劉 洋，楊傳將

集氣站多協(xié)議數(shù)據(jù)采集監(jiān)控技術(shù)

劉 洋，楊傳將

（武漢船用電力推進裝置研究所，武漢 430064）

集氣站監(jiān)控設備眾多，包括加熱爐、分子篩、火氣探測設備、流量計設備，各個設備都有各自的通訊協(xié)議。本文講述了集氣站多種Modbus協(xié)議設備的數(shù)據(jù)采集過程，并通過以太網(wǎng)通訊在組態(tài)軟件中進行數(shù)據(jù)監(jiān)控的技術(shù)。結(jié)果表明，該技術(shù)能長久穩(wěn)定運行。

集氣站Modbus MP277 數(shù)據(jù)采集

0 引言

集氣站是收集氣井所生產(chǎn)天然氣的站場，在集氣站內(nèi)對天然氣進行節(jié)流降壓、加熱、調(diào)壓計量等各種工藝預處理，設備眾多且分散。為方便進行檢測和操作，必須進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集，在監(jiān)控臺進行數(shù)據(jù)的管理。集氣站設備主要包括加熱爐、流量計、分子篩、火災報警盤，以及供電設備UPS等，這些不同廠家的設備基本都支持Modbus協(xié)議，通過Modbus通訊可以將這些數(shù)據(jù)采集。為了有效降低成本，設計了如圖1所示的系統(tǒng)。系統(tǒng)采用西門子S7-300控制器，通過以太網(wǎng)連接上位機監(jiān)控軟件，再通過MP277連接S7-200的方式。S7-200控制器自帶RS485接口，能夠進行Modbus通訊，采集現(xiàn)場各種設備數(shù)據(jù)。最后通過以太網(wǎng)通訊將設備數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控軟件，方便操作人員進行監(jiān)控，該方案簡單有效，能夠?qū)崿F(xiàn)集氣站內(nèi)設備的狀態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)處理，有效的進行天然氣的生產(chǎn)工作。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 數(shù)據(jù)采集

S7-300控制器與S7-200控制器之間的通訊是實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵，EM277可以方便的實現(xiàn)S7-300與S7-200之間的PROFIBUS DP通訊，只需要在STEP7中進行S7-300控制站的組態(tài)，簡單配置EM277設備。選中STEP7的硬件組態(tài)窗口中的菜單 Optionà Install new GSD，導入SIEM089D.GSD文件，安裝EM277從站配置文件。導入GSD文件后，在右側(cè)的設備選擇列表中找到EM277從站，根據(jù)需要的通訊字節(jié)數(shù)，選擇一種通訊方式。本文中需要通訊的數(shù)據(jù)量比較大，選擇了最大的64字節(jié)輸入/64字節(jié)輸出的配置。S7-300的硬件下載完成后，將EM277的撥位開關(guān)撥到與以上硬件組態(tài)的設定值一致。

圖2 S7-300配置圖

1.2 程序處理

在S7-200系統(tǒng)中不需要對通訊進行組態(tài)和編程，只需要將要進行通訊的數(shù)據(jù)整理存放在V 存儲區(qū)，與S7-300組態(tài)EM277從站時的硬件I/O地址相對應就可以了。控制器中的程序如圖3、圖4所示。

V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6中循環(huán)處理數(shù)據(jù)，調(diào)用“MBUS_CTRL_P1”和“MBUS_MSG_P1”功能，安裝設定的步序采集下表所示的設備數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)循環(huán)放置在配置的通訊區(qū)中V 變量區(qū)，并為讀取的數(shù)據(jù)設置數(shù)據(jù)包號碼，以方便S7-300進行識別。

Step7中進行讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)讀取數(shù)據(jù)包的序號進行對數(shù)據(jù)進行區(qū)分，對應不同的設備參數(shù)。

2 監(jiān)控界面

上位機通過以太網(wǎng)與控制器進行連接，采用易控（INSPEC）組態(tài)軟件進行設計。易控是基于Microsoft操作平臺.Net的通用監(jiān)控軟件，它的畫面精美、功能創(chuàng)新，大大提升了系統(tǒng)檔次。系統(tǒng)開發(fā)的界面如圖5所示，分為“氣站概覽”、“加熱爐”、“分子篩”、“火氣探測”、“歷史數(shù)據(jù)”、“報警信息”、“報表”選項，包括各個設備的監(jiān)控，可以采集運行數(shù)據(jù)、設置運行參數(shù)。

圖3 S7-300控制程序

圖4 S7-200控制程序

3 結(jié)束語

文中所述的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)成功地應用到集氣站現(xiàn)場，經(jīng)過長久的運行，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，操作人員在上位機上能夠?qū)崟r檢測現(xiàn)場所有設備的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并可以對設備進行參數(shù)設置，滿足集氣站的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控設計要求，并且采集的數(shù)據(jù)兩小時記錄一次，填充在報表中，每天在12點-12點15分之間進行報表的一次保存和自動打印，并可進行歷史數(shù)據(jù)的查詢，非常方便現(xiàn)場操作人員對整個集氣站的監(jiān)控管理工作。

[1] 王鋒. S7-300通過S7-200實現(xiàn)Modbus-RTU通訊[J].電工技術(shù), 2008(2): 38-39.

[2] 高運廣, 劉順波, 何相勇. Modbus協(xié)議在溫濕度環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)集成中的應用[J]. 儀表技術(shù)與傳感器, 2006(10): 26-27.

[3] 張彬. S7-200用作Modbus主站的編程方法[A]. 《制造業(yè)自動化與網(wǎng)絡化制造》學術(shù)交流會論文集[C]. 2004.

表1 集氣站設備采集數(shù)據(jù)表

Application of Multi-protocol Data Acquisition and Monitoring Technology on Gas Gathering Station

Liu Yang, Yang Chuanjiang

(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)

TP273

A

1003-4862（2019）12-0021-03

2019-04-19

劉洋（1983-），女，工程師。研究方向：電子技術(shù)。E-mail：liuyang200_199@126.com