【正文】 它 采用了多線程、 COM組件等新技術(shù) , 實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)完成 ， 軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 工 控 機(jī) I P C 6 1 0鍵 盤A D A M 4 5 2 0報(bào) 警 及 操 作 提 示顯 示 器打 印 機(jī)A D A M 5 0 0 0 EA D A M 5 0 1 7 A D A M 5 0 5 1A D A M 5 0 8 0 A D A M 5 0 5 6Y S 2 0 0 在線 原 油 含水 分 析 儀溫 度 , 液 位 , 壓力 , 可 燃 氣 體濃 度報(bào) 警 設(shè) 備 啟停操 作 運(yùn) 動(dòng) 狀態(tài)原 油 流 量 計(jì)脈 沖R S 4 8 5A D A M 4 5 2 0 圖 49 原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)硬件原理圖 系統(tǒng)檢測(cè)與控制參數(shù)地址分配表 根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)與控制要求，為了下一章的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，編制了如 表 41所 示的地址分配表。 (6) 氣體濃度檢測(cè) 可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)選用深圳特安公司的 ES2021T 可 燃 氣體 變送器，如圖 48 所示。 (3) 液位的檢測(cè) 在選用液位變送器時(shí)，盡量滿足以下條件 ： ① 穩(wěn)定性好、精度高； ② 直接投入被測(cè)介質(zhì)中，安裝使用方便； ③ 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)； ④ 從水、油到粘度較大的糊狀物都可進(jìn)行高精度的測(cè)量，不受被測(cè)介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響； ⑤ 無(wú)材料疲勞磨損、對(duì)振動(dòng)、沖擊不敏感； ⑥ 寬范圍的溫度補(bǔ)償； ⑦ 具有電源反相極性保護(hù)及過(guò)載限流保護(hù)。 主要特點(diǎn) ： 自動(dòng)內(nèi)部 RS485總線監(jiān)督 自動(dòng)數(shù)據(jù)流控制 最高采樣速率 kbps 3000 Vdc隔離保護(hù) (ADAM4520) 圖 46 ADAM4520模塊 檢測(cè)儀表選型 檢測(cè)儀表包括傳感器和變送器，負(fù)責(zé)把現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、流量、液位和界面信號(hào)等被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以識(shí)別和處理的電信號(hào)，選擇時(shí)主要根據(jù)被測(cè) 參量參數(shù)的種類、量程、準(zhǔn)確度要求以及工藝上對(duì)其可靠性和穩(wěn)定性的要求來(lái)確定檢測(cè)儀表的類型和型號(hào) [15]。雖然 RS232得到了普遍的使用，但它的傳輸速率、傳輸距離及網(wǎng)絡(luò)容量還是有一定的限制。 ADAM5080為用戶提供了靈活多樣的解決方案，比如計(jì)數(shù)器、頻率、警報(bào)設(shè)置、開(kāi)關(guān)設(shè)定或雙向功能設(shè)定。%或更高 圖 42 ADAM5017模塊 故障與過(guò)壓保護(hù)：最大承受電壓 177。150 mV， 177。其次，由于油田生產(chǎn)地域范圍很大，聯(lián)合站、轉(zhuǎn)油站相距較遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)力量相對(duì)薄弱，專業(yè)維護(hù)工作難度較大，因此對(duì)系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)性提出了更高的要求。研華 ADAM系列擁有各種 I/O模塊和通信模塊，能滿足不同環(huán)境監(jiān)控應(yīng)用下的需求。 聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)組成 聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表部分、分布式 I/O部分、人機(jī)控制部分構(gòu)成。 ④ 系統(tǒng)易于擴(kuò)展 ， 因?yàn)橄到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)是組態(tài)軟件 ， 當(dāng)要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展非常容 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 易 ， 只需要在上位機(jī)中增加變量 ， 更改畫(huà)面 ， 添加程序段即可 ， 即系統(tǒng)有很好的繼承性。在運(yùn)行期間，組態(tài)王通過(guò)驅(qū) 動(dòng)程序和這些外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)。 由于 DCS 具有以上諸多特點(diǎn)，聯(lián)合站采用 DCS 監(jiān)控系統(tǒng)是最佳選擇。控制結(jié)構(gòu)示意圖如圖 31 所 示 。 根據(jù)系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了以研華工控機(jī) IPC 為上位機(jī)，通過(guò) ADAM4520 通信轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊組成的分布式分散控制系統(tǒng)（ DCS）。