气体分段计量系统的设计与实现

　　1 引言

　　流量计量广泛应用于农业生产、国防建设、科学研究、对外贸易以及人民生活各个领域中,对保证产品质量、提高生产效率、保障生产安全、改进操作工艺改善生产条件、完善科学实验条件及促进科学技术发展等有着极其重要的意义[1]。特别是在能源危机日趋严重、工业生产自动化水平日新月异的当今时代,流量计量在国民经济中的地位与作用更加明显,具有广阔的发展前景。

　　2 分段计量系统产生的背景

　　对于专业气体分离设备制造商的发展趋势是向产业链的下游延伸,既卖气体分离设备又卖气体,从而将用户牢牢地与自己绑在一起。而诸如钢厂、碱厂、化肥厂这样大的气体用户,用气量可以从每小时几百标立　到几万标立,甚至可以一段时间停止不用,气体使用过程的大幅波动性、间歇性导致气体供应商与用气客户之间的需要建立一种更加公平结算关系。例如:客户不用气体,供应商的大型空分设备依然要消耗能源、人力维持最低运转;客户最大用气量时,供应商不但要将空分设备满负荷运转,还得将液态气体气化来补充供应,对于能源、人力等消耗都是巨大的;显然如果这时都按照普通的用气标准计费显然对气体供应商来说是不公平的,传统的计量方式此时不能满足需要的。我们就是针对市场的这个需求提出气体分段计量的概念,目前国内外尚且少见诸如此类的资料,主要目的是为气体供应商设计一套气体分段计量系统,从而对所有供应客户的氮气、氧气、氩气、氢气、氦气等气体(无论气体和液体)等进行统一的、精确的计量,更重要的是通过本系统进行智能分段处理以生成可以用于保证公平的贸易结算报表。

　　3 分段计量系统的结构

　　由于本系统功能要求多,设计采用二层体系结构,即 PLC 加 HMI 的形式。PLC 是目前工控行业最普遍的产品,本系统主要用来承担数据的采集、标准状况转换、积分、分段处理和通信的作用。HMI 主要承担从PLC 采集数据、数据存储、人机界面、生成并打印报表、第三方通信的作用。下面将分别阐述 PLC 和 HMI是如何选择,以保证系统的可靠、准确和稳定的。图一为系统照片。

　　3.1 HMI组件及功能

　　硬件选择两台研华工业计算机进行互为备份冗余,　任何一台机器的故障均不影响系统的正常使用,这样的配置极大的保证了系统的可靠性。在服务器上运行稳定的 Windows XP Professional 操作系统、Intouch 组态软件、SQL Serve 数据库和 Office 办公软件。Win-dows 平台下,Wo nderware Intouch 作为世界知名的SCADA 软件,能够长期稳定的运行,提供友好的人机界面,利用动画、图表、曲线等形式把要收集到的数据形象的显示出来,重要的是可以与流行的 SQL Server 数据库兼容,将历史数据永久保存,以备查考。选用 Office办公软件用来生成我们所需的各种生产报表,便于结算。以上组件的选择是充分考虑了系统的兼容性、稳定性,也是经过长期运行所考验了的。