西門子GCP軟件在工業色譜儀網絡數據采集系統中的應用

王國泰，肖江東，易 峰，郭 磊

（中國石油獨山子石化公司 信息網絡公司，新疆維吾爾自治區 獨山子 833699）

數據采集是化工生產高效自動化控制的基礎，是大數據時代精準把控生產的重要前提。為了保證生產過程的穩定、高效、節能環保，對生產過程的關鍵數據采集是非常有必要的。在化工生產過程中，在線工業色譜儀的作用是分析生產關鍵部位的物料組成。

1 色譜儀介紹

色譜儀是一種對混合氣體中各組分進行分析檢測的儀器，原理是利用物質的沸點、極性及吸附性質的差異實現混合物的分離，具有較高的靈敏度、自動化程度高的特點。色譜儀已經廣泛應用在工業生產各個領域，主要有制備純物質用的制備氣相色譜儀，工業生產過程中測量過程物料組分構成的在線氣相色譜儀等[1]。本文中講述到的色譜儀就是應用在化工生產領域的MAXUM型西門子色譜儀。

2 環網介紹

環形網絡是以環的形式將每臺設備連接在一起的網絡形式。環網形式能夠保證環內每臺設備上發送的信號可以被環上其他設備讀取。環形網拓撲結構是一個封閉的邏輯環，由中央集線器相連接而成。

環網可以實現冗余功能，當網絡出現線纜連接中斷或者網絡異常的情況時，交換機接收到故障信息，激活其備用端口，使網絡迅速恢復正常運行。同時，設備的故障指示燈發出故障報警。

3 數據記錄器Data Logger 介紹及設定

數據記錄器Data Logger是GCP軟件十分重要的一項功能，可以實現在網絡上巡查和存儲多個Maxum分析儀的數據信息。對于網絡上的每臺分析器，用戶均可選擇記錄警報、結果、色譜圖或者它們3個的組合。無論色譜儀網絡或GCP軟件程序是否正在運行，數據記錄器Data Logger都是作為一個獨立的系統服務在工作站計算機上運行的。被存儲的數據保存在SQL數據庫中，以便以后通過GCP軟件進行調用查看。

3.1 設置數據記錄器Data Logger

在GCP Analyzer View窗口中的“Data Logger Configuration”屏幕進行配置。同一網絡內的任何工作站計算機均可當作數據記錄器Data Logger主機，也可以同時配置網絡中的多臺計算機。每個Data Logger主機都是獨立運行的，互不干擾。

當網絡內有多臺計算機同時運行數據記錄器Data Logger時，可以選擇連接到本地計算機或者是遠程計算機上的數據記錄器Data Logger。若要連接到本地計算機上的數據記錄器，選擇“Local”；若要連接到遠程計算機上的數據記錄器，則選擇“Remote”，然后輸入已配置數據記錄器的計算機的IP地址。選擇完畢后，連接狀態應讀取為“Connected”已連接狀態。如果沒有，則需檢查數據記錄服務或應用程序是否在該計算機上正常運行。遠程連接時，還需配置防火墻以允許兩個計算機之間的通信。

不管選擇連接到“本地”或“遠程”數據記錄器，頁面的下半部分都將顯示已連接到GCP軟件的所有分析儀器的列表，需要記錄分析儀器的數量是沒有限制的。對于一些大型的色譜網絡來說，監控大量短分析周期的分析器是可行的，但也可能會造成網絡延遲的狀況。這取決于網絡流量和所設置的監視的分析儀器的數量[3]。

圖1 防火墻配置圖Fig.1 Firewall configuration diagram

3.2 啟用防火墻允許訪問遠程Data Logger服務器

配置好一臺工作站計算機作為Data Logger服務器，其他運行GCP的計算機均可訪問。通過設定正確的防火墻規則，使網絡中所有計算機均獲得訪問權限。當存在防火墻時，必須允許運行Data Logger服務器的8004端口TCP通信量的傳入連接和相應的傳出連接。

如圖1配置運行數據記錄器Data Logger的服務器防火墻。設置完畢后，就可以使用環網內的任意一臺計算機上的GCP軟件訪問遠程服務器上的數據。將數據記錄器位置設置為“Remote”，并輸入運行Data Logger的服務器的IP地址。輸入IP地址后，列表窗口將在遠程數據記錄器上顯示被監視分析器的配置信息[3]。

4 使用Data Logger瀏覽譜圖、趨勢

4.1 訪問記錄的結果或報警信息

Data Logger可以一次記錄多臺分析儀器數據，但是分析器視圖窗口只能訪問當前連接的儀表數據。通過Analyzer View視圖，從導航菜單中選擇“Results”，然后在右側窗口中選擇“Logged Results（Data Logger）”選項卡，可以在Analyzer視圖中找到為分析器記錄的結果。也可在Analyzer View視圖，從導航菜單中選擇“Alarms”，然后在右側窗口

圖2 被記錄的結果Fig.2 Recorded results

中選擇“Logged Alarms（Data Logger）”選項卡，便可顯示分析器的報警信息，如圖2所示。

若要選擇查看某一結果，在“Select Results”區域，從下拉菜單中點擊“Application”，依次選擇“Stream”→“Result”，從下拉菜單中選擇需要組分的結果。此時，所選組分的結果將在下方窗口中形成指定時間段的趨勢圖形。

4.2 訪問記錄的色譜圖

通過選擇“Load From Data Logger”，從色譜菜單中訪問數據記錄器Data Logger中記錄的色譜圖。此功能將為當前分析器加載所有記錄的色譜圖的列表，此列表將顯示在一個單獨的窗口中。窗口底部的過濾器允許用戶在一段時間內進行排序，或者查看返回到指定點的最新列表。點擊列表內任一色譜圖，彈出的新窗口中可查看該色譜圖詳情，如圖3所示。

5 根據趨勢，判斷色譜狀態，功能實現

通過訪問被記錄的色譜儀相關數據，手動形成3天的分析儀器運行趨勢圖如圖4所示。發現趨勢很不平穩，有大幅度起伏波動，故判斷該色譜儀存在異常狀態。調取出現異常時間（2018-08-28 11:43）的色譜圖，檢查發現LL3_TD檢測器出現不規則毛刺，基線起伏較大，卡峰異常，測量結果出現異常，故判斷該儀表LL3_TD檢測器及其相關組件需維修。

6 結語

圖3 從Data Logger加載被記錄的色譜圖Fig.3 Loading the recorded chromatogram from the Data Logger

圖4 調取異常狀態下的色譜圖Fig.4 Chromatogram in abnormal state

通過對西門子色譜最新版操作軟件GCP的合理高效的利用，使分析儀表人員有了不依賴于DCS系統的色譜儀專屬歷史趨勢圖，可更加便捷地調取異常狀態下的色譜圖，大大提高了儀表維護的效率。利用Data Logger功能，配置同一網絡中的多臺工作站計算機具備記錄數據功能，可以按區域將大型網絡拆分，既實現了大數據的冗余，又降低了網絡負荷，也實現了色譜儀環網內所有色譜儀數據信息的采集與記錄。這樣，GCP軟件便高度實現了現場儀表的集中管理與監控，大大提升了現場儀表維護的可操作性，更加人性化與簡便化。