单片机与DSP中的研祥EIP系统在炼油厂公用工程数据采集系统中的应用
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2020-12-05
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单片机与单片机与DSP中的研祥中的研祥EIP系统在炼油厂公用工程数据采集系系统在炼油厂公用工程数据采集系
统中的应用统中的应用
1、引言 大型炼油厂是加工工艺齐全，生产规模大的燃料—化工原料型企业，其许多生产装置由于应用了
DCS，自动化水平很高，并且各装置的工程数据已纳入全厂的CIMS系统。但是水、电、气、暖等公用工程数据
以及罐区数据、进出厂数据却是独立的，仍靠统计人员汇总，不适应现代化管理的要求。为了准确且迅速地掌
握并利用全厂信息，对生产状况进行有效的统筹平衡管理，优化资源配置，提高企业的经济效益，有必要建
立“炼油厂全厂公用工程数据采集系统”将相对分散的数据先集中到计量中心，搞好物料平衡，再通过光纤进入全
厂CIMS系统。 该数据采集系统属第一期工程，先将三个罐区的进出厂计量数据采集并集中到计量中心。本
系统采用
1、引言
大型炼油厂是加工工艺齐全，生产规模大的燃料—化工原料型企业，其许多生产装置由于应用了DCS，自动化水平很
高，并且各装置的工程数据已纳入全厂的CIMS系统。但是水、电、气、暖等公用工程数据以及罐区数据、进出厂数据却是独
立的，仍靠统计人员汇总，不适应现代化管理的要求。为了准确且迅速地掌握并利用全厂信息，对生产状况进行有效的统筹平
衡管理，优化资源配置，提高企业的经济效益，有必要建立“炼油厂全厂公用工程数据采集系统”将相对分散的数据先集中到计
量中心，搞好物料平衡，再通过光纤进入全厂CIMS系统。
该数据采集系统属第一期工程，先将三个罐区的进出厂计量数据采集并集中到计量中心。本系统采用星形拓扑网络结
构，上位机安装在炼油厂计量中心，下位机分别安装在甲、乙、丙三个罐区，与罐区内的质量流量计相连。上位机采有长业
PC机并配有大屏幕监视器和打印机，下位机采用STD工控机V40系统Ⅱ，主机与下位机之间采用调制解调器连接，利用公用电
话通讯网实现数据传输。
本系统软件由上位机系统软件和下位机软件两大部分组成，均采用C语言及汇编语言编写。具有界面友好、实时性好、人
工干预少、使用简单方便等优点。全部软件的设计采用模块化方法，每一个模块完成某一功能，遵循并符合“自顶向下”的软件
设计原则。
2、上位机
上位机主机采用工业PC机，并配备有打印机和大屏幕监视器。上位机系统软件的主要功能是通过通信网络实现上位机与
下位机间的数据传输，以及将下位机实时采集的数据进行各种处理，包括存入数据库、进行流图显示、历史趋势图和棒形图还
有数据表的显示及各种要求的报表打印输出。为完成以上功能，上位机系统软件分成以下六大模块。各模块之间相对独立，单
独开发，但相互之间严格按照规定的协议开发，使整个系统软件模块结构清晰。
(1)主模块：主要用于完成对整个系统各子功能的控制及调度。
(2)流程图显示功能模块：主要完成各个工作区域的流程图和相应参数变化情况的显示。为了直观地反应全厂各生产装置
及工艺点的生产运行状态，使管理人员对各种状态及信息做到一目了然，特别设计了流程图显示及其相应功能模块。对各罐区
按照实际工艺要求显示其流程图及相应的参数变化情况。在每一流程图的右上方列出了与之相对应的重要参数的当前数据，从
而使得显示更加直观、信息掌握更加准确简便。
(3)历史趋势及棒形图显示模块：实现历史生产状况的趋势再现和与之对应时间点的棒形图及数据表格显示。通过历史趋
势图的显示可以对生产状况有一个纵向的全面了解。在历史趋势的显示中，为了适应不同的要求，设计了按天显示和按月显
示，以便更全面准确地了解历史生产状况。在显示过程中，还增加了对应的时间点上的棒图及数据表格显示，为用户提供了多
种清晰直观的选择，使用更加方便。
(4)数据采集及通信模块：主要完成通信链路的建立及数据采集和传输。数据采集及通信是本系统的核心。下位机实时采
集的数据只有传输到上位机才能被显示及打印。它有多种显示及监测功能，以保证数据传输的准确性及完整性。
在数据采集及通信中，对每次所采集的数据均进行正确性及完整性检测，以保证原始数据的正确。通讯的过程是先建立通
讯链路（即拨通对方的电话号码并正确应答），然后再建立数据链路。在建立数据链路的过程中，通讯双方要经过一系列应答
握手，以调整协议及通讯速率，联络所使用的数据压缩及纠检错方法，然后才将数据链路交由计算机使用。为了保证数据传输
的正确性，计算机在占用数据链路后，仍要与下位机再次“握手联络”，将重要的信息作多种处理后再传至上位机。上位机在接
收数据过程中，采用“大数判决”与“否定重发”的方法。
在建立通信链路、数据链路、握手应答及数据传输的整个过程中，软件设置了多种提示信息，使用户可在使用中随时了解
当前的通信状态并进行相应处理。在极端情况下，如通信线路故障等无法正确建立数据传输通道时，系统会自动重试三次，若
不成功则退出。
数据传输完毕后，要将全部数据按照相应的时间关系存入数据库文件之中。此时要做大量的数据处理工作，主要是建立队
列式数据文件及时间校准。通过采取以上措施，就能做到数据传输时的准确和快速，使用方便。
在设计数据库的结构时，使用了“数据管道”。将数据文件看作是一个存放数据的管道，数据每次存入，恰如从管道尾端进
入管道，而每进入一个新数据，就把管道前端的数据挤出去，此即队列式文件结构。这样一来，文件及数据的存取变得相对简
单了，但是这一队列要有一定的长度（或是说数据管道要有一定的容量），即文件所存放数据的持续时间。根据现场要求，过
多的数据保留是不必要的，无用数据大量的积累会导致所谓“数据垃圾”的产生。为此，每小时的历史数据只保留30天，而每天
的综合数据要保留至少一年，此由月文件及年文件来实现。在文件中，每一个数据结构均包含一个特定的时间信息，代表这组
数据在下位机中产生的时刻。使之排列总是按照时间由小到大、由远至近的顺序。
(5)报表打印功能模块：完成每日、五日以及月报表的打印。
(6)系统设定模块：主要用于完成对整个系统的显示设置和安全手段设置。考虑到在进行历史曲线显示时的不同要求及系
统安全性，设置了曲线显示时间间隔设定及密码设定。这样使得历史曲线显示既可以以小时为单位显示30天内任意连续24小
时的数据，又可以以天为单位显示365天内任意连续30天的历史曲线。
在该数据采集处理系统中设置了两级安全保密措施，第一级为开机保密设置，只有系统操作人员及有关机器管理人员才能
开机，可有效地阻止无关人员使用机器。第二级为系统进入保密，若要进入本系统进行诸如：数据采集、曲线显示、报表打印
必须经过这一道保密检查方可，否则系统将退出到安全状态，直到确认身份为止。这一级只有少数系统管理、决策人员才可进
入，有效地提高了系统的安全性。
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