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1  引言

    原油外輸首站涉及到雙方或多方的油品交易，需要對原油含水率、進出口原油流量、油罐庫存等參數(shù)進行實時準確的監(jiān)測。過去采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、填寫報表等工作需要人工完成，既浪費人力，又很難保證數(shù)據(jù)的準確性；原油密度、含水率一般采用4小時一次取樣分析，實時性差，交接雙方存在作弊、扯皮等現(xiàn)象。鑒于這種情況，提出了原油外輸首站計算機測控系統(tǒng)。

    在設計本監(jiān)控系統(tǒng)時，主要考慮的問題是系統(tǒng)的開放性、可維護性、整個系統(tǒng)的的性能價格比，因此選擇適當?shù)能?、硬件平臺是非常重要的。集散控制系統(tǒng)DCS以其卓越的集中管理、集中操作與功能分散、危險分散的特點適應了工廠自動化的要求，是工控系統(tǒng)理想的體系結構。但國外一些廠家推出的 DCS系統(tǒng)大多比較龐大，硬件和軟件的專用性強，系統(tǒng)投資很大，開發(fā)周期較長，而且提供的是外文操作平臺?，F(xiàn)在，一些國產的DCS廠家技術也已很成熟，提供了中文操作平臺，硬件和軟件的使用更符合我國的習慣，系統(tǒng)投資小。本項目采用北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司生產的DCS系統(tǒng)，它是一種基于現(xiàn)場總線技術的分布式控制系統(tǒng)，具有高可靠性、開放性、實用性，在中小規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛應用。

2  工藝簡介

    臨濟首站工藝流程圖如圖1所示。主要完成對一、二、四礦來油、魯寧來油和外輸油的壓力、溫度、流量、含水進行檢測、計量和報警；對4座一萬立方米罐的液位、油水界位進行檢測，對每個罐的庫存及總庫存進行計量；對外輸油泵房的三臺泵的進出口壓力、溫度及每臺電機的電壓、電流進行檢測；對四臺加熱爐的進出口壓力、溫度進行檢測和報警；對罐區(qū)、泵房、計量間、化驗室、燃油泵房、配氣間等地方的可燃氣體進行檢測和報警；油罐自動切換和自動排污的實現(xiàn)；外輸泵的變頻控制；加熱爐出口溫度的控制。

1-腰輪流量計；2-儲油罐進口電動閥；3-儲油罐排污電動閥；

4-儲油罐出口電動閥；5-外輸泵

圖1  工藝流程圖

3 系統(tǒng)配置

    整個監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示，由操作站（工程師站）、主控站、I/O模塊、現(xiàn)場設備和網(wǎng)絡等組成。

圖2  DCS系統(tǒng)框圖

    操作站用于完成監(jiān)控操作，其上運行實時監(jiān)控軟件，運行在搶占式的實時多任務操作系統(tǒng)中。該軟件包含的任務主要有圖形顯示與會話、報警管理與顯示、報表打印、各種控制運算及系統(tǒng)庫、歷史庫、追憶庫、事故庫、共享庫管理等。每臺操作站也可用作工程師站，只要在操作站上安裝Windows NT及組態(tài)軟件，就可以進行軟件組態(tài)和數(shù)據(jù)下裝。

    控制站是完成現(xiàn)場測控的重要站點，由主控器、I/O模塊、電源模塊等組成，在主控器、I/O模塊中分別固化了實時監(jiān)控軟件和I/O板級軟件。主控器采用冗余配置。I/O模塊配置如表1所示。

表1  I/O模塊配置

    網(wǎng)絡是DCS系統(tǒng)的信息通道。操作站（工程師站）之間、主控器之間及操作站與主控器之間用系統(tǒng)網(wǎng)連接，主控器與現(xiàn)場I/O模塊用控制網(wǎng)即DP總線網(wǎng)絡連接。工程師站組態(tài)完成后生成的數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)網(wǎng)絡下裝到操作站、主控器，主控器再將部分組態(tài)數(shù)據(jù)下裝到I/O模塊上。在系統(tǒng)運行時，操作員發(fā)出的控制輸出數(shù)據(jù)由操作站經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡傳送到控制站；而實時數(shù)據(jù)則由控制站通過系統(tǒng)網(wǎng)絡傳送到各個其它節(jié)點。

4  系統(tǒng)組態(tài)

    由于本監(jiān)控系統(tǒng)中模擬量控制點少，而且加熱爐出口溫度控制為簡單閉環(huán)控制、外輸泵變頻控制為開環(huán)控制，所以模擬量控制的組態(tài)在這里不作詳述。下面介紹本監(jiān)控系統(tǒng)中比較有特色的一些組態(tài)策略。

4.1  儲油罐原油庫存的計量

    如果原油儲油罐的橫截面積A為常數(shù)，則質量庫存M為：M=ρ?A?（H