程序應(yīng)可讀性強(qiáng)，清除多余語(yǔ)句，還應(yīng)有適量的說(shuō)明注釋，以便于修改。 (2) 技術(shù)先進(jìn) 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、信息處理和通信、檢測(cè)技術(shù)和儀表以及生產(chǎn)過(guò)程和管理方面的知識(shí)，是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)先進(jìn)性概括來(lái)說(shuō)體現(xiàn)在硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)和工具、信息處理和控制策略這三方面。 (3) 生產(chǎn)參數(shù)的自動(dòng)控制要平穩(wěn)，一旦出現(xiàn)超限等危險(xiǎn)情況要及時(shí)報(bào)警，（如沉降罐液位高低報(bào)警、凈化油外輸泵進(jìn)出口壓力報(bào)警、可燃?xì)怏w濃度報(bào)警等）并有連鎖保護(hù)功能。原油計(jì)量工藝流程如圖 22 所示。 張?zhí)烨?lián)合站原油生產(chǎn)工藝流程如圖 21 所示。第四章聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) ，主 要 介紹了系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)的設(shè)備選型， 以及 硬件的 設(shè) 計(jì)方案原理。 (4) 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)化管理已成為企業(yè)現(xiàn)代化管理的重要內(nèi)容和發(fā)展方向。油、氣、水介質(zhì)條件、工況條件、環(huán)境條件和集輸工藝都發(fā)生了很大的變化，因此不可避免會(huì)出現(xiàn)一些新的矛盾和問(wèn)題。據(jù)稱 ， 其性能將等同和優(yōu)于傳統(tǒng)的測(cè)試分離方 法。 近 10 年來(lái) ， 相流計(jì)量技術(shù)在原油計(jì)量中發(fā)展應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)。隨著 DCS 系統(tǒng)采用一些先進(jìn)的控制策略，使部分生產(chǎn)過(guò)程的控制得到了進(jìn)一步優(yōu)化。大慶原油總外輸計(jì)量站承擔(dān)著大慶油田 85%的原油外輸計(jì)量任務(wù)，屬國(guó)家一級(jí)計(jì)量單位。原油產(chǎn)量的計(jì)量是油田開(kāi)發(fā)中最基礎(chǔ)的工作 ， 原油計(jì)量是油田集輸工藝中必要的計(jì)量環(huán)節(jié) ， 也是考核原油生產(chǎn)任務(wù)完成的依據(jù)。外輸過(guò)程，必須在 安全生產(chǎn) 的前提下安排優(yōu)化運(yùn)行，以求得最好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著國(guó)內(nèi)大部分油田開(kāi)發(fā)都進(jìn)入到后期產(chǎn)能遞減 ， 產(chǎn)液量增加 ， 原油綜合含水上升 ， 油井計(jì)量站規(guī)模增大。針對(duì)聯(lián)合站實(shí)際狀況 ， 以滿足聯(lián)合站原油外輸計(jì)量生產(chǎn)要求，開(kāi)發(fā)這一套原油外輸計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)，它能對(duì)生產(chǎn)現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)現(xiàn)原油計(jì)量高精度的遠(yuǎn)程集中化科學(xué)管理和實(shí)時(shí)在線監(jiān)控 ； 實(shí)現(xiàn)流程操作全自動(dòng)化；根據(jù)監(jiān)控中心提示及時(shí)地采取相應(yīng)的措施，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行；存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)以便分析生產(chǎn)狀況，統(tǒng)籌規(guī)劃。隨著計(jì)算機(jī)在石油工業(yè)過(guò)程控制中的廣泛應(yīng)用 ， 尤其是西部塔里木、吐哈、準(zhǔn)格爾三大盆地的開(kāi)發(fā)和建設(shè) ， 油田生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)控制和管理得到了明顯、迅速的發(fā)展。通過(guò)幾年的實(shí)踐，儀器、儀表性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)合理 ，計(jì) 量準(zhǔn)確，將計(jì)量誤差控制在 %以下 ，弄 清了原油外輸?shù)漠a(chǎn)量 ，從 而有效地指導(dǎo)了各階段的生產(chǎn)組織工作，原油損耗由 2%下降到 %，提 高了經(jīng)濟(jì)效益 [2]。 國(guó)外現(xiàn)狀及趨勢(shì) 國(guó)外早 在上世紀(jì)五十年代， 美國(guó)海灣公司就建成了第一套自動(dòng)化監(jiān)控輸送系統(tǒng) 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （ LACT） ， 解決了原油的自動(dòng)收集、處理、計(jì)量、輸送問(wèn)題。 目前國(guó)外已將自動(dòng)化技術(shù)提升到對(duì)原油的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面監(jiān)控的現(xiàn)代化管理水平的高度 。國(guó)外已有七、八家上市產(chǎn)品 ， 投入應(yīng)用和安裝的已有 200 臺(tái)左右。