【正文】 、聲等多種形式及時做出報告，以進(jìn)行操作指導(dǎo)、事故報警。 現(xiàn)場檢測的信號需要通過 I/O設(shè)備才能進(jìn)入計算機(jī)。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 4 聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)硬件 設(shè)計 利用 自動化 技術(shù) 對油井、計量間、管匯閥組、轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站、原油外輸系統(tǒng)、油罐以及油田的其它分散設(shè)施進(jìn)行自動監(jiān)測、 監(jiān)控 ，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化和管理自動化?；诮M態(tài)王的計量系統(tǒng)它具有以下特點(diǎn) ： ① 能不間斷地進(jìn)行實(shí)時計量與控制 ， 通過現(xiàn)場配置攝像頭連接到控制室 ， 使操作員遠(yuǎn)離噪音大、粉塵多的工作現(xiàn)場 ， 減少人力 ， 提高效率與計 量精度 。 本監(jiān)控系統(tǒng)選用 組態(tài)王 軟件，它集中控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形技術(shù)于一身，包括動態(tài)顯示、報警、控件、趨勢及網(wǎng)絡(luò)通信等組件，提供了直觀的人機(jī)界面，如 “ 趨勢曲線 ” 畫面、 “ 實(shí)時報表 ” 畫面、 “ 報表查詢 ” 畫面、“ 實(shí)時 ” 、 “ 歷史 ” 報警畫面等。 純原油量 SOG (kg/d)： ? ?WntNG mSO ??? （ 34） 含水量 WG (kg/d)： WntNG mW ?? （ 35） 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性論證 DCS 適合于生產(chǎn)對象密集、連續(xù)而又比較復(fù)雜的場合，如在油氣田生產(chǎn)過程中，聯(lián)合站或集中處理站、原油穩(wěn)定及天然氣處理過程。 上 位機(jī)作為管理機(jī) ， 負(fù)責(zé)文件管理、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、報表自動生成并定時打印功能。 (2) 外輸原油流量控制功能 在聯(lián)合站外輸計量站出現(xiàn)故障時候，操作人員可以迅速的對外輸設(shè)備實(shí)施一系列措施，使得外輸計量設(shè)備能 夠及時地停止運(yùn)行，并能及時修理、排除故障，以保證計量的準(zhǔn)確。因此，在系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)、通信規(guī)約上要標(biāo)準(zhǔn)化，采用國際國內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī) 范；設(shè)計指標(biāo)要有一定余地，如輸入輸出通道數(shù)不要應(yīng)用滿。而且計算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)往往負(fù)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(yán)重的后果，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失往往遠(yuǎn)非計算機(jī)監(jiān)測控 制系統(tǒng)本身的造價所能比擬。同時在計算機(jī)的監(jiān)控下對可能發(fā)生的故障進(jìn)行緊急快速的報警，使操作人員能及時處理故障，避免發(fā)生事故 [6]。計量站的生產(chǎn)過程包括對分離后的油換熱、緩沖、注入沉降 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 罐和凈化罐、泵的外輸?shù)冗^程。設(shè)計一個實(shí)時性好，安全穩(wěn)定，且精確度的外輸計量系統(tǒng)是很有必要的。 論 文的 結(jié)構(gòu) ： 第一章緒論，主要介紹了研究課題的目的和意義、原油計量監(jiān)控的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢以及本課題研究的主要內(nèi)容。 (3) 油田生產(chǎn)工藝日趨復(fù)雜，工藝環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)和耦 合，以及油水界面檢測難度的加大，都給平穩(wěn)操作集輸工藝，合理控制生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)增加了難度。因此，發(fā)展自控技術(shù)在提高油田生產(chǎn)管理水平和經(jīng)濟(jì)效益方面具有十分重要的意義。 我國勝利、遼河 、 大慶等油田都先后引進(jìn)了美國一些公司的三相分離油井計量裝置。美國油田甚至將銷售過程中溫度影響體積的銷售差額，也考慮設(shè)置到自動化管理系統(tǒng)中。隨著通信技術(shù)的發(fā)展， SCADA（ Supervisory Control and Data Acquisition）即監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用于油田生產(chǎn)控制與管理中。 