【正文】 ），或再增加 32個連接節(jié)點。您無須改動PC上的任何硬件及軟件。 ADAM4520/4522隔離轉換器能夠讓您在早期的 RS232系統上充分利用 RS422和RS485的優(yōu)點。雖然 RS232得到了普遍的使用，但它的傳輸速率、傳輸距離及網絡容量還是有一定的限制。你也可以使用這些開關來控制固態(tài)繼電器。 主要特點 ： 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模塊實現對外輸泵、故障報警等的輸出控制 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 ADAM5056具有 16個數 字量輸出通道 （如圖 45所示） 。ADAM5000系統可以使用模塊的數字量輸入來判斷安全限位或者安全開關，也可以接受遠端數字量信號。 ADAM5080為用戶提供了靈活多樣的解決方案，比如計數器、頻率、警報設置、開關設定或雙向功能設定。10 V， 177。1 V， 177。150 mV， 177。%或更高 圖 42 ADAM5017模塊 故障與過壓保護：最大承受電壓 177。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)和現在的輸入 (177。1 V， 177。150 mV， 177。 (1) ADAM5017 模塊實現模擬量的采集 ADAM5017是一個 16位 8頻的類似差別的輸入設 備，是可以提供可設計的輸入在所有的頻道上的范圍組件 （如圖 42所示） 。 數據采集模塊的選擇 數據采集模塊作為分布式系統的下位機，只負責采集控制任務，不需完成復雜的管理工作和人機界面服務，但對可靠性有更高的要求。 考慮到工業(yè)現場的條件，工控計算機選擇臺灣 ADVANTECH公司 IPC610， 配置奔騰 PIV2G的 CPU， 內存 256M 以適應操作系統 Windows NT或 WindowsXP， 80G硬盤 ，以滿足建立工控實時數據庫的需要； 22寸 IBM 顯示器 ， 可提供更為清晰的圖形界面。其次，由于油田生產地域范圍很大，聯合站、轉油站相距較遠，現場維護力量相對薄弱，專業(yè)維護工作難度較大，因此對系統的可靠性和維護性提出了更高的要求。系統組成如圖 41所示。 計算機要將檢測的實時數據、人工輸入的數據等信息進行分析、歸納、整理、計算，并制成實時和歷史數據庫加以儲存。 由現場執(zhí)行機構檢測到的信號通過裝在 ADAM5000E上的 I/O模塊，經通信協議的統一轉換后，傳入計算機。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)控應用下的需求。因此與儀表、流量計連接的I/O設備必須有良好的接口，穩(wěn)定的工作狀態(tài)，較強的抗干擾能力。外輸計量站是油田聯合站中非常重要的生產環(huán)節(jié)，對計量和自控儀表等級的要求比較高，儀表不僅要滿足檢測精度的要求，還要滿足易燃易爆危險場所的安全防爆要求?，F場 檢測儀表是生產自動化系統最基礎、最重要的組成部分之一，其可靠性和精度直接影響系統工作的可靠性和技術性能。 聯合站原油計量監(jiān)控系統組成 聯合站原油計量監(jiān)控系統由現場檢測儀表部分、分布式 I/O部分、人機控制部分構成。油 田自動化系統可分為兩大部分，一是用來完成過程控制和數據采集的 DCS系統(集散控制系統 )或 SCADA系統 (監(jiān)控和數據采集系統 )；另一部分是用來保護工藝設備、保護人生安全、保護環(huán)境、減少和避免事故發(fā)生的 ESD系統 (緊急關斷系統 )。系統人機界面友好，具有開放的開發(fā)環(huán)境，便于維護與管理，適用于商品原油的高精度計量 [12]。 按國家標準規(guī)定 ， 外銷原油計量綜合誤差 %， 原油體積計量誤差 %，由此可見，原油外輸計量準確度是確保企業(yè)經濟效益的一項重要指標 。 ④ 系統易于擴展 ， 因為系統的開發(fā)平臺是組態(tài)軟件 ， 當要進行系統擴展非常容 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 易 ， 只需要在上位機中增加變量 ， 更改畫面 ， 添加程序段即可 ， 即系統有很好的繼承性。 ② 使用 DCS 系統結構 ， 更好地體現了集散控制 ， 集中管理的思想 ， 一個節(jié)點出現問題 ， 并不會影響其他的節(jié)點 ， 上位機即使關機 ， 也不會影響下位機的工作 ， 即不會影響到它的計量精度。