【正文】 ），或再增加 32個(gè)連接節(jié)點(diǎn)。您無(wú)須改動(dòng)PC上的任何硬件及軟件。 ADAM4520/4522隔離轉(zhuǎn)換器能夠讓您在早期的 RS232系統(tǒng)上充分利用 RS422和RS485的優(yōu)點(diǎn)。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。你也可以使用這些開(kāi)關(guān)來(lái)控制固態(tài)繼電器。 主要特點(diǎn) ： 通道： 16 輸入電壓： 30 Vmax 電路類型：上拉電流： mA（源型） 圖 44 ADAM5051模塊 功耗： ADAM5051： W (典型 )； W (最大 ) (4) ADAM5056模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)外輸泵、故障報(bào)警等的輸出控制 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 ADAM5056具有 16個(gè)數(shù) 字量輸出通道 （如圖 45所示） 。ADAM5000系統(tǒng)可以使用模塊的數(shù)字量輸入來(lái)判斷安全限位或者安全開(kāi)關(guān)，也可以接受遠(yuǎn)端數(shù)字量信號(hào)。 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。10 V， 177。1 V， 177。150 mV， 177。%或更高 圖 42 ADAM5017模塊 故障與過(guò)壓保護(hù)：最大承受電壓 177。這一個(gè)組件為工業(yè)的測(cè)量和監(jiān)聽(tīng)申請(qǐng)的極端提供了有成本效益的解決方案。10 V)和現(xiàn)在的輸入 (177。1 V， 177。150 mV， 177。 (1) ADAM5017 模塊實(shí)現(xiàn)模擬量的采集 ADAM5017是一個(gè) 16位 8頻的類似差別的輸入設(shè) 備，是可以提供可設(shè)計(jì)的輸入在所有的頻道上的范圍組件 （如圖 42所示） 。 數(shù)據(jù)采集模塊的選擇 數(shù)據(jù)采集模塊作為分布式系統(tǒng)的下位機(jī)，只負(fù)責(zé)采集控制任務(wù)，不需完成復(fù)雜的管理工作和人機(jī)界面服務(wù)，但對(duì)可靠性有更高的要求。 考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的條件，工控計(jì)算機(jī)選擇臺(tái)灣 ADVANTECH公司 IPC610， 配置奔騰 PIV2G的 CPU， 內(nèi)存 256M 以適應(yīng)操作系統(tǒng) Windows NT或 WindowsXP， 80G硬盤 ，以滿足建立工控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的需要； 22寸 IBM 顯示器 ， 可提供更為清晰的圖形界面。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。系統(tǒng)組成如圖 41所示。 計(jì)算機(jī)要將檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、人工輸入的數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行分析、歸納、整理、計(jì)算，并制成實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)加以儲(chǔ)存。 由現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)裝在 ADAM5000E上的 I/O模塊，經(jīng)通信協(xié)議的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換后，傳入計(jì)算機(jī)。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。因此與儀表、流量計(jì)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。外輸計(jì)量站是油田聯(lián)合站中非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)計(jì)量和自控儀表等級(jí)的要求比較高，儀表不僅要滿足檢測(cè)精度的要求，還要滿足易燃易爆危險(xiǎn)場(chǎng)所的安全防爆要求?，F(xiàn)場(chǎng) 檢測(cè)儀表是生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最重要的組成部分之一，其可靠性和精度直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和技術(shù)性能。 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。油 田自動(dòng)化系統(tǒng)可分為兩大部分，一是用來(lái)完成過(guò)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(lái)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) )。系統(tǒng)人機(jī)界面友好，具有開(kāi)放的開(kāi)發(fā)環(huán)境，便于維護(hù)與管理，適用于商品原油的高精度計(jì)量 [12]。 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ， 外銷原油計(jì)量綜合誤差 %， 原油體積計(jì)量誤差 %，由此可見(jiàn)，原油外輸計(jì)量準(zhǔn)確度是確保企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要指標(biāo) 。 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。 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(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題 ， 并不會(huì)影響其他的節(jié)點(diǎn) ， 上位機(jī)即使關(guān)機(jī) ， 也不會(huì)影響下位機(jī)的工作 ， 即不會(huì)影響到它的計(jì)量精度。軟件編程方法簡(jiǎn)單 ，容 易掌握 ，有 利于系統(tǒng)的改造與推廣。 (2) 應(yīng)嚴(yán)格要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與各計(jì)量?jī)x表的信號(hào)匹配 ，確 保信號(hào)的準(zhǔn)確。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)。