【正文】 個(gè)重要工藝過(guò)程中的參數(shù) 是油庫(kù) 安全、高效生產(chǎn)的決定性因素，所以必須在各種干擾的情況下，將液位、溫度、壓力等穩(wěn)定控制在工藝允許的 誤差范圍內(nèi)，所以對(duì)這些參量監(jiān)控就是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵。設(shè)計(jì) 油庫(kù) 計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，不僅節(jié)省了人力物力，而且在準(zhǔn)確性、靈活性以及生產(chǎn)效率上都有明顯提高，保證 了油田的安全穩(wěn)定生產(chǎn) 針對(duì) 油庫(kù) 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的要求， 我們?cè)O(shè)計(jì)了以一臺(tái)研華工控機(jī)通過(guò)通信轉(zhuǎn)換器組成的分布式監(jiān)控系統(tǒng)。由 儀表檢測(cè) 系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并且傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。 上位機(jī)作為管理機(jī)構(gòu) ,負(fù)責(zé)文件管理、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)、報(bào)表自動(dòng)生成并定時(shí)打印。下位機(jī) 控制模塊 要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量、采集信息，并通過(guò)線路送到主機(jī) ,由上位機(jī)完成數(shù)據(jù)處理的任務(wù) ,根據(jù)下位機(jī)傳送來(lái)的信息 ,上位機(jī)自動(dòng)生成各種報(bào)表 ,并在指定的時(shí)間打印輸出 ,從而將繁重的數(shù)據(jù)處理任務(wù)交給上位機(jī)完成 ,大大減輕了下位機(jī)的負(fù)擔(dān) ,以便更好地進(jìn)行各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制功能 ,保證系統(tǒng) 的可靠性和精度。 儀表與模塊 控制系統(tǒng)主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。來(lái)自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)經(jīng)過(guò)傳感器測(cè)量變送后變?yōu)?4 一 20mA 的標(biāo)準(zhǔn)儀表信號(hào)，經(jīng)信號(hào)電纜傳送至 I/O 模塊 。模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，同時(shí)對(duì)需要控制的過(guò)程參數(shù)在 控制模塊 中進(jìn)行 PID 運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出 4 一 20mA 的控制信號(hào)，經(jīng)放大整形后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程參數(shù)的 PID 控制。 本次設(shè)計(jì)采用 儀表與模塊 控制器來(lái)采集與控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。通過(guò) I/O 模塊 控制器，將現(xiàn)場(chǎng)的模擬或數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)焦た貦C(jī)中，通過(guò)顯示器顯 示出現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)。在控制系統(tǒng)中應(yīng)配有冗余工控機(jī)、打印機(jī)以及 UPS 電源裝置，以提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。 軟件平臺(tái)是基于 Windows NT，采用北京亞控公司的組態(tài)王 。軟件是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)、模塊化結(jié)構(gòu)、填表方式、組態(tài)方式。其中實(shí)時(shí)過(guò)程控制軟件包括組太模塊、顯示模塊、控制模塊、圖形模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、報(bào)警模塊、報(bào)表生成模塊。