軟件編程方法簡單 ，容 易掌握 ，有 利于系統的改造與推廣。 (2) 應嚴格要求計算機系統與各計量儀表的信號匹配 ，確 保信號的準確。在運行期間，組態(tài)王通過驅 動程序和這些外部設備交換數據，包括采集數據和發(fā)送數據。用組態(tài)王 組態(tài)軟件構造 “ 監(jiān)測和數據采集系統 ”能夠大大縮短開發(fā)時間，快速便捷的進行圖形維護和數據采集，并且能夠保證系統的質量。 由于本系統涉及變量較多，功能要求齊全，所以選用工業(yè)組 態(tài)軟件來開發(fā)。數據采集采用的是亞當的智能模塊 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，聯合站采用 DCS 監(jiān)控系統是最佳選擇。當前 DCS 增加了邏輯順序控制功能，使它的應用范圍擴大，過程控制層可以采用 FCS。 原油 20℃ 時的質量總流量 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℃ 時的密度 ， kg/ m3 。計算公式如下 [11]： 原油體積總流量 nQ (m3 / h)： mn ntNQ ? （ 31） 式中 :N —— 采樣測量的流量計脈沖數 ， 個； n —— 流量計的流量系數 ， 個脈沖 /L； mt —— 設定的采樣時間 ， s ?？刂平Y構示意圖如圖 31 所 示 。執(zhí)行機構作為下位機要對現場進行測量、采集信息，并通過線路送到主機 ， 由上位機完成數據處理的任務 ， 根據下位機傳送來的信息 ， 上位機自動生成各種報表 ， 并在指定的時間打印輸出 ， 大大減輕了下位機的負擔 ， 以便更好地進行各個子系統的數據采集和控制功能 ， 保證系統的可靠性和精度。例如流量的測量 ， 一次儀表把流量信號轉換為脈沖信號 ， 經屏蔽電纜傳輸到微機室的管線子系統的 IPC， 由計數卡對流量脈沖信號計數 ， 然后在計算機內經過轉換計算，從而測得對應的流量。 下位機采用臺灣 ADVANTECH 公司 ADAM5000 系列數據采集模塊，它通過 RS485 總線連接各個部件，對現場的控制部件實行在線 調試、診斷 ，使原油計量監(jiān)控系統實現自動化 。 根據系統的要求，設計了以研華工控機 IPC 為上位機，通過 ADAM4520 通信轉換器和現場數據采集模塊組成的分布式分散控制系統（ DCS）。 (3) 外輸計量實時狀態(tài)模擬功能 系統 提供了全中文、圖形化、動態(tài)的監(jiān)控界面，在計算機屏幕上分別顯示出 “ 實時趨勢 ” 畫面、 “ 歷史趨勢 ” 畫面、 “ 實時報表 ” 畫面、 “ 歷史報表 ” 畫面、 “ 實時報警 ” 畫面、 “ 歷史報警 ” 畫面等，將外輸 原 油流量的信息在相應畫面上顯示出來。在通過RS232/RS485 協議傳輸到計算機監(jiān)控系統。 (6) 經濟合理 系統應根據應用對象的要求和當前的市場情況進行具體分析進行全面的經濟技術權衡，這與具體應用對象有密切的關系 [8]。程序應可讀性強，清除多余語句，還應有適量的說明注釋，以便于修改。軟件的設計也應規(guī)范化、模塊化。當應用對象不同時，只需在基本系統中作適當的改動，增減某些硬件模塊，便可滿足對象的要求。 (3) 使用方便 ① 操作方便：系統應盡可能降低對操作人員的專業(yè)技術知識 的要求，操作的內容盡可能簡單明了，操作的順序清晰簡明，便于記憶； ② 排錯方便：系統中硬件的排列和安裝合理，配有明顯的指示或信號，并有查錯、診斷、故障報警程序，在故障出現時能及時對它定位排除 ； ③ 維護方便：系統應盡量采用標準設備及其零件，便于硬件的更換。 (2) 技術先進 計算機監(jiān)測控制綜合了計算機技術、自動控制、信息處理和通信、檢測技術和儀表以及生產過程和管理方面的知識，是一個綜合性很強的技術領域，其技術先進性概括來說體現在硬件設備、軟件平臺和工具、信息處理和控制策略這三方面。所以，能否確保長期可靠地運行成為計算機監(jiān)測控制系統中首要考慮的問題。 (1) 運行可靠 工業(yè)計算機監(jiān)測控制系統的運行環(huán)境相對惡劣 ， 能否適應這種環(huán)境是系統不可避免要面臨的考驗。 