圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體方案框圖
2、上位機(jī)
    上位機(jī)主機(jī)采用工業(yè)PC機(jī)，并配備有打印機(jī)和大屏幕監(jiān)視器。上位機(jī)系統(tǒng)軟件的主要功能是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，以及將下位機(jī)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，包括存入數(shù)據(jù)庫(kù)、進(jìn)行流圖顯示、歷史趨勢(shì)圖和棒形圖還有數(shù)據(jù)表的顯示及各種要求的報(bào)表打印輸出。為完成以上功能，上位機(jī)系統(tǒng)軟件分成以下六大模塊。各模塊之間相對(duì)獨(dú)立，單獨(dú)開(kāi)發(fā)，但相互之間嚴(yán)格按照規(guī)定的協(xié)議開(kāi)發(fā)，使整個(gè)系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)清晰。
    (1)主模塊：主要用于完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各子功能的控制及調(diào)度。
    (2)流程圖顯示功能模塊：主要完成各個(gè)工作區(qū)域的流程圖和相應(yīng)參數(shù)變化情況的顯示。為了直觀地反應(yīng)全廠各生產(chǎn)裝置及工藝點(diǎn)的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，使管理人員對(duì)各種狀態(tài)及信息做到一目了然，特別設(shè)計(jì)了流程圖顯示及其相應(yīng)功能模塊。對(duì)各罐區(qū)按照實(shí)際工藝要求顯示其流程圖及相應(yīng)的參數(shù)變化情況。在每一流程圖的右上方列出了與之相對(duì)應(yīng)的重要參數(shù)的當(dāng)前數(shù)據(jù)，從而使得顯示更加直觀、信息掌握更加準(zhǔn)確簡(jiǎn)便。
    (3)歷史趨勢(shì)及棒形圖顯示模塊：實(shí)現(xiàn)歷史生產(chǎn)狀況的趨勢(shì)再現(xiàn)和與之對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的棒形圖及數(shù)據(jù)表格顯示。通過(guò)歷史趨勢(shì)圖的顯示可以對(duì)生產(chǎn)狀況有一個(gè)縱向的全面了解。在歷史趨勢(shì)的顯示中，為了適應(yīng)不同的要求，設(shè)計(jì)了按天顯示和按月顯示，以便更全面準(zhǔn)確地了解歷史生產(chǎn)狀況。在顯示過(guò)程中，還增加了對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)上的棒圖及數(shù)據(jù)表格顯示，為用戶提供了多種清晰直觀的選擇，使用更加方便。
    (4)數(shù)據(jù)采集及通信模塊：主要完成通信鏈路的建立及數(shù)據(jù)采集和傳輸。數(shù)據(jù)采集及通信是本系統(tǒng)的核心。下位機(jī)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)只有傳輸?shù)缴衔粰C(jī)才能被顯示及打印。它有多種顯示及監(jiān)測(cè)功能，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性及完整性。
    在數(shù)據(jù)采集及通信中，對(duì)每次所采集的數(shù)據(jù)均進(jìn)行正確性及完整性檢測(cè)，以保證原始數(shù)據(jù)的正確。通訊的過(guò)程是先建立通訊鏈路（即撥通對(duì)方的電話號(hào)碼并正確應(yīng)答），然后再建立數(shù)據(jù)鏈路。在建立數(shù)據(jù)鏈路的過(guò)程中，通訊雙方要經(jīng)過(guò)一系列應(yīng)答握手，以調(diào)整協(xié)議及通訊速率，聯(lián)絡(luò)所使用的數(shù)據(jù)壓縮及糾檢錯(cuò)方法，然后才將數(shù)據(jù)鏈路交由計(jì)算機(jī)使用。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，計(jì)算機(jī)在占用數(shù)據(jù)鏈路后，仍要與下位機(jī)再次“握手聯(lián)絡(luò)”，將重要的信息作多種處理后再傳至上位機(jī)。上位機(jī)在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中，采用“大數(shù)判決”與“否定重發(fā)”的方法。
    在建立通信鏈路、數(shù)據(jù)鏈路、握手應(yīng)答及數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€(gè)過(guò)程中，軟件設(shè)置了多種提示信息，使用戶可在使用中隨時(shí)了解當(dāng)前的通信狀態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)處理。在極端情況下，如通信線路故障等無(wú)法正確建立數(shù)據(jù)傳輸通道時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)重試三次，若不成功則退出。
