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謝海霞 付善增

1  引言

        隨著企業信息化建設的發展，網絡在廠內得到廣泛應用。廠調度室為了更加有效地進行管理，及時了解乙烯裝置的運行情況，隨時查看工藝數據，委派計算機維護部門把烯烴分廠DCS（Distribute Control System，集散控制系統）系統的部分工藝過程數據傳送到調度局域網上，以便企業調度人員隨時在辦公室查看所關心的實時工藝數據，隨時定制打印所需報表。

2  當前系統現狀及計算機化技術上的可能性

        當前系統指當前還未開發，用戶已經在使用的，滿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為計算機管理的關鍵問題是實現現場控制系統與調度網絡的通訊。只有將現場的過程數據傳送到調度網絡并且存儲后，網絡用戶才能夠使用應用軟件訪問數據。下面詳細介紹有關內容。

2.1  乙烯DCS系統介紹

        DCS是計算機技術、控制技術、通訊技術、圖形顯示技術實現過程控制和過程管理的控制系統，多臺CPU分散應用于過程控制，通過通訊總線、CRT顯示器、鍵盤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計控分廠乙烯裝置使用的DCS是日本橫河公司的CENTUM-XL，是八十年代的技術，與PC機的通訊能力較弱，不能夠安裝網卡直接與PC機通訊，只能使用其專用的通訊設備ECGW（現場通訊門路單元）進行。但ECGW設備較昂貴，需要上百萬的投資，企業暫時沒有這筆預算，所以考慮使用串行通訊的方法。

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

2.2  調度局域網介紹

        從地域范圍方面劃分，網絡可分為局域網（Local Area Net）和廣域網（Wide Area Net）。在調度樓，利用WindowsNT4.0系統（服務器用）、Windows95/98系統（客戶機用）作為組建網絡的軟件，利用網卡、網線、HUB（集線器）等硬件把調度樓的若干計算機組建成星形的局域網，能夠實現文件夾共享，能夠映射網絡驅動器。例如：服務器的標識為server，在服務器的D驅動器下有一個文件為example.mdb，在其它的客戶機上寫代碼時，對服務器文件\\server\d:\example.mdb的訪問可以將\\server\d:映射為本地盤符，如：映射為本地H驅動器。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，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），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調制解調器的方法。

2.4  數據接收相關技術介紹

        數據的接收在一臺PC機上進行，利用PC機的串口接收EOPS發送出的數據。當數據傳送到PC機后，需要將數據文件存放在文件服務器上，所有的客戶端都通過服務器訪問數據文件，服務器相當于一個大容量的硬盤，各個客戶機上的應用程序通過盤符映射的辦法共享服務器上的文件。

        接收數據時，選用Visual Basic（VB）作為開發語言。因為VB提供了開發Windows應用程序的最快速、最簡潔的方法。同時，選用Access作為數據庫軟件，因為它支持多個用戶以共享方式打開數據庫進行查詢，能夠滿足多用戶數據訪問的需求；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

        筆者把要開發的軟件稱為乙烯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發。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  具體設計及實施步驟

3.1  EOPS與PC通訊時的硬件連接

        初期實驗階段，為了數據發送程序、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。實際運行時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，需在烯烴分廠控制室安放一臺計算機，利用這臺計算機對過程數據進行接收、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機串口電纜接線圖

        (2)  在EOPS與服務器之間建立遠距離連接

        實施時，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與調度網通訊的硬件連接圖

        這種方式下，調度網中的服務器充當接收PC，數據直接存放在服務器上。這樣可以縮短客戶機訪問數據的響應時間，并且可以節省一臺微機的花銷。服務器與EOPS之間使用一對Modem，速率設置為9 600b/s，Modem1設置為呼叫方，Modem2設置為自動應答方，使用專用電話線連接，這相當于在服務器與EOPS之間建立了專線，專門用于數據傳輸。EOPS發送出來的數據直接存放在服務器的數據庫中，做為共享數據，供各工作站的應用程序使用。

3.2  DCS數據的采集與發送

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

        在控制室，任選一臺已經安裝RS81卡的操作站（EOPS），作為數據通訊的發送端。任選一個未用串口作為數據的發送端口，調整速率設定開關，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，并連接上電話線。在EOPS的BASIC編程模式下，編制數據發送程序，主要使用數據采集和打印語句。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

        發送采用數據塊的形式，一個數據塊（即20行的數據）發送完畢，等待足夠時間，以保證接收端接收并處理完數據，然后再重復發送，這樣可以免去收發雙方的握手過程。如果用戶對數據實時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。發送過程如圖4所示。

圖4  數據發送程序流程圖

        說明：指定輸出設備是指具體使用哪個RS-232C口；獲取過程數據即利用PRCSRD語句把過程數據取到變量中，過程數據可以是測量值（PV）、設定值、輸出值等，主要獲取PV值；發送數據用PRINT語句發送工位號及對應過程數據，工位號的發送是為了接收端對數據的識別。發送數據時需保持一定的格式，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，發送、接收和處理100個數據需要兩分鐘的時間。發送程序是一個循環發送的過程，所以必須以實時方式運行，即把程序放在后臺執行，它的執行與前臺操作無關，不會影響操作工的日常工作。