在國內(nèi)眾多的容積式流量計中 ， 腰輪流量計 ， 屬刮板流量計和雙轉(zhuǎn)子流量計因其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)比較成熟 ， 在石油、石化企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨之東河塘、彩南、溫吉桑、論庫輸油管線的建設(shè)，是我國油氣田自動化實(shí)現(xiàn)了由單井、單個裝置 、單站自動化向全油田、全線自動化的轉(zhuǎn)變。 (2) 實(shí)現(xiàn)計量站無人值守，減員增效，徹底改變計量站生產(chǎn)作業(yè)制度，改善了勞動條件。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 課題研究的目的和意義 課題研究 的 目的 聯(lián)合站是油田生產(chǎn)中地面工程最關(guān)鍵的一環(huán) ， 是將從采油井采出來的原油經(jīng)集輸管網(wǎng)匯集、存儲、分離、加熱脫水、計量后進(jìn)行外輸。 (3) 在現(xiàn)場生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)中控室信息處理自動化，提高了聯(lián)合站生產(chǎn)過程自動化生產(chǎn)管理水平。此外，中原油田設(shè)計院研制的 SG50， 中國石油大學(xué)研制的 DMC50D 微機(jī)控制系統(tǒng)，承德石油學(xué)院研制的 GWC80 型微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都將計算機(jī)成功的應(yīng)用于原油計量監(jiān)控系統(tǒng)的控制 [1]。 國內(nèi)油田聯(lián)合站原油計量多用容積式計量，計量出體積流量后，再結(jié)合原油化驗(yàn)所得的原油密度計算出流量，貿(mào)易結(jié)算以質(zhì)量流量進(jìn)行交易，油田計量交接油量計算執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《原油動態(tài)計量油量計算》（ ） [3]。它與油氣開采中的處理設(shè)備上的檢測儀表和控制設(shè)備直接 相連接 ， 能夠?qū)崟r和不斷的獲取檢測儀表所檢測到的運(yùn)行信息。 在上世紀(jì) 70 年代末到 80 年代初 ， 蘇 聯(lián)已有大量油井計量自動裝置在全國推廣 ，具 有代表性的 ，應(yīng) 用比較普遍的是 “ 衛(wèi)星 A0” 、 “ 衛(wèi)星 B0” 型油井計量裝置?？v觀這些油井計量裝置 ， 它們代表了當(dāng)今美國三相分離計量的技術(shù)水平。 油田自控技術(shù)主要應(yīng)用于原油集輸處理、天然氣處理、水處理、注水、聚合物配制、聚合物注入等生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，主要檢測和控制參數(shù)有溫度、壓力、差壓、液位、界面、流量等，目前控制方案主要采用由常規(guī)儀表或工控機(jī)系統(tǒng)為調(diào)節(jié)單元實(shí)現(xiàn)的 單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。因此，選用先進(jìn)的、合理的控制方案就顯得更為重要。第二章聯(lián)合站原油計量工藝與控制要求，主要 分析 了聯(lián)合站原油外輸計量的工藝過程 、 特點(diǎn)和工藝的要求。為此我們有必要對聯(lián)合站原油計量系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解其基本原理和控制要求。站內(nèi)的主要設(shè)備有：換熱器、緩沖罐 、輸油增加裝置、沉降罐、儲油罐、泵機(jī)、計量自控儀表、計算機(jī)監(jiān)控裝置等。 聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計量的要求 聯(lián)合站原油計量系統(tǒng)的基本要求如下 [7]： (1) 全天 24 小時連續(xù)可靠運(yùn)行，實(shí)時檢測生產(chǎn)參數(shù)（如換熱器溫度、沉降罐液位、凈化罐液位、凈化油外輸泵進(jìn)出口壓力等）的變化，及時有效地控制調(diào)節(jié)各生產(chǎn)參數(shù)。所以，能否確保長期可靠地運(yùn)行成為計算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)中首要考慮的問題。軟件的設(shè)計也應(yīng)規(guī)范化、模塊化。 (3) 外輸計量實(shí)時狀態(tài)模擬功能 系統(tǒng) 提供了全中文、圖形化、動態(tài)的監(jiān)控界面，在計算機(jī)屏幕上分別顯示出 “ 實(shí)時趨勢 ” 畫面、 “ 歷史趨勢 ” 畫面、 “ 實(shí)時報表 ” 畫面、 “ 歷史報表 ” 畫面、 “ 實(shí)時報警 ” 畫面、 “ 歷史報警 ” 畫面等，將外輸 原 油流量的信息在相應(yīng)畫面上顯示出來。