【正文】 1 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，特別是工業(yè)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，我們已經(jīng)開始步入一個嶄新的自動化控制新時代。 計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于離散過程、連續(xù)過程等各種工業(yè)自動化領(lǐng)域以及電力、化工、食品、水處理等各個行業(yè)。現(xiàn)在國內(nèi)外都將計算機監(jiān)控系統(tǒng)對油田聯(lián)合站的各個生產(chǎn)工藝過程進行實時監(jiān)控、與數(shù)據(jù)采集等，計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展 為油 庫 的自動化監(jiān)測注入了新的活力。因為 油 庫是 油氣 運 輸過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到外輸原油的質(zhì)量，其工藝特點是系統(tǒng)關(guān)聯(lián)緊密、操作規(guī)程嚴格、系統(tǒng)運行狀況復(fù)雜多變且系統(tǒng)過程中流程多變。 所以采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)對其工藝過程進行實時監(jiān)控可以有效的提高生產(chǎn)率、減少事故發(fā)生率、降低工人的勞動強度。 本文主要針對 油庫發(fā)油、卸油 等工藝過程介紹了其計算機監(jiān)控系統(tǒng)硬件以及軟件的設(shè)計。 油庫 油庫的簡介 所謂 油庫 是指將開采的原油集中進行管線運輸 ，進行 油罐 的 存儲，完成對來油、輸油及有關(guān)儲油量的計算、盤存管理。在此過程中，對含水的原油要進行脫水工藝處理，這樣就形成了原油集輸?shù)娜舾蓚€工藝處理過程。 在開采原油時，我國的很多油田都是中后期開采，油田由于注水所開發(fā)出的原油含有較多的水分，目前一般 為 50％～ 80％，有的甚至高達 90％，因此需要將原油中所含的水用各種方法分離出來。 隨著我國自動化水平的提高， 油庫生產(chǎn) 實施自動化監(jiān)控已經(jīng)迫在眉睫。油 庫 是油 田集輸 的重要組成部分， 油庫 是實現(xiàn) 油的安全儲存， 保證 運輸?shù)挠唾|(zhì)量的重要過程，它直接關(guān)系到后一級單位 如加油站 的 運作 能否長期、安全平穩(wěn)生產(chǎn)，對 整個油從開采到投產(chǎn)使用 的 整個流程的 經(jīng)濟效益有極大的影響。 隨著油田開發(fā)進入高含水后期，油庫工藝過程更加復(fù)雜，采用人工監(jiān)控和常規(guī)儀表監(jiān)控已很難滿足生產(chǎn)要求。油庫是油田原油集輸生產(chǎn)運輸中最重要的生產(chǎn)工藝過程， 它是集發(fā)油、卸油等多個工藝系統(tǒng)為一體的綜合性生產(chǎn)過程，主要包括輸油脫水、污水淺處理、污水深處理、注水、鍋爐和配電等生產(chǎn)崗位或工藝環(huán)節(jié)。 上世紀九十年代，計算機控制開始應(yīng)用于聯(lián)合站生產(chǎn)過程，并取得了一定的應(yīng)用效果。但由于在方案選型、設(shè)計和管理維護等方面存在一些問題，總的來講，應(yīng)用效果不夠理想。 目前，油庫生產(chǎn)工藝過程的控制主要有人工監(jiān)測控制、常規(guī)儀表自動監(jiān)測控制、計算機監(jiān)測控制等三種方法。 人工監(jiān)測控制是由崗位操作人員根據(jù)檢測儀表反映的工藝參數(shù)變化情況，憑經(jīng)驗對生產(chǎn)過程進行人工控制，其工作效率和安全系數(shù)都很低 ，已不能滿足較高的工業(yè)過程控制的要求。 常規(guī)儀表控制采用各種檢測和控制儀表實現(xiàn)對現(xiàn)場各種工藝參數(shù)的采集處理、顯示、報警和調(diào)節(jié)控制，保證生產(chǎn)過程的高效、安全和平穩(wěn)運行。這種控制方式已在油庫生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 計算機監(jiān)測控制是從上世紀七十年代迅速發(fā)展起來的一種功能強大的現(xiàn)代工業(yè)過程控制方法。它采用計算機技術(shù)與自動化儀表相結(jié)合，對工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種工藝參數(shù)進行處理、運算、顯示和控制。相對于常規(guī)儀表控制，它可以提供更為復(fù)雜的控制算法，通過對各種相關(guān)參數(shù)進行綜合分析，實現(xiàn)協(xié)調(diào)管理和優(yōu)化控制。 