基于ADAM系列模塊的管式捕集器測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)試

王書平

【摘 要】管式補(bǔ)集器能夠捕集天然氣或凝析液混輸中產(chǎn)生的段塞流，防止段塞流對(duì)后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生沖擊。本文介紹了采用ADAM4000系列模塊、調(diào)節(jié)儀來(lái)構(gòu)建管式補(bǔ)集器測(cè)控系統(tǒng)，利用組態(tài)王6.52編程實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控，在畫面報(bào)表中查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)并在EXCEL中保存報(bào)表數(shù)據(jù)等，同時(shí)還就系統(tǒng)調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】管式捕集器；測(cè)控系統(tǒng)；組態(tài)王

管式捕集器由若干根下傾的平行管段構(gòu)成，具有操作簡(jiǎn)單、處理量大、氣液分離效果好等優(yōu)點(diǎn)，能夠捕集天然氣/凝析液混輸中產(chǎn)生的段塞流，防止段塞流對(duì)后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生沖擊所造成的生產(chǎn)事故。

隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，臺(tái)灣研華公司的ADAM數(shù)據(jù)采集模塊逐步得到用戶的認(rèn)可，不同功能的ADAM模塊配合上位機(jī)及通訊就構(gòu)成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)和控制。為提高管式捕集器的運(yùn)行效率和整個(gè)系統(tǒng)的安全性，根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)了采用ADAM4000系列模塊和調(diào)節(jié)儀、利用組態(tài)王6.52作為上位軟件的測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)表查詢以及在EXCEL中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。

1.測(cè)控系統(tǒng)方案

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用 ADAM 4017模擬量輸入模塊來(lái)采集各類儀表的所有4～20mA信號(hào)，采用 ADAM 4080模塊來(lái)采集流量計(jì)的脈沖信號(hào)，界面信號(hào)與調(diào)節(jié)儀、調(diào)節(jié)閥構(gòu)成了閉環(huán)控制，使界面保持在給定的恒定值；兩個(gè)液位計(jì)交替使用來(lái)調(diào)節(jié)同一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，使液位保持在給定的恒定值；渦輪流量計(jì)輸出為脈沖信號(hào)，在二次表流量顯示儀中實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)流量，同時(shí)顯示儀有4～20mA信號(hào)輸出，可連接至ADAM 4017模塊。

所有ADAM 4017模擬量輸入模塊和ADAM 4080模塊，通過(guò)一對(duì)雙絞線并聯(lián)到RS—485網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)RS—485網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)利用ADAM4520模塊實(shí)現(xiàn)485/232信號(hào)轉(zhuǎn)換，上位機(jī)采用組態(tài)王6.52進(jìn)行編程可采集上述數(shù)據(jù)，以便對(duì)各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄、繪制各種曲線、圖表以及實(shí)現(xiàn)參數(shù)的打印和存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢和EXCEL存儲(chǔ)。

上位機(jī)ADAM4520（RS485/232）←ADAM4080←質(zhì)量流量計(jì)。

上位機(jī)ADAM4520（RS485/232）←ADAM4080←橢圓齒輪流量計(jì)。

上位機(jī)ADAM4520（RS485/232）←ADAM4017←壓力和差壓變送器。

上位機(jī)ADAM4520（RS485/232）←ADAM4017←氣體流量計(jì)。

上位機(jī)ADAM4520（RS485/232）←ADAM4017←流量顯示儀←渦輪流量計(jì)。

上位機(jī)ADAM4520（RS485/232）←ADAM4017←調(diào)節(jié)儀→調(diào)節(jié)閥←管式捕集器液位計(jì)和段塞流捕集器液位計(jì)。

上位機(jī)ADAM4520（RS485/232）←ADAM4017←調(diào)節(jié)儀→調(diào)節(jié)閥←射頻導(dǎo)納界面儀。

2.系統(tǒng)硬件

2.1 ADAM系列模塊功能

它是一種內(nèi)置微處理器、變送器及計(jì)算機(jī)接口的智能設(shè)備，用戶可通過(guò)計(jì)算機(jī)以RS—485通訊協(xié)議發(fā)出ASC 碼專用命令集對(duì)模塊進(jìn)行遙控。該系列模塊具有信號(hào)調(diào)理、量程調(diào)整、A/D和D/A轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)通訊等功能，模塊的配置參數(shù)均可通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)定并存入EEPROM存儲(chǔ)器，即使在掉電情況下，也能保證配置參數(shù)不丟失。

ADAM4017為16位8通道模擬量輸入模塊，可采集電壓、電流等模擬量輸入信號(hào)，它為所有通道都提供了可編程的輸入范圍，其模擬量輸入通道和模塊間還提供3000V的電壓隔離。 ADAM4017支持6路差分輸入，2路為單端信號(hào)。如果測(cè)試電流信號(hào)，需在該通道的輸入端口并聯(lián)250Ω的電阻。所有通道的輸入范圍均可編程設(shè)置并可將傳感器電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的工程量。

ADAM4080模塊具有兩個(gè)32位計(jì)數(shù)器輸入通道，可計(jì)數(shù)也可測(cè)頻率，可編程設(shè)置；提供TTL輸入和光隔離輸入信號(hào)接線方式，并分別提供接線端口。接線后需編程確定哪種輸入方式被激活；提供一個(gè)可編程的數(shù)字濾波器來(lái)消除輸入通道噪音。

ADAM4520模塊為光隔離的RS-232至RS-422/485轉(zhuǎn)換模塊，將RS-232信號(hào)轉(zhuǎn)換成隔離RS-485信號(hào)，此外該模塊可自動(dòng)控制數(shù)據(jù)傳輸方向，提高傳輸速率。

