庫可以用VB直接操作，方便數據存儲的編程。Access數據庫文件格式為*.mdb。

2.5  計算機化程序模塊圖

        筆者把要開(kāi)發(fā)的軟件稱(chēng)為乙烯DCS與PC通訊軟件。通訊系統的主要功能是完成數據的發(fā)送和數據的接收。為了數據的使用，還需有數據庫的建立和應用軟件的開(kāi)發(fā)。圖1所示為乙烯DCS與PC通訊系統模塊圖。

圖1  乙烯DCS與PC通訊系統結構圖

3  具體設計及實(shí)施步驟

3.1  EOPS與PC通訊時(shí)的硬件連接

        初期實(shí)驗階段，為了數據發(fā)送程序、接收程序的調試，PC機可放在控制室，與EOPS采用直接電纜連接。實(shí)際運行時(shí)采用遠距離的連接方式。下面介紹這兩種連接方式：

        (1)  直接電纜連接

        如圖2所示，EOPS的COM接口（串口）與PC的COM接口用一條串行電纜連接。采取直接電纜連接，需在烯烴分廠(chǎng)控制室安放一臺計算機，利用這臺計算機對過(guò)程數據進(jìn)行接收、處理、存放。EOPS串口為25針接口，PC機串口為9針接口。

圖2  EOPS串口與PC機串口電纜接線(xiàn)圖

        (2)  在EOPS與服務(wù)器之間建立遠距離連接

        實(shí)施時(shí)，采用遠距離傳送方式，圖3給出了遠距離的硬件連接圖。

圖3  CENTEM-XL與調度網(wǎng)通訊的硬件連接圖

        這種方式下，調度網(wǎng)中的服務(wù)器充當接收PC，數據直接存放在服務(wù)器上。這樣可以縮短客戶(hù)機訪(fǎng)問(wèn)數據的響應時(shí)間，并且可以節省一臺微機的花銷(xiāo)。服務(wù)器與EOPS之間使用一對Modem，速率設置為9 600b/s，Modem1設置為呼叫方，Modem2設置為自動(dòng)應答方，使用專(zhuān)用電話(huà)線(xiàn)連接，這相當于在服務(wù)器與EOPS之間建立了專(zhuān)線(xiàn)，專(zhuān)門(mén)用于數據傳輸。EOPS發(fā)送出來(lái)的數據直接存放在服務(wù)器的數據庫中，做為共享數據，供各工作站的應用程序使用。

3.2  DCS數據的采集與發(fā)送

        乙烯DCS系統采集的現場(chǎng)數據，包括監視點(diǎn)、控制點(diǎn)，總共兩千多點(diǎn)，但調度室最需要的是某些重要點(diǎn)的測量值和一些物料消耗工位的累積量值，暫時(shí)需要傳送的數據為一百個(gè)。發(fā)送端可以向串口發(fā)送20行數據，每行5個(gè)數據，每個(gè)數據由工位號及其測量值組成。

        在控制室，任選一臺已經(jīng)安裝RS81卡的操作站（EOPS），作為數據通訊的發(fā)送端。任選一個(gè)未用串口作為數據的發(fā)送端口，調整速率設定開(kāi)關(guān)，選擇最高速率9 600b/s，當前通訊設備都支持這一速度。把設置好的Modem1接到選定好的串口上，并連接上電話(huà)線(xiàn)。在EOPS的BASIC編程模式下，編制數據發(fā)送程序，主要使用數據采集和打印語(yǔ)句。例如：

        PRCSRD “10FC102A.PV,10FC104A.PV,10TC103.PV, 10LC100A.PV,10FC108A.PV”;A1,A2,A3,A4,A5

        PRINT “10FC102A”,A1,“10FC104A”,A2,“10TC103”,A3, “10LC100A”,A4,“10FC108A”,A5

        發(fā)送采用數據塊的形式，一個(gè)數據塊（即20行的數據）發(fā)送完畢，等待足夠時(shí)間，以保證接收端接收并處理完數據，然后再重復發(fā)送，這樣可以免去收發(fā)雙方的握手過(guò)程。如果用戶(hù)對數據實(shí)時(shí)程度的要求不是非常高，可以把數據刷新的間隔加大一些，以減輕EOPS的CPU的負荷。發(fā)送過(guò)程如圖4所示。

圖4  數據發(fā)送程序流程圖

        說(shuō)明：指定輸出設備是指具體使用哪個(gè)RS-232C口；獲取過(guò)程數據即利用PRCSRD語(yǔ)句把過(guò)程數據取到變量中，過(guò)程數據可以是測量值（PV）、設定值、輸出值等，主要獲取PV值；發(fā)送數據用PRINT語(yǔ)句發(fā)送工位號及對應過(guò)程數據，工位號的發(fā)送是為了接收端對數據的識別。發(fā)送數據時(shí)需保持一定的格式，如：工位號占8位，數據占10位，方便接收端接收。采用目前的通訊方式，發(fā)送、接收和處理100個(gè)數據需要兩分鐘的時(shí)間。發(fā)送程序是一個(gè)循環(huán)發(fā)送的過(guò)程，所以必須以實(shí)時(shí)方式運行，即把程序放在后臺執行，它的執行與前臺操作無(wú)關(guān)，不會(huì )影響操作工的日常工作。