CN102955471A - 基于质量流量计的智能管控系统 - Google Patents

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徐德洪
顾惠强
孙勇
耿德山
戴立平
何巍
盛国良
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Abstract

本发明公开了一种基于质量流量计的智能管控系统，包括计量监控系统、质量流量计采集单元以及集成计量管控系统，所述的质量流量计采集单元和计量监控系统与集成计量管控系统通过RS485网络连接；所述的集成计量管控系统包括RS486单元、数据处理与存储单元、流量计数字接口；其中，所述的数据处理与存储单元通过流量计数字接口采集质量流量计数据；数据处理与存储单元将采集到的质量流量计数据处理后通过RS485单元提供给计量监控系统；本发明基于质量流量计的智能管控系统，实现了作为主站，采集了总线上的多台质量流量计信息；作为从站，达到了多个主站并行采集流量计数据，使得计量监控主站多从轮询模式改变为单点模式。

Description

基于质量流量计的智能管控系统
技术领域
本发明涉及一种基于质量流量计的智能管控系统。
背景技术
随着石油化工行业销售、生产及其储运部门异地化，生产、计量及其结算的管理对于信息化的需求显得尤为重要，信息化是以数据为前提。针对储运关联的管输、水路、铁路、公路作业，质量流量计的数据作为主要贸易量的结算依据。因此，质量流量计数据采集的准确性及其稳定性显得尤为重要。
以罗斯蒙特质量流量计2700为例，采集流量计数据有脉冲等信号转换、HART、RS485方式三种方案。其中脉冲等信号转换方案的问题在于模拟或脉冲信号远传易产生信号失真及其控制器二次累积本身产生的误差，影响了计量和控制的精确度，因此采集的流量计数据不能作为贸易交接。另外贸易纠纷产生时，需要贸易时质量流量计量过程数据，仪表参数如组态信息、诊断信息数据作为依据，这些数据只能通过数字通讯方式给出。HART采集方案基于4-20mA电流回路，HART总线为模拟信号到数字通信的过渡产品，用于质量流量计采集方案中只能点到点连接，成本较高。目前质量流量计的数据采集主要基于RS485方式（协议为MODBUS RTU）。RS485方式给出的数据是质量流量计原始数据，输出过程中数据无任何转换损失，数据直接作为贸易交接量。质量流量计只有一路RS485通讯输出导致无法实现多个系统同时采集流量计数据。生产、计量及其结算的管理基于信息化的需求，需要同时采集流量计数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于质量流量计的智能管控系统，该智能管控系统实现了控制系统、计量系统以及结算系统同时采集流量计数据的功能。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于质量流量计的智能管控系统，包括计量监控系统、质量流量计单元以及集成计量管控系统，所述的质量流量计单元和计量监控系统与集成计量管控系统通过RS485网络连接；
所述的集成计量管控系统包括RS485单元、数据处理与存储单元、流量计数字接口；
其中，所述的数据处理与存储单元通过流量计数字接口采集质量流量计数据；数据处理与存储单元将采集到的质量流量计数据处理后通过RS485单元提供给计量监控系统。
作为进一步改进，为了更直观显示发油量数据，所述的集成计量管控系统还包括显示操作单元，显示操作单元用于显示质量流量计的过程数据、组态数据和报警信息。
作为进一步改进，所述的基于质量流量计的智能管控系统，还包括IC卡操作系统以及定量发油系统，其中集成计量管控系统还包括CAN总线单元和I/O接口单元；集成计量管控系统通过CAN总线单元与IC卡操作系统连接；数据处理与存储单元根据IC卡操作系统的刷卡信号通过I/O接口单元输出对应的定量发油信号，定量发油系统根据定量发油信号和质量流量计检测到的发油量控制油路开关阀门动作，从而实现刷IC卡与阀门控制联动。
所述的流量计数字接口可扩展多条MODBUS总线。
所述的集成计量管控系统采用ARM架构的STM32单片机实现。
本发明的有益效果：1、本发明基于质量流量计的智能管控系统，实现了作为主站，采集了总线上的多台质量流量计信息；作为从站，采用数据内存共享技术，达到了多个主站并行采集流量计数据，使得基于质量流量计的计量监控主站多从轮询模式改变为单点模式，从而提高了通讯的实时性及其稳定性，同时也满足了基于MODBUS通讯规约多主站并行采集质量流量计数据的需求。
2、依据发油过程数据及其管理数据特点，智能管控系统提供了CANBUS总线，开发了应用于管理系统的通讯规约。目前MODBUS RTU通讯采用9600波特率，而CAN总线的通讯速度提高到56K波特率，极大地提高了通讯的实时性及其数据容量。
3、通过开发智能管控仪的I/O控制接口（DI/DO/AI/AO/HC）及优化发油控制策略，实现了IC卡管理站与PLC等定量发油系统的联动，实时比对应发量与实发量等数据，实时预警到量，进而输出DO信号，避免了发油超装问题。
附图说明
图1是本发明的方框示意图。
图2是本发明一个具体实施例的电路原理示意框图。
图3.1与图3.2是本发明基于质量流量计的智能管控系统的主程序框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
基于质量流量计的智能管控系统，包括计量监控系统、质量流量计单元以及集成计量管控系统，所述的质量流量计单元和计量监控系统与集成计量管控系统通过RS485网络连接；
所述的集成计量管控系统包括RS485单元、数据处理与存储单元、流量计数字接口；
其中，所述的数据处理与存储单元通过流量计数字接口采集质量流量计数据；数据处理与存储单元将采集到的质量流量计数据处理后通过RS485单元提供给计量监控系统。
作为进一步改进，为了更直观显示发油量数据，所述的集成计量管控系统还包括显示操作单元，显示操作单元用于显示质量流量计的过程数据、组态数据和报警信息。
作为进一步改进，所述的基于质量流量计的智能管控系统，还包括IC卡操作系统以及定量发油系统，其中集成计量管控系统还包括CAN总线单元和I/O接口单元；集成计量管控系统通过CAN总线单元与IC卡操作系统连接；数据处理与存储单元根据IC卡操作系统的刷卡信号通过I/O接口单元输出对应的定量发油信号，定量发油系统根据定量发油信号和质量流量计检测到的发油量控制油路开关阀门动作，从而实现刷IC卡与阀门控制联动。
所述的流量计数字接口可扩展多条MODBUS总线。
所述的集成计量管控系统采用ARM架构的STM32单片机实现。
针对质量流量计RS485通讯口的数据直接来源于一次表，数据无失真，满足贸易特点，研制针对质量流量计通讯口的数据采集模块及其数据缓存机制。
针对多系统采集质量流量计RS485通讯口的数据需求，研制一主多从的通讯传输模块及机制。多从既能针对DCS、PLC等标准MODBUS主站系统采集数据，智能解析主站通讯命令，应答对应质量流量计通道数据。又能提供现场总线如CAN等通讯规约及其模块。一主针对总线上多台质量流量计，采集质量流量计数据并建立数据缓存机制。
针对质量流量计脉冲失真的影响，解决发油过程控制策略、管理及其报警需求，开发控制模块及其接口（DI/DO/AI/AO/HC），通过接口实现与其它系统（如PLC定量装船系统）逻辑联动。
根据质量流量计过程及其组态数据特点，开发数据显示及其参数智能设定模块及其软件。
通过开发基于质量流量计的智能管控仪，实现了作为主站，采集了总线上的多台质量流量计信息。作为从站，采用数据内存共享技术，达到了多个主站并行采集流量计数据，使得基于质量流量计的计量监控主站多从轮询模式改变为单点模式，从而提高了通讯的实时性及其稳定性，同时也满足了基于MODBUS通讯规约多主站并行采集质量流量计数据的需求。
依据发油过程数据及其管理数据特点，管控仪提供CANBUS总线，开发了应用于管理系统的通讯规约。目前MODBUS RTU通讯采用9600波特率，而CAN总线的通讯速度提高到56K波特率，极大地提高了通讯的实时性及其数据容量。
通过开发智能管控仪的I/O控制接口（DI/DO/AI/AO/HC）及优化发油控制策略，实现了IC卡管理站与PLC等定量发油系统的联动，实时比对应发量与实发量等数据，实时预警到量，进而输出DO信号，避免了发油超装问题。
智能管控仪自动匹配总线上的质量流量计的数量及地址，实现了友好界面显示流量计的主要过程、组态数据及其通讯状态。

