【正文】 線程、COM組件等新技術, 實現了實時多任務完成，軟件運行穩(wěn)定可靠。 組態(tài)王軟件簡介組態(tài)王軟件由北京亞控公司開發(fā)，是目前國內做得較好的工業(yè)組態(tài)軟件之一，可運行在WIN2000/NT/XP平臺上，適用于中小規(guī)模工業(yè)監(jiān)控機。組態(tài)軟件是近年來在工控自動化領域興起的一種新型軟件開發(fā)技術，通常只需要編制少量的指令和代碼，利用組態(tài)軟件包中的工具，通過硬件組態(tài)、數據組態(tài)、圖象組態(tài)等工作即可完成所需應用軟件的開發(fā)，在監(jiān)控和數據采集系統(tǒng)中得到廣泛應用。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)。圖49 原油計量監(jiān)控系統(tǒng)硬件原理圖 系統(tǒng)檢測與控制參數地址分配表根據監(jiān)控系統(tǒng)要實現的檢測與控制要求，為了下一章的軟件系統(tǒng)開發(fā)設計，編制了如表41所示的地址分配表。現場檢測儀表包括壓力、溫度、液位等控制參數檢測儀表，還有原油流量計、可燃氣體濃度檢測儀裝置等計量儀表。ES2000T是一種無顯示、420mA輸出的可燃、有毒氣體隔爆型變送器。它可以固定安裝在有被測氣體泄漏的室內、外危險場所。(6) 氣體濃度檢測可燃氣體濃度檢測選用深圳特安公司的ES2000T可燃氣體變送器，如圖48所示。(5) 含水率檢測在油氣集輸儲運工程中，原油要經過分離、沉降、電脫水、穩(wěn)定等初步加工處理后，才能進行外輸或存儲，原油的密度及含水率是原油處理、輸送過程中進行質量監(jiān)測的主要指標，也是作為油品貿易、外輸過程中凈油量結算的依據。 圖47 雙轉子流量計流量計的計量室由內殼體和一對螺旋轉子及上下蓋板等組成，它們之間形成若干個已知體積的空腔作為流量計的計量單元。(4) 流量的檢測聯(lián)合站外輸流量是油田外輸的主要計量部分，因此它需要精度較高的測量儀表，再者外輸管線較粗，達到200 mm，因此一般流量計很難在此長期可靠的測量。(3) 液位的檢測在選用液位變送器時，盡量滿足以下條件：①穩(wěn)定性好、精度高；②直接投入被測介質中，安裝使用方便；③固態(tài)結構，無可動部件，高可靠性，使用壽命長；④從水、油到粘度較大的糊狀物都可進行高精度的測量，不受被測介質起泡、沉積、電氣特性的影響；⑤無材料疲勞磨損、對振動、沖擊不敏感；⑥寬范圍的溫度補償；⑦具有電源反相極性保護及過載限流保護。在選用壓力變送器時，盡量滿足以下條件：精度高、全天候結構、安裝過程簡單、抗浪涌電壓、穩(wěn)定性高、溫度補償、過程腐蝕保護、過范圍保護、反極性保護、抗射頻十擾、現場指示、零點正負遷移。(2) 壓力的檢測壓力、差壓變送器用來測量各種工藝設備的工作壓力和單一介質容器的液位。1℃。主要特點： 自動內部RS485總線監(jiān)督 自動數據流控制 kbps 3000 Vdc隔離保護(ADAM4520) 圖46 ADAM4520模塊 檢測儀表選型檢測儀表包括傳感器和變送器，負責把現場的溫度、壓力、流量、液位和界面信號等被測量的物理量轉換計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以識別和處理的電信號，選擇時主要根據被測參量參數的種類、量程、準確度要求以及工藝上對其可靠性和穩(wěn)定性的要求來確定檢測儀表的類型和型號[15]。它能夠將通訊距離再延長1200米（4000英尺），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(tǒng)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ADAM5056具有16個數字量輸出通道（如圖45所示）。ADAM5000系統(tǒng)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(tǒng)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?？紤]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(tǒng)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(lián)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(tǒng)的可靠性和維護性提出了更高的要求。系統(tǒng)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(xié)議的統(tǒng)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(lián)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(tǒng)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(tǒng)工作的可靠性和技術性能。 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(tǒng)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(tǒng)(集散控制系統(tǒng))或SCADA系統(tǒng)(監(jiān)控和數據采集系統(tǒng))；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(tǒng)(緊急關斷系統(tǒng))。系統(tǒng)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，%，%，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(tǒng)易于擴展，因為系統(tǒng)的開發(fā)平臺是組態(tài)軟件，當要進行系統(tǒng)擴展非常容易，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(tǒng)有很好的繼承性。② 使用DCS系統(tǒng)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(tǒng)的改造與推廣。(2) 應嚴格要求計算機系統(tǒng)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?！氨O(jiān)測和數據采集系統(tǒng)”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(tǒng)的質量。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(lián)合站采用DCS監(jiān)控系統(tǒng)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(kg/d)： （33）式中: ——原油中水的密度，kg/ m；W ——原油含水率，%；——原油在20℃時的密度，kg/ m。計算公式如下[11]：原油體積總流量(m/ h)： （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；——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(tǒng)的數據采集和控制功能，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換為脈沖信號，經屏蔽電纜傳輸到微機室的管線子系統(tǒng)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(tǒng)實現自動化。根據系統(tǒng)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(tǒng)（DCS）。(3) 外輸計量實時狀態(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(xié)議傳輸到計算機監(jiān)控系統(tǒng)。(6) 經濟合理系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(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，在故障出現時能及時對它定位排除；③ 維護方便：系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的運行環(huán)境相對惡劣，能否適應這種環(huán)境是系統(tǒng)不可避免要面臨的考驗。 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?？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(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(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(lián)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?lián)合站原油生產工藝流程如圖21所示。為此我們有必要對聯(lián)合站原油計量系統(tǒng)進行分析，了解其基本原理和控制要求。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(tǒng)的調試和運行，主要介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件的調試和運行。第四章聯(lián)合站原油計量監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計，主要介紹了系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)的設備選型，以及