用組態(tài)王 組態(tài)軟件構(gòu)造 “ 監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ”能夠大大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)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。 由于本系統(tǒng)涉及變量較多，功能要求齊全，所以選用工業(yè)組 態(tài)軟件來(lái)開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)采集采用的是亞當(dāng)?shù)闹悄苣K 5000 系列，此模塊采集效果好，且便于傳輸。 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。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(guò)程控制層可以采用 FCS。 原油 20℃ 時(shí)的質(zhì)量總流量 20G (kg/d)： ? ?? ?WWntNG Wm ????? 020 ?? （ 33） 式中 : W? —— 原油中水的密度 ， kg/ m3 ； W —— 原油含水率 ， %； 0? —— 原油在 20℃ 時(shí)的密度 ， kg/ m3 。計(jì)算公式如下 [11]： 原油體積總流量 nQ (m3 / h)： mn ntNQ ? （ 31） 式中 :N —— 采樣測(cè)量的流量計(jì)脈沖數(shù) ， 個(gè)； n —— 流量計(jì)的流量系數(shù) ， 個(gè)脈沖 /L； mt —— 設(shè)定的采樣時(shí)間 ， s ?？刂平Y(jié)構(gòu)示意圖如圖 31 所 示 。執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為下位機(jī)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 ， 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。例如流量的測(cè)量 ， 一次儀表把流量信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào) ， 經(jīng)屏蔽電纜傳輸?shù)轿C(jī)室的管線子系統(tǒng)的 IPC， 由計(jì)數(shù)卡對(duì)流量脈沖信號(hào)計(jì)數(shù) ， 然后在計(jì)算機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換計(jì)算，從而測(cè)得對(duì)應(yīng)的流量。 下位機(jī)采用臺(tái)灣 ADVANTECH 公司 ADAM5000 系列數(shù)據(jù)采集模塊，它通過(guò) RS485 總線連接各個(gè)部件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制部件實(shí)行在線 調(diào)試、診斷 ，使原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 。 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）。 (3) 外輸計(jì)量實(shí)時(shí)狀態(tài)模擬功能 系統(tǒng) 提供了全中文、圖形化、動(dòng)態(tài)的監(jiān)控界面，在計(jì)算機(jī)屏幕上分別顯示出 “ 實(shí)時(shí)趨勢(shì) ” 畫(huà)面、 “ 歷史趨勢(shì) ” 畫(huà)面、 “ 實(shí)時(shí)報(bào)表 ” 畫(huà)面、 “ 歷史報(bào)表 ” 畫(huà)面、 “ 實(shí)時(shí)報(bào)警 ” 畫(huà)面、 “ 歷史報(bào)警 ” 畫(huà)面等，將外輸 原 油流量的信息在相應(yīng)畫(huà)面上顯示出來(lái)。在通過(guò)RS232/RS485 協(xié)議傳輸?shù)接?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 (6) 經(jīng)濟(jì)合理 系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的要求和當(dāng)前的市場(chǎng)情況進(jìn)行具體分析進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)權(quán)衡，這與具體應(yīng)用對(duì)象有密切的關(guān)系 [8]。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。軟件的設(shè)計(jì)也應(yīng)規(guī)范化、模塊化。當(dāng)應(yīng)用對(duì)象不同時(shí)，只需在基本系統(tǒng)中作適當(dāng)?shù)母膭?dòng)，增減某些硬件模塊，便可滿足對(duì)象的要求。 (3) 使用方便 ① 操作方便：系統(tǒng)應(yīng)盡可能降低對(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)知識(shí) 的要求，操作的內(nèi)容盡可能簡(jiǎn)單明了，操作的順序清晰簡(jiǎn)明，便于記憶； ② 排錯(cuò)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(hào)，并有查錯(cuò)、診斷、故障報(bào)警程序，在故障出現(xiàn)時(shí)能及時(shí)對(duì)它定位排除 ； ③ 維護(hù)方便：系統(tǒng)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及其零件，便于硬件的更換。 (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。所以，能否確保長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行成為計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中首要考慮的問(wèn)題。 (1) 運(yùn)行可靠 工業(yè)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣 ， 能否適應(yīng)這種環(huán)境是系統(tǒng)不可避免要面臨的考驗(yàn)。 聯(lián)合站原 油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的主要控制要求是實(shí)現(xiàn)原油的準(zhǔn)確計(jì)量，各設(shè)備參數(shù)的檢測(cè)、顯示、控制、及報(bào)警 等 ，它們主要有： (1) 三 個(gè) 儲(chǔ)油罐液位檢測(cè)、顯示與高低報(bào)警，就地顯示； (2) 兩個(gè)加熱爐的溫度和壓力檢測(cè)、顯示與高低報(bào)警，就地顯示； (3) 兩組外輸泵的啟?？刂?