Claims (8)

1.一种基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，包括计量监控系统、质量流量计单元以及集成计量管控系统，所述的质量流量计单元和计量监控系统与集成计量管控系统通过RS485网络连接；
所述的集成计量管控系统包括RS485单元、数据处理与存储单元、流量计数字接口；
其中，所述的数据处理与存储单元通过流量计数字接口采集质量流量计数据；数据处理与存储单元将采集到的质量流量计数据处理后通过RS485单元提供给计量监控系统。
2.根据权利要求1所述的基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，所述的集成计量管控系统还包括显示操作单元，显示操作单元用于显示质量流量计的过程数据、组态数据和报警信息。
3.根据权利要求1或2所述的基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，还包括IC卡操作系统以及定量发油系统，其中集成计量管控系统还包括CAN总线单元和I/O接口单元；集成计量管控系统通过CAN总线单元与IC卡操作系统连接；数据处理与存储单元根据IC卡操作系统的刷卡信号通过I/O接口单元输出对应的定量发油信号，定量发油系统根据定量发油信号和质量流量计检测到的发油量控制油路开关阀门动作，从而实现刷IC卡与阀门控制联动。
4.根据权利要求1或2所述的基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，所述的流量计数字接口可扩展多条MODBUS总线。
5.根据权利要求3所述的基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，所述的流量计数字接口可扩展多条MODBUS总线。
6.根据权利要求1或2或5所述的基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，集成计量管控系统采用ARM架构的STM32单片机实现。
7.根据权利要求3所述的基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，集成计量管控系统采用ARM架构的STM32单片机实现。
8.根据权利要求4所述的基于质量流量计的智能管控系统，其特征在于，集成计量管控系统采用ARM架构的STM32单片机实现。
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