操作員軟件在操作站上提供操作窗口、顯示、趨勢(shì)和手工操作。 本監(jiān)控系統(tǒng)充分利用組態(tài)王提供的功能齊全、使用靈活的人機(jī)界面編輯功能，設(shè)計(jì)組態(tài)軟件監(jiān)控模塊，他是崗位工人和技術(shù)工人實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程實(shí)時(shí) 監(jiān)控的操作平臺(tái)。圖 是組態(tài)王的軟件架構(gòu)。 組態(tài)王 COM 組件 計(jì)算機(jī) 外部設(shè)備 圖 組態(tài)王軟件架構(gòu)圖 動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面 數(shù)據(jù)采集線程 歷史記錄線程 其他線程 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 1 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 2 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 3 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 4 PLC 其他工控設(shè)備 智能儀表 模塊 3 油庫(kù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)通過(guò)列表的形式列舉如下 表。 表 21 油庫(kù) 監(jiān)控系統(tǒng) I/O 變量表 序號(hào) 設(shè)備名稱 總點(diǎn)數(shù) 控制要求 AI AO DI DO 1 計(jì)量器 16 來(lái)油的溫度、壓力 2*4=8 溫度、壓力控制 2*4=8 2 兩個(gè)汽油罐 6 溫度、壓力、液位 3*2=6 3 兩個(gè)柴油罐 6 溫度、壓力、液位 2*3=6 4 來(lái)油泵 4 泵前后的壓力 2 控制泵的起、停 1 泵運(yùn)行情況顯示 1 5 站區(qū) 16 氣體濃度監(jiān)測(cè) 16 合計(jì) 58 38 8 1 1 在詳細(xì)統(tǒng)計(jì)完 I/O 點(diǎn)數(shù)后，還要列寫每個(gè)點(diǎn)的參數(shù)表，參數(shù)表中每一個(gè)值都必須與現(xiàn)場(chǎng)完全對(duì)應(yīng)，在此僅模擬兩個(gè)： 表 22 模擬量 I/O 點(diǎn)參數(shù)表 I/O位號(hào) 變量 名稱 變量說(shuō)明 I/O類型 工程單位 信號(hào)類型 量程上限 量程下限 報(bào)警上限 報(bào)警下限 偏差報(bào)警 正常值 11 QYG 汽油罐液位 AI m mA 10 0 9 1 1 5 12 QYGK 汽油罐液位控制信號(hào) AO ℃ mA 100 0 80 30 10 50 表 23 數(shù)字量 I/O 點(diǎn)參數(shù)表 I/O位號(hào) 變量 名稱 變 量 說(shuō)明 I/O類型 正常狀態(tài) 信號(hào)類型 信號(hào)上限 信號(hào)下限 邏輯極性 21 LYB 來(lái) 油 泵啟動(dòng) DO 1 V 24 0 正 22 LYBK 來(lái) 油 泵運(yùn) 行 情況 DI 1 V 24 0 正 系統(tǒng)監(jiān)控 設(shè)備 選型 由 前面分析可知，監(jiān)控系統(tǒng)可采用一臺(tái)工控機(jī)，下面連接 PID 控制表和研華 ADAM4000 或 ADAM5000 系列模塊來(lái)構(gòu)成。 （ 1） 計(jì)量器的溫度壓力 恒定控制總共有 8 路 PID 控制，可選擇 8 路單路 PID 表，因此我們選用一臺(tái)昌輝公司的 SWPLCDSSR48 段 PID 自整定控制儀完成 PID 控制，選擇 RS485 接口型。 （ 2） 由于所有液位、溫度 、壓力信號(hào)比較重要，必須要再現(xiàn)場(chǎng)控制柜顯示，所有要選用控制柜上的顯示儀。這些顯示可以選擇單路顯示儀，也可以選用昌輝公司的 SWPLCDM 型多通道巡檢控制儀，該儀表可以輪流顯示十六路模擬數(shù)據(jù)，選擇 RS485 接口型。液位、壓力、溫度信號(hào)共有 38 路，所有可以選用 3 臺(tái)，由 3*1638=10 路冗余。 3 塊 SWPLCDM 型多路儀表必須選擇RS485 接口型。 （ 3） 剩余 DI 信號(hào)和 DO 信號(hào)，可以選用研華模塊來(lái)完成。由于數(shù)字量輸出去控制泵的起停，所以輸出模塊最好選用繼電器輸出型，可以省去后接的驅(qū)動(dòng)繼電器。