； (4) 至東仁溝輸油首站的原油外輸流量、含水率、溫度、壓力的檢測(cè)； (5) 至韓渠聯(lián)合站的原油外輸流量、含水率、溫度、壓力的檢測(cè)； (6) 兩個(gè)外輸油閥門開(kāi)關(guān)控制； (7) 站內(nèi)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)、顯示、報(bào)警 。 (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。 聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計(jì)量的要求 聯(lián)合站原油計(jì)量系統(tǒng)的基本要求如下 [7]： (1) 全天 24 小時(shí)連續(xù)可靠運(yùn)行，實(shí)時(shí)檢測(cè)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(shí)有效地控制調(diào)節(jié)各生產(chǎn)參數(shù)。 在整個(gè)過(guò)程中，用一些輔助設(shè)備，如壓力計(jì) 、 溫度計(jì) 、 液位計(jì)進(jìn)行檢測(cè) ， 再通過(guò)I/O 數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析、檢測(cè)后，打印出正確的數(shù)據(jù)報(bào)表。再將分離后的油送入分離緩沖罐，經(jīng)過(guò)沉降罐、凈化罐，將油進(jìn)一步凈化后，再經(jīng)過(guò)加熱爐加熱，利用外輸油泵的加壓，通過(guò)流量計(jì) 等儀表 檢測(cè) 后 輸出。原油計(jì)量工藝流程如圖 22 所示。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(chǔ)油罐、泵機(jī)、計(jì)量自控儀表、計(jì)算機(jī)監(jiān)控裝置等。 聯(lián)合站原油外輸計(jì)量工藝 原油外輸計(jì)量系統(tǒng)是對(duì)脫水后的原油進(jìn)行溫度、壓力、產(chǎn)量的測(cè)量，在保證站內(nèi)安全的情況下進(jìn)行外輸。來(lái)自計(jì)量站的油氣要經(jīng)過(guò)快開(kāi)式電加熱收球筒，將其加熱到 55℃ ，送熱交換器繼續(xù)加熱使原油脫水；來(lái)自韓渠聯(lián)合站的油氣直接通過(guò)熱交換器進(jìn)行加熱脫水，來(lái)自其它管線的油氣首先經(jīng)過(guò)雙容積量油分離器進(jìn)行油氣水三相的初步分離，然后通過(guò)齒輪卸油泵將其送熱交換器進(jìn)行加熱脫水。 張?zhí)烨?lián)合站原油生產(chǎn)工藝流程如圖 21 所示。為此我們有必要對(duì)聯(lián)合站原油計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解其基本原理和控制要求。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 2 聯(lián)合站原油計(jì)量工藝分析與控制要求 聯(lián)合站是油田原油和天然氣集輸生產(chǎn)中最重要的工藝過(guò)程，包含若干復(fù)雜的工藝環(huán)節(jié)，原油外輸計(jì)量是以實(shí) 現(xiàn)油、氣、水動(dòng)態(tài)計(jì)量為主要工作內(nèi)容 ,為生產(chǎn)開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究、安全生產(chǎn)和油氣貿(mào)易結(jié)算工作提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù) ,是企業(yè)的一項(xiàng)技術(shù)性基礎(chǔ)工作，是其中關(guān)鍵的一環(huán)，直接關(guān)系到成品原油的產(chǎn)品質(zhì)量和整個(gè)采油廠的效益。第六章監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試和運(yùn)行，主要介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件的調(diào)試和運(yùn)行。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。第二章聯(lián)合站原油計(jì)量工藝與控制要求，主要 分析 了聯(lián)合站原油外輸計(jì)量的工藝過(guò)程 、 特點(diǎn)和工藝的要求。聯(lián)合站原油計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)，采用集散控制系統(tǒng)（ DCS），上位采用工控機(jī)，應(yīng)用組態(tài)軟件組態(tài)王 軟件開(kāi)發(fā)，下位機(jī)采用分布式數(shù)據(jù)采集模塊，通過(guò) RS232 與上位機(jī)進(jìn)行通訊，整個(gè)系統(tǒng)完成 對(duì)站內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)督與控制，對(duì)各運(yùn)行參數(shù)（ 監(jiān)控 系統(tǒng)的溫度、壓力、液位、流量、可燃?xì)怏w濃度等） 實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、查詢與打印等功能。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 本課題研究的主要內(nèi)容和論文的結(jié)構(gòu) 通過(guò)對(duì)聯(lián)合站的生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定原油外輸計(jì)量各個(gè)環(huán)節(jié)的檢測(cè)和控制參數(shù)。 (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。因此，選用先進(jìn)的、合理的控制方案就顯得更為重要。隨著 DCS 和 PLC 技術(shù)的成熟和價(jià)格的大幅度下降， DCS 和 PLC性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)將會(huì)越來(lái)越明顯， DCS 和 PLC 取代傳統(tǒng)的模板式工業(yè) PC 系統(tǒng)已成為必然。 (2) 近年來(lái)油田上應(yīng)用較多的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，以商用或工業(yè) PC 機(jī)系統(tǒng)直接作為檢測(cè) 控制設(shè)備，采用將 I/O 模板直接插入主機(jī)箱總線擴(kuò)展的方式實(shí)現(xiàn)對(duì) I/O接口電路的擴(kuò)展，用于參數(shù)較多且集中的場(chǎng)合，各種檢測(cè)和控制參數(shù)全部接入主機(jī)箱中的 I/O 模板，屬于一種集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)