根據(jù)收集的資料分析，前蘇聯(lián)大多采用兩相計(jì)量分離系統(tǒng) ， 根據(jù)配備的儀表 ， 原 油計(jì)量不確定度可望在5%～ 10%范圍內(nèi)；美國(guó)大多采用三相油井計(jì)量系統(tǒng) ， 原 油計(jì)量不確定度可望達(dá)到 5%；另外 ， 根據(jù)英國(guó)貿(mào)易與工業(yè)部石油天然氣局《石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)指南》指出 ： 油井產(chǎn)量計(jì)量的目標(biāo)不確定度要求為 5%， 而用于儲(chǔ)量管理的油井測(cè)試分離器的測(cè)試 ， 期望的不確定度是 5%～ 10%[4]。應(yīng)用在油田生產(chǎn)這種較為惡劣的工作環(huán)境中，普遍存在輸入、輸出接口板之間干擾嚴(yán)重，可靠性差，故障率高等問(wèn)題，管理維護(hù)難度較大。根據(jù)原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的工藝過(guò)程要求，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。 第七章對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了總結(jié)，指出了 一些 優(yōu)點(diǎn)與不足。完 畢后，一部 分進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行進(jìn)一 步油氣分離，將其中分離出的天然氣輸送至鍋爐房作燃料用，分離出的油進(jìn)入污油箱 ； 一部分進(jìn)入分離緩沖罐，可以供給氣液分離器，也可直接輸入污油箱，由污油泵輸送至溢流沉降罐進(jìn)行原油沉降，然后進(jìn)入凈化罐將原油凈化，生產(chǎn)出合格的穩(wěn)定原油，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)行裝車或密閉輸送至東仁溝輸油首站。工藝過(guò)程需要監(jiān)測(cè)儲(chǔ)油 罐的液位 、 加熱爐的溫度和壓力、原油外輸溫度和壓力、含水率、流量及站內(nèi)可燃性氣體濃度 ， 并分別對(duì)他們進(jìn)行報(bào)警。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 聯(lián)合站原油計(jì)量 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 聯(lián)合站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于不同的應(yīng)用對(duì)象有不同的具體要求，但對(duì)大多數(shù)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，運(yùn)行上可靠、技術(shù)上先進(jìn)、使用上方便、應(yīng)用上靈活、時(shí)間上節(jié)省、經(jīng)濟(jì)上合理是共同的基本要求。 (4) 通用性好 一個(gè)優(yōu)良的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)具有很好的通用性，能靈活地?cái)U(kuò)充、修改和升 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 級(jí)。 監(jiān)控系統(tǒng)功能 聯(lián)合站外輸計(jì)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能可以概括為以下幾個(gè)方面 [9]： (1) 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集就是利用智能模塊進(jìn)行流量、溫度、液位等數(shù)據(jù)的采集。 現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的物理參數(shù)，由對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表傳感器或變器檢測(cè)出來(lái)并轉(zhuǎn)變?yōu)?20mA 電流信號(hào)，經(jīng)屏蔽電纜，安全柵送到各個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)后，工控機(jī)通過(guò)各種模塊接口采樣電信號(hào)；控制信號(hào)由工控機(jī)輸出后以 420mA電流形式送到執(zhí)行結(jié)構(gòu) ,控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。 原油 20℃ 時(shí)的體積總流量 20Q (m3 /d)： ? ?? ?20 ???? tantNQ m （ 32） 式中 :α —— 原油溫度膨脹系數(shù) (1/℃ 410? )。 RS232 與 RS485 都是標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口，用 RS485 總線 ，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍。 (3) 采用組態(tài)王應(yīng)用軟件。 儀表計(jì)量與計(jì)算機(jī)管理使商品原油綜合計(jì)量誤差率大大降低 ， 真正實(shí)現(xiàn)了原油的動(dòng)態(tài)計(jì)量與管理，提高工作效率，避免人為誤差。所以，控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)必須首先熟悉各種檢測(cè)儀表的工作原理、技術(shù)性能，根據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程的實(shí)際需要正確地選擇儀表。以 CRT屏幕顯示和打印制表的形式輸出，為生產(chǎn)人員提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)，以便他們分析、了解生產(chǎn)情況， 監(jiān)督生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行。