聯合站原 油計量監(jiān)控系統的控制要求 聯合站原油計量監(jiān)控系統的主要控制要求是實現原油的準確計量，各設備參數的檢測、顯示、控制、及報警 等 ，它們主要有： (1) 三 個 儲油罐液位檢測、顯示與高低報警，就地顯示； (2) 兩個加熱爐的溫度和壓力檢測、顯示與高低報警，就地顯示； (3) 兩組外輸泵的啟停控制； (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； (5) 至韓渠聯合站的原油外輸流量、含水率、溫度、壓力的檢測； (6) 兩個外輸油閥門開關控制； (7) 站內可燃氣體濃度檢測、顯示、報警 。 (3) 生產參數的自動控制要平穩(wěn)，一旦出現超限等危險情況要及時報警，（如沉降罐液位高低報警、凈化油外輸泵進出口壓力報警、可燃氣體濃度報警等）并有連鎖保護功能。 聯合站原油計量監(jiān)控系統的控制要求 聯合站原油計量的要求 聯合站原油計量系統的基本要求如下 [7]： (1) 全天 24 小時連續(xù)可靠運行，實時檢測生產參數（如換熱器溫度、沉降罐液位、凈化罐液位、凈化油外輸泵進出口壓力等）的變化，及時有效地控制調節(jié)各生產參數。 在整個過程中，用一些輔助設備，如壓力計 、 溫度計 、 液位計進行檢測 ， 再通過I/O 數據采集模塊進行數據采集，將數據傳輸到計算機，計算機對其進行分析、檢測后，打印出正確的數據報表。再將分離后的油送入分離緩沖罐，經過沉降罐、凈化罐，將油進一步凈化后，再經過加熱爐加熱，利用外輸油泵的加壓，通過流量計 等儀表 檢測 后 輸出。原油計量工藝流程如圖 22 所示。站內的主要設備有：換熱器、緩沖罐 、輸油增加裝置、沉降罐、儲油罐、泵機、計量自控儀表、計算機監(jiān)控裝置等。 聯合站原油外輸計量工藝 原油外輸計量系統是對脫水后的原油進行溫度、壓力、產量的測量，在保證站內安全的情況下進行外輸。來自計量站的油氣要經過快開式電加熱收球筒，將其加熱到 55℃ ，送熱交換器繼續(xù)加熱使原油脫水；來自韓渠聯合站的油氣直接通過熱交換器進行加熱脫水，來自其它管線的油氣首先經過雙容積量油分離器進行油氣水三相的初步分離，然后通過齒輪卸油泵將其送熱交換器進行加熱脫水。 張?zhí)烨摵险驹蜕a工藝流程如圖 21 所示。為此我們有必要對聯合站原油計量系統進行分析，了解其基本原理和控制要求。 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 2 聯合站原油計量工藝分析與控制要求 聯合站是油田原油和天然氣集輸生產中最重要的工藝過程，包含若干復雜的工藝環(huán)節(jié)，原油外輸計量是以實 現油、氣、水動態(tài)計量為主要工作內容 ,為生產開發(fā)、科學研究、安全生產和油氣貿易結算工作提供準確數據 ,是企業(yè)的一項技術性基礎工作，是其中關鍵的一環(huán)，直接關系到成品原油的產品質量和整個采油廠的效益。第六章監(jiān)控系統的調試和運行，主要介紹了系統的硬件和軟件的調試和運行。第四章聯合站原油計量監(jiān)控系統硬件 設計 ，主 要 介紹了系統的組成，系統的設備選型， 以及 硬件的 設 計方案原理。第二章聯合站原油計量工藝與控制要求，主要 分析 了聯合站原油外輸計量的工藝過程 、 特點和工藝的要求。聯合站原油計量監(jiān)控系統，采用集散控制系統（ DCS），上位采用工控機，應用組態(tài)軟件組態(tài)王 軟件開發(fā)，下位機采用分布式數據采集模塊，通過 RS232 與上位機進行通訊，整個系統完成 對站內生產過程的監(jiān)督與控制，對各運行參數（ 監(jiān)控 系統的溫度、壓力、液位、流量、可燃氣體濃度等） 實現 實時采集、動態(tài)顯示、數據處理、報警、查詢與打印等功能。 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 本課題研究的主要內容和論文的結構 通過對聯合站的生產工藝過程進行系統分析，確定原油外輸計量各個環(huán)節(jié)的檢測和控制參數。 (4) 近年來，隨著計算機通信技術和網絡技術的迅速發(fā)展，生產過程網絡化管理已成為企業(yè)現代化管理的重要內容和發(fā)展方向。因此，選用先進的、合理的控制方案就顯得更為重要。隨著 DCS 和 PLC 技術的成熟和價格的大幅度下降， DCS 和 PLC性能價格比的優(yōu)勢將會越來越明顯， DCS 和 PLC 取代傳統的模板式工業(yè) PC 系統已成為必然。 (2) 近年來油田上應用較多的傳統計算機控制系統，以商用或工業(yè) PC 機系統直接作為檢測 控制設備，采用將 I/O 模板直接插入主機箱總線擴展的方式實現對 I/O接口電路的擴展，用于參數較多且集中的場合，各種檢測和控制參數全部接入主機箱中的 I/O 模板，屬于一種集中式計算機控制系統