綜上所述，在油庫 生產(chǎn)過程中，如何合理選擇、設(shè)計安全可靠和便于維護的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，保證油庫生產(chǎn)的平穩(wěn)運行和優(yōu)化控制，實現(xiàn)節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)管理水平，是目前自動化技術(shù)在油田生產(chǎn)應(yīng)用中面臨的重要課題 。 油庫的工藝流程 油庫計算機監(jiān)控的目標 本課 程設(shè)計 研究目的是針對 油庫發(fā)油，裝油、卸油 等工藝過程的分析，進行監(jiān)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計，同時對系統(tǒng)的適應(yīng)性進行研究，建立一套具有實際應(yīng)用能力的監(jiān)控系統(tǒng)。本次設(shè)計的計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)達到以下目的： （ 1） 能及時地，正確地對運行設(shè)備的運行參數(shù)和 運行狀況做出全面監(jiān)測，預(yù)防和消除事故隱患。 （ 2） 對設(shè)備和運行狀況進行必要的指導(dǎo)，提高設(shè)備運行的安全性、可靠性和有效性，把運行設(shè)備發(fā)生事故的概率降低到最低水平，將事故造成的損失減低到最低程度。 （ 3） 通過對運行設(shè)備進行監(jiān)測、隱患分析和性能評估等，為設(shè)備的結(jié)構(gòu)修改、設(shè)計 優(yōu)化 和安全運行提供數(shù)據(jù)和信息。 總的來說，進行計算機監(jiān)測的目的就是確保設(shè)備的安全運行，預(yù)防和消除事故隱患，避免事故發(fā)生。因此，自動化控制與管理信息系 統(tǒng)為實現(xiàn)加 油庫 全面自動化監(jiān)控提供了可 能 。 應(yīng)用基于《組態(tài)王 》的計算機監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn) 油 庫 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的上位機監(jiān)控，達到如下目的： （ 1） 實現(xiàn)對 庫 內(nèi)工藝流程實時監(jiān)測，當設(shè)備運行出現(xiàn)故障、參數(shù)越限時，系統(tǒng)及時產(chǎn)生報警。 （ 2） 實現(xiàn)對 庫 內(nèi)的設(shè)備運行狀況、壓力、流量、溫度、液位，以及 庫 區(qū)內(nèi)的可燃氣體濃度的監(jiān)測。 2 油庫計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的簡介 計算機控制系統(tǒng)的組成原理 計算機監(jiān)控系統(tǒng)是一門綜合性的技術(shù)。它是計算機技術(shù)（包括軟件技術(shù)、接口技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、顯示技術(shù)）、自動控制技術(shù)、自動檢測和傳感技術(shù)的綜合應(yīng) 用。所謂計算機監(jiān)控，就是利用傳感裝置將監(jiān)控對象中的物理參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位等）轉(zhuǎn)換為電量，再將這些代表實際物理參數(shù)的電量送入輸入裝置中轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的數(shù)字信號，并且在計算機的顯示裝置中以數(shù)字、圖形、曲線的方式顯示出來，從而使得操作人員能夠直觀而迅速地了解被監(jiān)控對象的變化過程。 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成可以有多種劃分方法。最簡單的可以分為硬件和軟件兩個部分。一般地，一個計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以由以下及部分組成：計算機（含可視化的人機界面）、輸入輸出裝置（模塊）、檢測、變送機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)。如圖 所示。 圖 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理圖 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則 控制系統(tǒng)按照功能齊備、工作可靠、檢測準確、操作簡便、自動化程度較高，具有良好的開放性、節(jié)省資金、留有繼續(xù)開發(fā)余地的原則設(shè)計。 （ 1） 先進性。系統(tǒng)需在了解國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，吸收其經(jīng)驗和成果的基礎(chǔ)上進行方案的設(shè)計，使系統(tǒng)的技術(shù)性能和水平具有明顯的先進性。 （ 2） 可靠性。系統(tǒng)運行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境長期連續(xù)工作。計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)往往負擔(dān)著重要的任務(wù)，一旦出現(xiàn)故障，將造成整個被監(jiān)控過程的混亂，引起嚴重的后果，由 此造成的經(jīng)濟計算機 應(yīng)用程序 組態(tài)軟件 /數(shù)據(jù)庫 操作系統(tǒng) 硬件 I/O 接口 輸入 輸出 輸出 檢測 /變送 檢測變送 檢測變送 功放執(zhí)行 被 監(jiān)控對象 損失往往遠非計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)本身的造價所能比擬。所以，能否確保長期可靠地運行成為計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)中首要考慮的問題。特別是對一些影響面大的重要應(yīng)用系統(tǒng)，如連續(xù)生產(chǎn)過程的控制等，均不允許故障率高的系統(tǒng)存在。 （ 3） 通用性。 在系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)、通信規(guī)約上要標準化，采用國際國內(nèi)的統(tǒng)一標準和規(guī)范；設(shè)計指標要有一定余地，如輸入輸出通道數(shù)不應(yīng)用滿。軟件的設(shè)計也應(yīng)規(guī)范化 、模塊化。模塊要易于連接、組織。程序應(yīng)可讀性強，清除多余語句， 有適量的說明注釋，以便于修改。 （ 4） 相容性。系統(tǒng)應(yīng)能攜掛不同類型的傳感器，能夠測量多種參數(shù) 。 （ 5） 擴展性。系統(tǒng)的設(shè)計容量要足夠大，滿足系統(tǒng)今后的擴充需要。 （ 6） 經(jīng)濟性。系統(tǒng)的造價經(jīng)濟合理，性能價格比高。 （ 7） 操作方便 。 系 統(tǒng)應(yīng)盡可能降低對操作人員的專業(yè)技術(shù)知識的要求，操作的內(nèi)容盡可能簡單明了，操作的順序清晰簡明，便于記憶。 （ 8） 排錯方便 。 系 統(tǒng)中硬件的排列和安 裝合理，配有明顯的指示或信號，有查錯、診斷、故障報警程序，在故障出現(xiàn)時能及時對它定位排除。 （ 9） 維護方便 。 系 統(tǒng)應(yīng)盡量采用標準零件部位，便于硬件的更換。 計算機控制系統(tǒng)的功能 （ 1） 數(shù)據(jù)采集與存儲 系統(tǒng)能檢測模擬和數(shù)字兩種信號并存儲數(shù)據(jù)； 能將溫度 、壓力、以及液位等等參數(shù)的實時狀況記錄下來，對設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)記錄； 數(shù)字輸入信號每秒掃描一次； 對過程變量的歷史數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫。 （ 2） 控制和報警 系統(tǒng)有連續(xù)控制和順序控制的功能：執(zhí)行信號的邏輯運算和判斷?？勺詣油瓿蛇^程或設(shè)備的安全，停止保護。 系統(tǒng)有以下報警功能：模擬輸入信號超出信號范圍；模擬輸入信號超出高、低限；模擬輸入信號變化率超出限定范圍，數(shù)字輸入信號為報警狀態(tài)及系統(tǒng)本身故障等。 （ 3） 記錄功能 計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有生產(chǎn)運行記錄的功能。 報警記錄功能。發(fā)生任何一種報警時。應(yīng)自動啟動打印 機打印報警數(shù)據(jù)，也可以手動打印報警記錄。 事件記錄功能。操作人員的任何操作均為事件記錄，事件記錄的內(nèi)容包括：事件名稱、事件內(nèi)容、發(fā)生的日期和時間。 （ 4） 顯示畫面 菜單顯示畫面，實現(xiàn)畫面切換的菜單畫面，列出可顯示的全部畫面的一個目錄，可以在此畫面上直接調(diào)用所需畫面。 動態(tài)流程顯示畫面，用圖形、顏色、數(shù)據(jù)等組合顯示裝置的運行狀態(tài)和變量實時值。 報警畫面顯示。 趨勢顯示畫面。 （ 5） 操作 系統(tǒng)提供工程師鍵盤、操作鍵盤、鼠標等操作。 操作安全：操作輸入采用密碼或鍵鎖方式，規(guī)定各操作站和操作員所管轄的 范圍，對操作員、工程師、維修人員、經(jīng)理所處理的數(shù)據(jù)范圍加以限制。 油庫計算機監(jiān)控系統(tǒng) 的 設(shè)計 油庫 監(jiān)控最重要的是對工藝過程中的各項參數(shù)如溫度、壓力、液位、流量等進行實時監(jiān)控。在原油分離過程中液位和壓力、鍋爐間的鍋爐溫度 、以及各