執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為下位機(jī)要對現(xiàn)場進(jìn)行測量、采集信息，并通過線路送到主機(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)傳送來的信息 ， 上位機(jī)自動生成各種報表 ， 并在指定的時間打印輸出 ， 大大減輕了下位機(jī)的負(fù)擔(dān) ， 以便更好地進(jìn)行各個子系統(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。當(dāng)前 DCS 增加了邏輯順序控制功能，使它的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，過程控制層可以采用 FCS。用組態(tài)王 組態(tài)軟件構(gòu)造 “ 監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ”能夠大大縮短開發(fā)時間，快速便捷的進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集，并且能夠保證系統(tǒng)的質(zhì)量。 ② 使用 DCS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ， 更好地體現(xiàn)了集散控制 ， 集中管理的思想 ， 一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題 ， 并不會影響其他的節(jié)點(diǎn) ， 上位機(jī)即使關(guān)機(jī) ， 也不會影響下位機(jī)的工作 ， 即不會影響到它的計量精度。油 田自動化系統(tǒng)可分為兩大部分，一是用來完成過程控制和數(shù)據(jù)采集的 DCS系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng) )或 SCADA系統(tǒng) (監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) )；另一部分是用來保護(hù)工藝設(shè)備、保護(hù)人生安全、保護(hù)環(huán)境、減少和避免事故發(fā)生的 ESD系統(tǒng) (緊急關(guān)斷系統(tǒng) )。因此與儀表、流量計連接的I/O設(shè)備必須有良好的接口，穩(wěn)定的工作狀態(tài)，較強(qiáng)的抗干擾能力。系統(tǒng)組成如圖 41所示。 (1) ADAM5017 模塊實(shí)現(xiàn)模擬量的采集 ADAM5017是一個 16位 8頻的類似差別的輸入設(shè) 備，是可以提供可設(shè)計的輸入在所有的頻道上的范圍組件 （如圖 42所示） 。這一個組件為工業(yè)的測量和監(jiān)聽申請的極端提供了有成本效益的解決方案。10 V， 177。你也可以使用這些開關(guān)來控制固態(tài)繼電器。它能夠?qū)⑼ㄓ嵕嚯x再延長 1200米（ 4000英尺），或再增加 32個連接節(jié)點(diǎn)。在選用壓力變送器時，盡量 滿足以下條件：精度高、全天候結(jié)構(gòu)、安裝過程簡單、抗浪涌電壓、穩(wěn)定性高、溫度補(bǔ)償、過程腐蝕保護(hù)、過范圍保護(hù)、反極性保護(hù)、抗射頻十?dāng)_、現(xiàn)場指示、零點(diǎn)正負(fù)遷移。 (5) 含水率檢測 在油氣集輸儲運(yùn)工程中，原油要經(jīng)過分離、沉降、電脫水、穩(wěn)定等初步加工處理后，才能進(jìn)行外輸或存儲，原油的密度及含水率是原油處理、輸送過程中進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測的主要指標(biāo)，也是作為油品貿(mào)易、外輸過程中凈油量結(jié)算的依據(jù)。 現(xiàn)場檢測儀表包括壓力、溫度、液位等控制參數(shù)檢測儀表，還有原油流量計、可燃?xì)怏w濃度檢測儀裝置等計量儀表。 組態(tài) 王軟件簡介 組態(tài)王軟件由北京亞控公司開發(fā) ， 是目前國內(nèi)做得較好的工業(yè)組態(tài)軟件之一，可運(yùn)行在 WIN2021/NT/XP平臺上 ， 適用于中小規(guī)模工業(yè)監(jiān)控機(jī)。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 (3) 組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng) 組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境。當(dāng)工程瀏覽器、 TouchView、 I/O設(shè)備等啟動時，一般會自動啟動信息窗口。優(yōu)化措施包括 ： ① 需求驅(qū)動的通訊方式 ； ② 需求合并；③ 打包處理。 報警是過程狀態(tài)出現(xiàn)問題時發(fā)生的警告，同時要求 操作人員做出響應(yīng)。在一個分布的系統(tǒng)上，可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器，可以提高端口的整體容量來改善系統(tǒng)的性能。運(yùn)行時 ，它具有很強(qiáng)的實(shí)時性。變量可以 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 分為基本類型和特殊類型兩大類。 