配以相應(yīng)的監(jiān)控組態(tài)軟件，通過(guò)帶有 RS232標(biāo)準(zhǔn)通訊接口及打印機(jī)并行口，并為程序員和操作員提供良好的人機(jī)界面服務(wù)。5V和 177。500 mV， 177。如圖 44所示。它能夠?qū)?RS232信號(hào)透明轉(zhuǎn)換為 RS422和 RS485信號(hào)?？紤]到溫度參數(shù)在本工藝系統(tǒng)中只是用于一般性的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)，我們選用德國(guó) E+H 公司的一體化溫度變送器。我們采用上海一諾 有限公 司雙轉(zhuǎn) 子流量計(jì)LSZ— 100J，如圖 47 所示 ， 輸出信號(hào)為24VDC 脈沖信號(hào) ， 通過(guò) ADAM5080 計(jì)數(shù)通道采集。 圖 48 氣體濃度檢測(cè)變送器 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 當(dāng)空氣中有被測(cè)氣體或液體揮發(fā)時(shí)，變送器即產(chǎn)生與空氣中被測(cè)氣體濃度成正比的電信號(hào)。當(dāng)前流行的組態(tài)軟件很多，如INTOUCH， FIX 組態(tài)王、虎翼、開(kāi)物 2021 等，其中組態(tài)王 性價(jià)比高，網(wǎng)絡(luò)通訊功能比較完善，能滿足本系統(tǒng)要求，故采用之。它還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)變化用動(dòng)畫(huà)方式形象地表示出來(lái) ， 同時(shí)完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能 ， 并生成歷史數(shù)據(jù)文件 [17]。它通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理從一組工業(yè)控制對(duì)象采集到的各 種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動(dòng)畫(huà)的方式形象地表示出來(lái)，同時(shí)完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。 組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用以下五種方式 ： 串行通訊方式、 DDE 方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、人機(jī)接口卡方式。 (5) 先進(jìn)的報(bào)警和事件管理 完善的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”應(yīng)當(dāng)能檢測(cè)到非正常狀態(tài)的發(fā)生，并將報(bào)警信息、按照正確的順序登錄到數(shù)據(jù)庫(kù)，并且不能丟失任何數(shù)據(jù)，以便事后對(duì)它進(jìn)行分析。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 (7) 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和冗余功能 組態(tài)王基于網(wǎng)絡(luò)的概念，可運(yùn)行在基于 TCP / IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠級(jí)連網(wǎng)，另外，隨著網(wǎng)絡(luò)的無(wú)限蔓延，組態(tài)王每一臺(tái)數(shù)據(jù)采集站從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，可以被網(wǎng)絡(luò)上的所有其他站點(diǎn)直接訪問(wèn)，使數(shù)據(jù)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)暢通無(wú)阻。 組態(tài)王軟件可將過(guò)程或生產(chǎn)中發(fā)生的事件清楚地記錄、顯示出來(lái)，完成參數(shù)設(shè)定、操作控制和動(dòng)態(tài)畫(huà)面監(jiān)視的功能。 (2) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的集合形象地稱為 “ 數(shù)據(jù)詞典 ” ， 數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。那些不需要和其它應(yīng)用程序交換、只在 “ 組態(tài)王 ”內(nèi)需要的變量，比如計(jì)算過(guò)程的中間變量，就可以設(shè)置成 “ 內(nèi)存變量 ” 。 (3) 定義動(dòng)畫(huà)連接 動(dòng)畫(huà)連接是指在畫(huà)面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫(huà)面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫(huà)效果表示出來(lái)：或者由軟件使用者通過(guò)圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值。原油計(jì)量 監(jiān)控系統(tǒng)軟件組成圖 如 圖 52 所示。 圖 53 組態(tài)王工程瀏覽器 主監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì) 在工程瀏覽器中左側(cè)的樹(shù)型結(jié)構(gòu)中選擇“畫(huà)面”，在右側(cè)視圖中雙擊“新建”，工程瀏覽器將彈出“新畫(huà)面”對(duì)話框，如圖 54 所 示 。利用工具箱中“報(bào)表窗口”、“報(bào)警窗口”、“實(shí)時(shí)曲線”建立相應(yīng)的畫(huà)面。 在工程瀏覽器中分別對(duì)“ 501 505 505 5080”進(jìn)行