【正文】 ），或再增加 32個連接節(jié)點(diǎn)。您無須改動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關(guān)來控制固態(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)對外輸泵、故障報警等的輸出控制 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 ADAM5056具有 16個數(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)字量輸入來判斷安全限位或者安全開關(guān)，也可以接受遠(yuǎn)端數(shù)字量信號。 ADAM5080為用戶提供了靈活多樣的解決方案，比如計數(shù)器、頻率、警報設(shè)置、開關(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 故障與過壓保護(hù)：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(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 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） 。 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)，但對可靠性有更高的要求。 考慮到工業(yè)現(xiàn)場的條件，工控計算機(jī)選擇臺灣 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)時數(shù)據(jù)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(chǎn)地域范圍很大，聯(lián)合站、轉(zhuǎn)油站相距較遠(yuǎn)，現(xiàn)場維護(hù)力量相對薄弱，專業(yè)維護(hù)工作難度較大，因此對系統(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。 計算機(jī)要將檢測的實(shí)時數(shù)據(jù)、人工輸入的數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行分析、歸納、整理、計算，并制成實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)庫加以儲存。 由現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測到的信號通過裝在 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。外輸計量站是油田聯(lián)合站中非常重要的生產(chǎn)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(xiàn)場 檢測儀表是生產(chǎn)自動化系統(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)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)組成 聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場檢測儀表部分、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) )。系統(tǒng)人機(jī)界面友好，具有開放的開發(fā)環(huán)境，便于維護(hù)與管理，適用于商品原油的高精度計量 [12]。 按國家標(biāo)準(zhǔn)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(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)的開發(fā)平臺是組態(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（論文） 14 易 ， 只需要在上位機(jī)中增加變量 ， 更改畫面 ， 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。軟件編程方法簡單 ，容 易掌握 ，有 利于系統(tǒng)的改造與推廣。 (2) 應(yīng)嚴(yán)格要求計算機(jī)系統(tǒng)與各計量儀表的信號匹配 ，確 保信號的準(zhǔn)確。在運(yùn)行期間，組態(tài)王通過驅(qū) 動程序和這些外部設(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。 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)軟件來開發(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，過程控制層可以采用 FCS。 原油 20℃ 時的質(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(shù) ， 個； n —— 流量計的流量系數(shù) ， 個脈沖 /L； mt —— 設(shè)定的采樣時間 ， 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。例如流量的測量 ， 一次儀表把流量信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號 ， 經(jīng)屏蔽電纜傳輸?shù)轿C(jī)室的管線子系統(tǒng)的 IPC， 由計數(shù)卡對流量脈沖信號計數(shù) ， 然后在計算機(jī)內(nèi)經(jīng)過轉(zhuǎn)換計算，從而測得對應(yīng)的流量。 下位機(jī)采用臺灣 ADVANTECH 公司 ADAM5000 系列數(shù)據(jù)采集模塊，它通過 RS485 總線連接各個部件，對現(xiàn)場的控制部件實(shí)行在線 調(diào)試、診斷 ，使原油計量監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化 。 根據(jù)系統(tǒng)的要求，設(shè)計了以研華工控機(jī) IPC 為上位機(jī)，通過 ADAM4520 通信轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場數(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。在通過RS232/RS485 協(xié)議傳輸?shù)接嬎銠C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 (6) 經(jīng)濟(jì)合理 系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用對象的要求和當(dāng)前的市場情況進(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)用對象有密切的關(guān)系 [8]。程序應(yīng)可讀性強(qiáng)，清除多余語句，還應(yīng)有適量的說明注釋，以便于修改。軟件的設(shè)計也應(yīng)規(guī)范化、模塊化。當(dāng)應(yīng)用對象不同時，只需在基本系統(tǒng)中作適當(dāng)?shù)母膭?，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(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； ② 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，并有查錯、診斷、故障報警程序，在故障出現(xiàn)時能及時對它定位排除 ； 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) 計算機(jī)監(jiān)測控制綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制、信息處理和通信、檢測技術(shù)和儀表以及生產(chǎn)過程和管理方面的知識，是一個綜合性很強(qiáng)的技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)先進(jìn)性概括來說體現(xiàn)在硬件設(shè)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(yùn)行成為計算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)中首要考慮的問題。 (1) 運(yùn)行可靠 工業(yè)計算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境相對惡劣 ， 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 油計量監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求 聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)的主要控制要求是實(shí)現(xiàn)原油的準(zhǔn)確計量，各設(shè)備參數(shù)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?？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； (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； (6) 兩個外輸油閥門開關(guān)控制； (7) 站內(nèi)可燃?xì)怏w濃度檢測、顯示、報警 。 (3) 生產(chǎn)參數(shù)的自動控制要平穩(wěn)，一旦出現(xiàn)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(jìn)出口壓力報警、可燃?xì)怏w濃度報警等）并有連鎖保護(hù)功能。 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)。 在整個過程中，用一些輔助設(shè)備，如壓力計 、 溫度計 、 液位計進(jìn)行檢測 ， 再通過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)接嬎銠C(jī)，計算機(jī)對其進(jìn)行分析、檢測后，打印出正確的數(shù)據(jù)報表。再將分離后的油送入分離緩沖罐，經(jīng)過沉降罐、凈化罐，將油進(jìn)一步凈化后，再經(jīng)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(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)合站原油外輸計量工藝 原油外輸計量系統(tǒng)是對脫水后的原油進(jìn)行溫度、壓力、產(chǎn)量的測量，在保證站內(nèi)安全的情況下進(jìn)行外輸。來自計量站的油氣要經(jīng)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(lián)合站的油氣直接通過熱交換器進(jìn)行加熱脫水，來自其它管線的油氣首先經(jīng)過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。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 2 聯(lián)合站原油計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)中最重要的工藝過程，包含若干復(fù)雜的工藝環(huán)節(jié)，原油外輸計量是以實(shí) 現(xiàn)油、氣、水動態(tài)計量為主要工作內(nèi)容 ,為生產(chǎn)開發(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)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)硬件 設(shè)計 ，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) 計方案原理。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。聯(lián)合站原油計量監(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 軟件開發(fā)，下位機(jī)采用分布式數(shù)據(jù)采集模塊，通過 RS232 與上位機(jī)進(jìn)行通訊，整個系統(tǒng)完成 對站內(nèi)生產(chǎn)過程的監(jiān)督與控制，對各運(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)時采集、動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)處理、報警、查詢與打印等功能。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 本課題研究的主要內(nèi)容和論文的結(jié)構(gòu) 通過對聯(lián)合站的生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定原油外輸計量各個環(huán)節(jié)的檢測和控制參數(shù)。 (4) 近年來，隨著計算機(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(tǒng)的模板式工業(yè) PC 系統(tǒng)已成為必然。 (2) 近年來油田上應(yīng)用較多的傳統(tǒng)計算機(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 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 I/O接口電路的擴(kuò)展，用于參數(shù)較多且集中的場合，各種檢測和控制參數(shù)全部接入主機(jī)箱中的 I/O 模板，屬于一種集中式計算機(jī)控制系統(tǒng)