0 引言 隨著世界范圍內(nèi)網(wǎng)絡和信息技術的日趨成熟，在工業(yè)通訊和自動化應用中日益采用以態(tài)網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議作為最主要的通訊接口。從用戶觀點來考慮，以態(tài)網(wǎng)最明顯的好處就是技術標準的開放性，這正如個人(PC)促進了信息革命的到來，在短短的二十年內(nèi)改變了我們生活周圍的一切。在工業(yè)應用中，全面采用以太網(wǎng)進行通訊和基于網(wǎng)絡的工業(yè)設備，用戶從此擺脫廠家專有協(xié)議和網(wǎng)絡架構的困擾，使各種設備更易于集成。 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展與普及推廣，Ethernet技術也得到了迅速的發(fā)展。首先，Ethernet的通信速率從10M、100M、到如今的1000M、10G，在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網(wǎng)絡負荷的減輕和網(wǎng)絡傳輸延時的減小；其次，采用星形網(wǎng)絡拓撲結構，交換機將網(wǎng)絡劃分為若干個網(wǎng)段，降低了所有網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡負荷，使Ethernet通信“確定性”和實時性得到大大提高。 1 方案設計 能源是寶貴的財富，充分利用能源，節(jié)能降耗，是每個企業(yè)追求的目標。目前，能源計量設備普遍存在分布廣，并且分散，人工抄表時間不一致，有一定計量誤差，不便于實時跟蹤能源消耗狀況，阻礙了對于能源消耗的準確分析。根據(jù)這些狀況，我們試驗開發(fā)了能源計量網(wǎng)，實現(xiàn)各種介質(zhì)的自動檢測和計量。根據(jù)我廠目前大部分儀表具有RS-485通訊口，同時光纖主干網(wǎng)（以太網(wǎng)）的開通，為節(jié)省投資，充分利用現(xiàn)有設備，我們準備建立基于以太網(wǎng)的能源計量系統(tǒng)。本系統(tǒng)是對累積量進行計量管理，累積量是慢變量，且主要是進行計量管理，而不是現(xiàn)場控制，對實時性要求不高，以太網(wǎng)具有的優(yōu)勢可以滿足計量管理的要求。 在工業(yè)自動化控制中，大量的傳感器，測量儀表，PLC等設備必須聯(lián)網(wǎng)，為整個系統(tǒng)提供管理必需的數(shù)據(jù)。而大多數(shù)這些設備只有RS232和RS485/422串口通訊界面。利用目前光纖局域網(wǎng)覆蓋廣泛的優(yōu)勢，并且主要實現(xiàn)計量管理，對實時性要求不高的特點，本系統(tǒng)引入Moxa工業(yè)以太網(wǎng)設備服務器的先進功能將串口設備立即聯(lián)網(wǎng)，使儀表RS485總線升級到工業(yè)以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)，從而實現(xiàn)通過以太網(wǎng)控制串口設備，實現(xiàn)能源計量。 2系統(tǒng)硬件組成 能源計量系統(tǒng)組成如圖1所示 圖1 能源計量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 本系統(tǒng)為一網(wǎng)絡系統(tǒng)。分布于各處的具有RS-485通訊功能的流量積算儀就近以總線形式組網(wǎng)，并分別通過一個串口設備聯(lián)網(wǎng)服務器（臺灣，MOXA）就近連至交換機。串口設備聯(lián)網(wǎng)服務器將RS-485通訊協(xié)議轉換為TCP/IP協(xié)議，通過公司主干網(wǎng)（以太網(wǎng)），實現(xiàn)用一臺主機就可讀取分布于全廠的能源量。本方案直接從儀表讀數(shù)字信號，數(shù)據(jù)準確，無累計誤差，且對于分散的個別儀表容易實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，整個系統(tǒng)便于擴展。 3系統(tǒng)軟件設計 本系統(tǒng)包括三部分：數(shù)據(jù)采集存儲，客戶端應用程序和局域網(wǎng)Web發(fā)布程序。 3．1采集部分 1）程序設計基于串口編程。首先，在本地將流量積算儀按RS-485總線形式連接，通過RS485/232轉換模塊與主機標準串口連接。用VC編程做儀表串口通訊的DLL驅動程序，然后在VB中聲明標準API函數(shù)并調(diào)用，從而提高程序讀取速度，在一定程度上克服串口通訊速度慢的問題。在VB中用Timer控件，自動觸發(fā)讀取函數(shù)，在判斷為正確數(shù)據(jù)后進行存儲。 2）在1）測試成功后，用串口設備聯(lián)網(wǎng)服務器代替RS-485/232轉換模塊，一端連接流量積算儀組成的RS-485總線，一端連接交換機，主機通過網(wǎng)卡也連至交換機。然后，設置主機與串口設備聯(lián)網(wǎng)服務器的IP地址在同一VLAN，并使用MOXA本身提供的驅動程序，將串口設備聯(lián)網(wǎng)服務器（Nport　Epress DE-311）的串口映射為一個標準串口（如COM3/COM4等）。此時，無須修改任何原有的軟件和通訊目標，即可立即使用。從而實現(xiàn)通過以太網(wǎng)讀取遠程數(shù)據(jù)，方便計量。 3）將所有相關數(shù)據(jù)，包括儀表的RS485總線地址，相應的IP地址和映射的串口數(shù)等信息存于SQL SERVER數(shù)據(jù)庫，在程序確認要采集后，將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫讀到相應的數(shù)組內(nèi)，并對采集點數(shù)做統(tǒng)計，用于采集程序依次循環(huán)采集。如果要添加或刪除檢測點，只要連接數(shù)據(jù)庫做相應修改即可，不需要修改程序。 3. 2存儲部分 本程序使用了VB的ADO技術，將實時數(shù)據(jù)定期遠傳存儲到SQL SERVER數(shù)據(jù)庫，并且在每天的固定時間進行日用量計算，也遠傳存儲到SQL SERVER數(shù)據(jù)庫。