2.2調(diào)節(jié)儀雙重調(diào)節(jié)功能

管式捕集器裝置上有一臺(tái)磁翻轉(zhuǎn)遠(yuǎn)傳液位計(jì)，容積式段塞流捕集器原有一臺(tái)遠(yuǎn)傳液位計(jì)，二者不同時(shí)運(yùn)行，但共用管式捕集器油出口的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由遠(yuǎn)傳液位計(jì)控制調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥?？刂七^(guò)程為：轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至標(biāo)記“管式捕集器”側(cè)→管式捕集器的液位信號(hào)傳送至調(diào)節(jié)儀→通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)儀等比例輸出液位至ADAM4017；轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至標(biāo)記“段塞流捕集器”側(cè)→段塞流捕集器的液位信號(hào)傳送至調(diào)節(jié)儀→通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)儀等比例輸出液位至ADAM4017。

本系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)液位交替實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，通過(guò)測(cè)量、比較得到偏差，使系統(tǒng)沿減少或消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)；通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)選擇管式捕集器或段塞流捕集器的液位變送器，用作反饋信號(hào)PV，將來(lái)自液位變送器的反饋信號(hào)PV送入SR93調(diào)節(jié)儀，與該調(diào)節(jié)儀設(shè)定的液位給定值SV的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，由調(diào)節(jié)儀輸出4～20mA控制信號(hào)給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制調(diào)節(jié)閥的閥門開度，使液位保持在恒定的范圍內(nèi)。

3.系統(tǒng)軟件

監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的軟件平臺(tái)工具，亞控公司的組態(tài)王是一款Microsoft Windows98/2000/XP全中文的工控組態(tài)軟件，可生成交互式圖形界面、實(shí)時(shí)多任務(wù)，并提供如PLC、智能模塊等的驅(qū)動(dòng)軟件，簡(jiǎn)化了上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)間的連接等。

3.1軟件制作流程

制作組態(tài)畫面：監(jiān)控界面主要包含工藝流程圖、參數(shù)界面、實(shí)時(shí)、歷史趨勢(shì)曲線顯示和報(bào)表查詢。根據(jù)信號(hào)類型和分布區(qū)域繪制工藝流程圖，模擬生產(chǎn)運(yùn)行的流程，在模擬流程上直觀地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程全自動(dòng)化運(yùn)行監(jiān)控，另外在任一處單擊鼠標(biāo)右鍵都可彈出菜單進(jìn)入任一畫面；參數(shù)界面包括模擬參數(shù)匯總；通過(guò)選擇不同測(cè)點(diǎn)組，操作員可瀏覽任意點(diǎn)的當(dāng)前數(shù)據(jù)狀態(tài)和曲線、任意時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)和曲線；系統(tǒng)將利用組態(tài)王提供的報(bào)表組件為生產(chǎn)提供定義好的表格，在組態(tài)王中制作報(bào)表，并實(shí)現(xiàn)在EXCEL中存儲(chǔ)。

構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（定義變量）：數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王”最核心部分，是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的是變量的當(dāng)前值，構(gòu)造實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)需要定義相應(yīng)的外部設(shè)備及數(shù)據(jù)變量。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí)只要把I/O變量連接到外部設(shè)備上，按照設(shè)備安裝向?qū)У奶崾揪涂赏瓿稍O(shè)備的配置工作，可和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)。

建立動(dòng)畫連接：就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)壓力、液位、脈沖信號(hào)等發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)I/O接口將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的變化。

3.2軟件編程中的關(guān)鍵問(wèn)題

脈沖信號(hào)流量計(jì)算編程：ADAM4080采集的脈沖信號(hào)在程序中以寄存器的形式顯示，其中要使用PCVL、PCVH兩個(gè)寄存器，分別是計(jì)數(shù)器低位和高位。

報(bào)表制作及存儲(chǔ)編程：在組態(tài)王中利用編程制作列表控件“報(bào)表菜單”實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)功能，即程序運(yùn)行后，單擊報(bào)表菜單，出現(xiàn)“歷史查詢”選項(xiàng)，單擊該項(xiàng)可在組態(tài)王中進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢；再次單擊報(bào)表菜單，出現(xiàn)“保存結(jié)果”列項(xiàng)，單擊該項(xiàng)可在指定的EXCEL文件中自動(dòng)保存該查詢結(jié)果，同時(shí)存表結(jié)果顯示成功。

4.運(yùn)行調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)建立后調(diào)試出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法：（1）在ADAM 4000 UTILITY中無(wú)法搜索到模塊。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)只有一個(gè)COM口和模塊相連，如同時(shí)打開ADAM 4000 UTILITY和組態(tài)王就會(huì)出現(xiàn)該情況，正確做法是先打開ADAM 4000 UTILITY，搜索設(shè)置完畢后關(guān)閉該軟件，再運(yùn)行組態(tài)王軟件。（2）模塊無(wú)法初始化。在一個(gè)模塊進(jìn)行初始化時(shí)除ADAM4520外其它模塊都不能上電，所以每個(gè)模塊采用24V電源分配器，每個(gè)模塊供電采用一路。（3）接線不牢靠：ADAM4017的一個(gè)接線端內(nèi)除一根電線外還有兩個(gè)250Ω電阻的一端，電阻接線端很細(xì)且易彎曲，建議使用ADAM4017+來(lái)代替ADAM4017。

5.結(jié)論

基于ADAM系列模塊的管式補(bǔ)集器測(cè)控系統(tǒng)采用了工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件——組態(tài)王設(shè)計(jì)監(jiān)控界面， ADAM系列模塊作控制器開發(fā)了測(cè)控系統(tǒng)，系統(tǒng)開發(fā)周期短，可移植性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。

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