內(nèi)存實(shí)型變量、 I/O 實(shí)型變量 ： 類似一般程序設(shè)計語言中的浮點(diǎn)型變量，用于表示浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，取值范圍 10E38— 10E+38，有效值 7 位。 (4) 運(yùn)行和調(diào)試 在組態(tài)王軟件的實(shí)時運(yùn)行 環(huán)境 TOUCHVIEW 中，運(yùn)行和調(diào)試在畫面制作系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面。本文組態(tài)的監(jiān)控畫面主要有：主監(jiān)控畫面、工藝參數(shù)畫面、報警畫面 (包括實(shí)時報警和歷史報警 )、趨勢曲線畫面 (包括實(shí)時趨勢曲線和歷史趨勢曲線 )、報表畫面（包括實(shí)時報表和歷史報表）、報表查詢畫面等 [19]。繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內(nèi)。主監(jiān)控畫面可以通過相應(yīng)的動畫鏈接和按鈕鏈接方便地切換到其他的各個監(jiān)控畫面。 圖 56 設(shè)備配置向?qū)М嬅嬉? 點(diǎn)擊“下一步”。 圖 57 設(shè)備配置向?qū)М嬅娑? 確認(rèn)無誤后，單擊“完成”，即完成了 ADAM5017A 的設(shè)備連接。外部設(shè)備包括：下位機(jī)（ PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），他們一般通過串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他 Windows 應(yīng)用程序，他們一般通過 DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機(jī)。繼續(xù)點(diǎn)擊右鍵選擇 “ 按鈕類型 ” ，選中 “ 位圖 ” 然后選擇 “ 加載位圖類型 ” 選擇顯示格式（可復(fù)選）如加載正常狀態(tài)位圖，選擇你要加載的圖片，按鈕中就會顯示出圖片 。新工程的建立是通過亞控組 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 態(tài)王 軟件的工程管理器實(shí)現(xiàn)的，在工程管理器的窗口中點(diǎn)擊“新建”按鈕，出現(xiàn)了一個“新建工程向?qū)А钡膶υ捒颍谠搶υ捒騼?nèi)輸入新建工程的名稱“原油計量監(jiān)控”、保存的“路徑”和工程的“描述”。具有集中管理，分散控制的特點(diǎn)，控制以及數(shù)據(jù)采集由二次 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 儀表系列各種型號儀表完成，上位機(jī)則對整個工藝過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時和歷史曲線記錄、報警控制、動畫顯示、報表打印等功能。 內(nèi)存字符串型變量、 I/O 字符串型變量 ： 類似一般程序設(shè)計語言中的字符串變量，可用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱 、 密碼等，該類型變量可以進(jìn)行比較運(yùn)算和賦值運(yùn)算。 “ I/O 變量 ” 指的是需要 “ 組態(tài)王 ” 和其它應(yīng)用程序 (包括 I/O 服務(wù)程序 )交換數(shù)據(jù)的變量。組態(tài)王提供類型豐富的繪圖工具，還提供按鈕、實(shí)時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、報警窗口等復(fù)雜的圖形對象。 組態(tài) 王提供五種冗余方式： I/O 通訊冗 余 、 I/O 設(shè)備冗余、計算機(jī)冗余、系統(tǒng)冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。 (6) 廣泛的數(shù)據(jù)獲取和處理 一般地，工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)完成自動控制的功能，保證生產(chǎn)的運(yùn)行，但它難于讓操作和管理人員看到生產(chǎn)過程的實(shí)際運(yùn)行狀況。 組態(tài)王的自動恢復(fù)功能是指：當(dāng)下位機(jī)被更換或恢復(fù)運(yùn)行后，不需要現(xiàn)場工程師對軟件系統(tǒng)作任何干預(yù)，組態(tài)王通過短時間的嘗試后，可以自動恢復(fù)與下位機(jī)的通訊。 (2) 強(qiáng)大通訊功能 “組態(tài)王”把每一臺與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，目前能 連接 PLC、智 能儀表、板卡、模塊、變頻器等幾百種外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。畫面開發(fā)系統(tǒng)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理地抽象控制對象的特性，對數(shù)據(jù)的報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能有簡單的操作辦法。