通過在SQL SERVER服務器端創(chuàng)建觸發(fā)器，將日用量等數(shù)據(jù)轉存實現(xiàn)歷史記錄。為便于管理，設置用戶管理，高權限的用戶可以進行設備管理，增減采集儀表的數(shù)量，設置表底，規(guī)定結算時間等，低權限的用戶只能查看，不能修改。 ADO技術用于訪問數(shù)據(jù)庫，具有易于使用、訪問靈活、應用范圍廣的特點。 1）易于使用 這是ADO技術的最重要的一個特征。由于ADO技術是高層應用，所以相對于OLE DB或者ODBC，它具有面向對象的特征。同時，在ADO的對象結構中，其對象之間的層次關系并不明顯。相對于DAO等訪問技術來講，又不必關心對象的構造順序和構造層次。對于要用的對象，不必先建立連接、會話等對象，只需直接構造即可，方便了應用程序的編制。 2）高速訪問數(shù)據(jù)源 3）可以訪問不同的數(shù)據(jù)源 4）可以用于Micresoft Active頁 ADO技術可以以ActiveX控件的形式出現(xiàn)，所以，可以被用于 Microsoft Active頁。此特征可以簡化Web 頁的編程。 5）程序占用內(nèi)存少 部分程序如下： 連接數(shù)據(jù)庫 Set objconn = New ADODB.Connection objconn.ConnectionString = "driver={SQL Server};" & _ "server=dbserver;uid=flux;pwd=flux;database=flux" objconn.Open 添加新數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫 If objconn.state = adStateOpen Then sql="select num,ybname,medium,lflux,qflux,kflux,state,shijian,xuhao,rflux,zhuangtai,danwei from realtimedata order by num" Set cmd = New ADODB.Command cmd.CommandText = sql ………………………………………… objrst.Open cmd, , adOpenKeyset, adLockOptimistic If objrst.state = adStateOpen Then If objrst.BOF Then …………………………….. objrst!lflux = ybdata(m).lflux objrst!Qflux = ybdata(m).Qflux …………………………………….. objrst.Update 3．3客戶端應用程序 采用VB編寫客戶端應用程序，實現(xiàn)從SQL SERVER數(shù)據(jù)庫讀取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，用戶可完成分布圖、歷史趨勢圖的顯示和要求的報表打印等功能。為了降低消耗，提高效能，根據(jù)用戶需求，開發(fā)相應的數(shù)據(jù)分析程序，為方便用戶使用，將數(shù)據(jù)轉存EXCEL表，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，結合現(xiàn)場實際，尋求節(jié)能降耗的措施。 3．4局域網(wǎng)Web發(fā)布程序 用ASP編寫Web發(fā)布程序，通過ADO技術從SQL SERVER數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)上網(wǎng)瀏覽實時和歷史數(shù)據(jù)。方便各個生產(chǎn)部門、管理部門和維護部門掌握實時數(shù)據(jù)，節(jié)省時間，提高工作效率，做到數(shù)據(jù)公開，避免計量異議。 部分程序如下： 連接數(shù)據(jù)庫 Set Recordset1 = Server.CreateObject("ADODB.Recordset") Recordset1.ActiveConnection = MM_dll_STRING Recordset1.Source = "SELECT 檢測點名稱, 累積流量, 時間 FROM ENERGY.累積瞬時流量 WHERE 介質(zhì)類型=" + Replace(Recordset1__varleixing, "", "") + "" 顯示數(shù)據(jù) <%=(Recordset1.Fields.Item("檢測點名稱").Value)%> <%=(Recordset1.Fields.Item("累積流量").Value)%> <%=(Recordset1.Fields.Item("時間").Value)%> 4結束語 本方案解決了國產(chǎn)儀表通過RS485總線立即升級到工業(yè)以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)，此設計主要優(yōu)點是硬件便于擴展，既可將新增加儀表串聯(lián)接于原系統(tǒng)，也可增加串口聯(lián)網(wǎng)服務器，對原系統(tǒng)沒有影響；同時，軟件程序也不用改變，只要在采集程序的菜單中選擇設備管理功能，則可將儀表的地址和串口的對應信息存儲于數(shù)據(jù)庫，并將采集循環(huán)中的數(shù)組信息做對應擴展；此外，由于實現(xiàn)公司局域網(wǎng)WEB發(fā)布，數(shù)據(jù)公開透明，便于各個部門監(jiān)督，避免了計量異議。因此，此設計使用簡單，靈活，節(jié)省投資，便于維護，值得推廣使用。 李永彩，1971年生，女，1994年畢業(yè)于河北理工大學,在邢鋼計控處工作四年,其間任班組組長,積累了豐富的現(xiàn)場工作經(jīng)驗,后考取北京科技大學研究生,進一步提高了理論知識和研究解決問題的能力,2001畢業(yè)后負責能源計量數(shù)據(jù)的自動采集的開發(fā)工作, 廠內(nèi)PLC程序編制和改進,二級自動化程序編制等工作,進一步提高了生產(chǎn)效率.現(xiàn)中級職稱，碩士，邢鋼技術中心自動化室工作。 Add.: 河北邢臺邢鋼路161號 郵編054027 Tel.: +86-319-2044445 Fax: +86-319-2042798 E-mail: yongcaiyi2005@yahoo.com.cn