    數(shù)據(jù)傳輸完畢后，要將全部數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的時(shí)間關(guān)系存入數(shù)據(jù)庫(kù)文件之中。此時(shí)要做大量的數(shù)據(jù)處理工作，主要是建立隊(duì)列式數(shù)據(jù)文件及時(shí)間校準(zhǔn)。通過(guò)采取以上措施，就能做到數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的準(zhǔn)確和快速，使用方便。
    在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)時(shí)，使用了“數(shù)據(jù)管道”。將數(shù)據(jù)文件看作是一個(gè)存放數(shù)據(jù)的管道，數(shù)據(jù)每次存入，恰如從管道尾端進(jìn)入管道，而每進(jìn)入一個(gè)新數(shù)據(jù)，就把管道前端的數(shù)據(jù)擠出去，此即隊(duì)列式文件結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)，文件及數(shù)據(jù)的存取變得相對(duì)簡(jiǎn)單了，但是這一隊(duì)列要有一定的長(zhǎng)度（或是說(shuō)數(shù)據(jù)管道要有一定的容量），即文件所存放數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求，過(guò)多的數(shù)據(jù)保留是不必要的，無(wú)用數(shù)據(jù)大量的積累會(huì)導(dǎo)致所謂“數(shù)據(jù)垃圾”的產(chǎn)生。為此，每小時(shí)的歷史數(shù)據(jù)只保留30天，而每天的綜合數(shù)據(jù)要保留至少一年，此由月文件及年文件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在文件中，每一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均包含一個(gè)特定的時(shí)間信息，代表這組數(shù)據(jù)在下位機(jī)中產(chǎn)生的時(shí)刻。使之排列總是按照時(shí)間由小到大、由遠(yuǎn)至近的順序。
    (5)報(bào)表打印功能模塊：完成每日、五日以及月報(bào)表的打印。
    (6)系統(tǒng)設(shè)定模塊：主要用于完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的顯示設(shè)置和安全手段設(shè)置?？紤]到在進(jìn)行歷史曲線顯示時(shí)的不同要求及系統(tǒng)安全性，設(shè)置了曲線顯示時(shí)間間隔設(shè)定及密碼設(shè)定。這樣使得歷史曲線顯示既可以以小時(shí)為單位顯示30天內(nèi)任意連續(xù)24小時(shí)的數(shù)據(jù)，又可以以天為單位顯示365天內(nèi)任意連續(xù)30天的歷史曲線。
    在該數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中設(shè)置了兩級(jí)安全保密措施，第一級(jí)為開(kāi)機(jī)保密設(shè)置，只有系統(tǒng)操作人員及有關(guān)機(jī)器管理人員才能開(kāi)機(jī)，可有效地阻止無(wú)關(guān)人員使用機(jī)器。第二級(jí)為系統(tǒng)進(jìn)入保密，若要進(jìn)入本系統(tǒng)進(jìn)行諸如：數(shù)據(jù)采集、曲線顯示、報(bào)表打印必須經(jīng)過(guò)這一道保密檢查方可，否則系統(tǒng)將退出到安全狀態(tài)，直到確認(rèn)身份為止。這一級(jí)只有少數(shù)系統(tǒng)管理、決策人員才可進(jìn)入，有效地提高了系統(tǒng)的安全性。
3、下位機(jī)
    本系統(tǒng)下位機(jī)采STD總線工業(yè)控制機(jī)V40系統(tǒng)Ⅱ。它具有小型化、模塊化、組合化、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化、可工作在黑匣子方式等優(yōu)點(diǎn)并適合于環(huán)境惡劣的工況條件。每個(gè)罐區(qū)使用一臺(tái)STD工控機(jī)作為下位機(jī)，其主要功能如下：數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)各流量計(jì)的狀態(tài)；數(shù)據(jù)處理，將各流量計(jì)的數(shù)據(jù)規(guī)格化；數(shù)據(jù)通訊，將規(guī)格化的數(shù)據(jù)送往上位機(jī)。
    該STD總線系統(tǒng)（可接五臺(tái)流量計(jì)）由四塊模板組成，采用黑匣子方式工作，無(wú)須人工干預(yù)，全部操作自動(dòng)進(jìn)行。所使用的模板是：
    V40 CPU板STD5086；VGA適配卡STD5788；四路多功能RS232C通訊接口板STD5687（A）；二路多功能RS232C通訊接口板STD5687（B）。系統(tǒng)框圖如圖2所示：