西门子GCP软件在工业色谱仪网络数据采集系统中的应用

王国泰，肖江东，易 峰，郭 磊

（中国石油独山子石化公司 信息网络公司，新疆维吾尔自治区 独山子 833699）

数据采集是化工生产高效自动化控制的基础，是大数据时代精准把控生产的重要前提。为了保证生产过程的稳定、高效、节能环保，对生产过程的关键数据采集是非常有必要的。在化工生产过程中，在线工业色谱仪的作用是分析生产关键部位的物料组成。

1 色谱仪介绍

色谱仪是一种对混合气体中各组分进行分析检测的仪器，原理是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异实现混合物的分离，具有较高的灵敏度、自动化程度高的特点。色谱仪已经广泛应用在工业生产各个领域，主要有制备纯物质用的制备气相色谱仪，工业生产过程中测量过程物料组分构成的在线气相色谱仪等[1]。本文中讲述到的色谱仪就是应用在化工生产领域的MAXUM型西门子色谱仪。

2 环网介绍

环形网络是以环的形式将每台设备连接在一起的网络形式。环网形式能够保证环内每台设备上发送的信号可以被环上其他设备读取。环形网拓扑结构是一个封闭的逻辑环，由中央集线器相连接而成。

环网可以实现冗余功能，当网络出现线缆连接中断或者网络异常的情况时，交换机接收到故障信息，激活其备用端口，使网络迅速恢复正常运行。同时，设备的故障指示灯发出故障报警。

3 数据记录器Data Logger 介绍及设定

数据记录器Data Logger是GCP软件十分重要的一项功能，可以实现在网络上巡查和存储多个Maxum分析仪的数据信息。对于网络上的每台分析器，用户均可选择记录警报、结果、色谱图或者它们3个的组合。无论色谱仪网络或GCP软件程序是否正在运行，数据记录器Data Logger都是作为一个独立的系统服务在工作站计算机上运行的。被存储的数据保存在SQL数据库中，以便以后通过GCP软件进行调用查看。

3.1 设置数据记录器Data Logger

在GCP Analyzer View窗口中的“Data Logger Configuration”屏幕进行配置。同一网络内的任何工作站计算机均可当作数据记录器Data Logger主机，也可以同时配置网络中的多台计算机。每个Data Logger主机都是独立运行的，互不干扰。

当网络内有多台计算机同时运行数据记录器Data Logger时，可以选择连接到本地计算机或者是远程计算机上的数据记录器Data Logger。若要连接到本地计算机上的数据记录器，选择“Local”；若要连接到远程计算机上的数据记录器，则选择“Remote”，然后输入已配置数据记录器的计算机的IP地址。选择完毕后，连接状态应读取为“Connected”已连接状态。如果没有，则需检查数据记录服务或应用程序是否在该计算机上正常运行。远程连接时，还需配置防火墙以允许两个计算机之间的通信。

不管选择连接到“本地”或“远程”数据记录器，页面的下半部分都将显示已连接到GCP软件的所有分析仪器的列表，需要记录分析仪器的数量是没有限制的。对于一些大型的色谱网络来说，监控大量短分析周期的分析器是可行的，但也可能会造成网络延迟的状况。这取决于网络流量和所设置的监视的分析仪器的数量[3]。

图1 防火墙配置图Fig.1 Firewall configuration diagram

3.2 启用防火墙允许访问远程Data Logger服务器

配置好一台工作站计算机作为Data Logger服务器，其他运行GCP的计算机均可访问。通过设定正确的防火墙规则，使网络中所有计算机均获得访问权限。当存在防火墙时，必须允许运行Data Logger服务器的8004端口TCP通信量的传入连接和相应的传出连接。

如图1配置运行数据记录器Data Logger的服务器防火墙。设置完毕后，就可以使用环网内的任意一台计算机上的GCP软件访问远程服务器上的数据。将数据记录器位置设置为“Remote”，并输入运行Data Logger的服务器的IP地址。输入IP地址后，列表窗口将在远程数据记录器上显示被监视分析器的配置信息[3]。

4 使用Data Logger浏览谱图、趋势

4.1 访问记录的结果或报警信息

Data Logger可以一次记录多台分析仪器数据，但是分析器视图窗口只能访问当前连接的仪表数据。通过Analyzer View视图，从导航菜单中选择“Results”，然后在右侧窗口中选择“Logged Results（Data Logger）”选项卡，可以在Analyzer视图中找到为分析器记录的结果。也可在Analyzer View视图，从导航菜单中选择“Alarms”，然后在右侧窗口

图2 被记录的结果Fig.2 Recorded results

中选择“Logged Alarms（Data Logger）”选项卡，便可显示分析器的报警信息，如图2所示。

若要选择查看某一结果，在“Select Results”区域，从下拉菜单中点击“Application”，依次选择“Stream”→“Result”，从下拉菜单中选择需要组分的结果。此时，所选组分的结果将在下方窗口中形成指定时间段的趋势图形。

4.2 访问记录的色谱图

通过选择“Load From Data Logger”，从色谱菜单中访问数据记录器Data Logger中记录的色谱图。此功能将为当前分析器加载所有记录的色谱图的列表，此列表将显示在一个单独的窗口中。窗口底部的过滤器允许用户在一段时间内进行排序，或者查看返回到指定点的最新列表。点击列表内任一色谱图，弹出的新窗口中可查看该色谱图详情，如图3所示。

5 根据趋势，判断色谱状态，功能实现

通过访问被记录的色谱仪相关数据，手动形成3天的分析仪器运行趋势图如图4所示。发现趋势很不平稳，有大幅度起伏波动，故判断该色谱仪存在异常状态。调取出现异常时间（2018-08-28 11:43）的色谱图，检查发现LL3_TD检测器出现不规则毛刺，基线起伏较大，卡峰异常，测量结果出现异常，故判断该仪表LL3_TD检测器及其相关组件需维修。

6 结语

图3 从Data Logger加载被记录的色谱图Fig.3 Loading the recorded chromatogram from the Data Logger

图4 调取异常状态下的色谱图Fig.4 Chromatogram in abnormal state

通过对西门子色谱最新版操作软件GCP的合理高效的利用，使分析仪表人员有了不依赖于DCS系统的色谱仪专属历史趋势图，可更加便捷地调取异常状态下的色谱图，大大提高了仪表维护的效率。利用Data Logger功能，配置同一网络中的多台工作站计算机具备记录数据功能，可以按区域将大型网络拆分，既实现了大数据的冗余，又降低了网络负荷，也实现了色谱仪环网内所有色谱仪数据信息的采集与记录。这样，GCP软件便高度实现了现场仪表的集中管理与监控，大大提升了现场仪表维护的可操作性，更加人性化与简便化。