所以可以一個(gè) ADAM5051S（帶 LED 顯示的 16 路隔離數(shù)字量輸入模塊）和一 塊 ADAM4068(8 路繼電器輸出模塊 )。各個(gè)模塊必須選擇 RS485接口型。 （ 4） 系統(tǒng)還需要選用工控機(jī)、打印機(jī)、 UPS 等設(shè)備 （ 5） 系統(tǒng)還需要操作軟件和組態(tài)編程軟件。 表 聯(lián)合 站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備清單 序號(hào) 類別 名稱 型號(hào) 技術(shù)要求 數(shù)量 1 計(jì)算機(jī) 部分 工控機(jī)主機(jī) 研華 IPC610 22 寸彩顯 研華FPM3190 22 寸工業(yè)平板顯示器 1 臺(tái) UPS 電源 山特 3KVA 3KVA 小時(shí) 1 臺(tái) 彩色打 惠普 彩色激光打印機(jī) 1 臺(tái) 印機(jī) 3 控制器及儀表部分 I/O 模塊 研華 ADAM 數(shù)字量輸入模塊 EM221, 數(shù)字量輸出模塊 EM222, 數(shù)字量輸入 /輸出模塊 EM223, 模擬量輸入模塊 EM231, 模擬量輸出模塊 EM232,模擬量輸入 /輸出模塊 EM235 1 塊 智能多回路PID 控制器 昌輝SWPSSR 48 段 PID 自整定控制儀，測(cè)量精度： %ES，測(cè)量范圍：19999999 字， 8 路輸入， 4 路輸出 1 塊 多通道巡檢 控制儀 昌輝SWPLCDM 16 路多通道巡檢控制儀，控制輸出方式：電壓 /電流輸出，設(shè)定 /顯示精度： %FS+1 位數(shù)max 3 塊 DI 模塊 研華ADAM5051S 帶 LED 顯示的 16 路隔離數(shù)字量輸入模塊 1 塊 DO 模塊 研華ADAM4068 8 路繼電器輸出模塊 1 塊 4 控制臺(tái) 儀表盤柜 KG221 儀表控制柜， 2100 900 600（高寬深），配套接線端子，端子排，繪線槽及內(nèi)部接線 1 臺(tái) 小型操作臺(tái) 西儀橫河 西儀橫河計(jì)算機(jī)專用操作平臺(tái) 1 臺(tái) 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及監(jiān)控方案設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺(tái)研華工控主機(jī)，一塊可編程控制器，配 22 寸工業(yè)平板顯示器，帶有 UPS 電源的 A4 幅面彩色激光打印機(jī)。 現(xiàn)場(chǎng)所有模擬輸入量都先接入昌輝公司巡檢儀，然后計(jì)算機(jī)通過(guò) RS485 總線與巡檢儀及 PID 控制儀通信，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集先進(jìn) 模塊控制， 然后進(jìn)計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)所有數(shù)字量都通過(guò)研華公司 ADAM系列儀表采集和輸出，通過(guò) RS485 總線，計(jì)算機(jī)通過(guò)研華 ADAM5051S 模塊讀入現(xiàn)場(chǎng)泵的運(yùn)行狀態(tài)，再通過(guò)研華ADAM4068 模塊輸出現(xiàn)場(chǎng)泵的啟停指令。 1. 研華工控機(jī) IPC610H IPC610H 是 4U 高 14 槽機(jī)架安裝工業(yè)整機(jī)， 帶 PFC（功率因數(shù)補(bǔ)償）電源的高效 300WATX 和易于維護(hù)的雙冷卻風(fēng)扇。機(jī)箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài) LED 指示燈可顯示電源、硬盤和系統(tǒng)電壓的運(yùn)行情況。所有這些特點(diǎn)使 IPC610H 成為性價(jià)比最佳和總價(jià)最優(yōu)的選擇。 研華工控機(jī) IPC610H 的 CPU 是 INTEL P4 ；它的驅(qū)動(dòng)器可以支持 3 個(gè) 英寸驅(qū)動(dòng)器、一個(gè) 英寸軟驅(qū)、硬盤容量可選；接口分別有 2 個(gè)串口、 1 個(gè)并口、 2 個(gè)前置 USB 接口、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤鼠標(biāo)接口；并且?guī)в?兩個(gè)高 CFM 風(fēng)扇的先進(jìn)冷卻系統(tǒng)能夠提供充足的氣流來(lái)冷卻系統(tǒng)的主要部件。 2. CPU 313C2 DP CPU 313C2 DP 是