呂維臣

（青島越洋工程咨詢有限公司伊拉克米桑油田項(xiàng)目部，山東 青島 266071）

基于國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究

呂維臣

（青島越洋工程咨詢有限公司伊拉克米桑油田項(xiàng)目部，山東 青島 266071）

近年來(lái)，我國(guó)原油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，且為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了較大貢獻(xiàn)。作為原油化工生產(chǎn)管理工作的重要組成部分，原油處理站的自動(dòng)化控制工作不僅關(guān)系著原油生產(chǎn)和管理效率，而且對(duì)于原油產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展也具有重要影響?；诖?，本文以國(guó)產(chǎn)ECS700 DCS系統(tǒng)作為主要研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與聯(lián)合站站控系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)架構(gòu)及其在原油處理站自動(dòng)化控制中的應(yīng)用展開了深入研究。

國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)；原有處理站；自動(dòng)化控制

0 前言

原油化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大使得原有的以人為操作為主的原有處理站控制難以滿足原油處理的自動(dòng)化和智能化需求，而近年來(lái)國(guó)內(nèi)DCS系統(tǒng)，即分布式控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展為原油處理站自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)提供了可能。在此背景下，如何在掌握DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和DCS站控系統(tǒng)整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站中的應(yīng)用已成為當(dāng)前原油化工企業(yè)需要著重開展的關(guān)鍵工作。

1 DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與聯(lián)合站站控系統(tǒng)參數(shù)

原油處理站的站控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)層、控制層和管理層三層控制結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)原油處理站的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。原油處理站自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上就是使中控操作人員能夠在第一時(shí)間對(duì)處理站相關(guān)設(shè)備的溫度、壓力以及流量與液位等予以全面了解，同時(shí)，通過(guò)獲取機(jī)械泵門閥啟閉及運(yùn)行狀態(tài)，并隨時(shí)注意是否有遠(yuǎn)程停泵報(bào)警發(fā)生，進(jìn)而根據(jù)處理站作業(yè)的實(shí)際情況通過(guò)對(duì)中央控制室的計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制［1］。

2 國(guó)產(chǎn)ECS700 DCS站控系統(tǒng)架構(gòu)

（1）系統(tǒng)組成架構(gòu)。以浙江中控技術(shù)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ECS700 DCS系統(tǒng)為例，對(duì)其在原油處理站自動(dòng)控制中的應(yīng)用予以分析。對(duì)該DCS系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，其主要由控制節(jié)點(diǎn)、操作節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成，其中，控制節(jié)點(diǎn)主要包括了與異構(gòu)系統(tǒng)相連的控制站和過(guò)程控制網(wǎng)中的通信接口，操作節(jié)點(diǎn)則主要以操作員站、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及組態(tài)服務(wù)器和工程師站為主，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)則由I/O總線以及過(guò)程信息網(wǎng)與控制網(wǎng)和企業(yè)管理網(wǎng)共同組成。

（2）系統(tǒng)硬件構(gòu)成。ECS700 DCS系統(tǒng)在硬件方面屬于模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不同模塊間的能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行組合與擴(kuò)展，且各部件均支持冗余，即在某一部件發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)仍然能夠正常運(yùn)行。以配置4個(gè)工控機(jī)柜的原油處理站為例，其中，兩個(gè)工控機(jī)柜為PCS過(guò)程控制系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對(duì)原油處理時(shí)各類參數(shù)的監(jiān)控；另外兩個(gè)為火氣系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)原油生產(chǎn)過(guò)程中的各類安全隱患進(jìn)行監(jiān)控，并在發(fā)現(xiàn)相關(guān)隱患的第一時(shí)間內(nèi)發(fā)出警報(bào)。兩系統(tǒng)在硬件方面彼此獨(dú)立，但通過(guò)交換機(jī)的作用能夠較好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一，其柜內(nèi)部件主要包括了電源、RS485通訊模塊、輸入輸出模塊、控制器以及E-BUS交換機(jī)等相關(guān)模塊共同構(gòu)成。

（3）系統(tǒng)軟件構(gòu)成。在軟件方面，該系統(tǒng)在管理層，即工控計(jì)算機(jī)中安裝了visual Field相關(guān)的配套軟件，主要包括了結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件、組態(tài)管理軟件和監(jiān)控軟件。其中，結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件主要負(fù)責(zé)搭建系統(tǒng)的硬件框架并構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；組態(tài)管理軟件則在工程師站和組態(tài)服務(wù)器進(jìn)行聯(lián)機(jī)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各控制站的組點(diǎn)、程序編寫等具體組態(tài)工作；監(jiān)控軟件則主要用于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)啟閉狀態(tài)的控制，同時(shí)，將從原油處理站方面采集到的完整監(jiān)控畫面和相關(guān)參數(shù)顯示在管理層的工控計(jì)算機(jī)上面，實(shí)現(xiàn)對(duì)原油處理站的實(shí)時(shí)監(jiān)控［2］。

3 國(guó)產(chǎn)ECS700 DCS站控系統(tǒng)在原油處理站中的具體應(yīng)用

3.1 單點(diǎn)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)閥及變頻器的閉環(huán)控制

對(duì)大型原油處理站進(jìn)行分析可知，其站內(nèi)各個(gè)管線中均配置了溫度、流量以及壓力等參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)一次表，由此輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)在4-20mΑ的工況量程顯示于上位機(jī)中，而對(duì)于站分離器和緩沖罐等站內(nèi)生產(chǎn)的相關(guān)壓力容器則需要以一恒定液位確保其生產(chǎn)的安全和質(zhì)量，這一液位既不能冒罐，也不能空罐，故可借助站內(nèi)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)液位的閉環(huán)PID控制，液位上升時(shí)，閥門開度增加，液位下降時(shí)，閥門開度下降，故可通過(guò)控制閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的精準(zhǔn)控制。需要說(shuō)明的是，上述一系列原油處理站的控制工作均是以DCS系統(tǒng)I/O模塊對(duì)各數(shù)字信號(hào)與電流信號(hào)的連續(xù)接收與發(fā)送完成的，通過(guò)實(shí)現(xiàn)基于DCS系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，在有效節(jié)約了人工成本的同時(shí)，也促使原油處理站的能耗得以大幅降低。

3.2 聯(lián)合站的連鎖控制

對(duì)原油處理站進(jìn)行分析可知，其處理的物料為原油以及原油處理相關(guān)的其他物料，因此，原油處理站在運(yùn)行過(guò)程中已存在易燃易爆等安全隱患，故在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)特別重視安全防范。DCS系統(tǒng)還能以強(qiáng)大的軟件編程功能為依托，在管理層的計(jì)算機(jī)方面添加了軟連鎖，只需通過(guò)電腦操作便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)處理站中火焰粒子濃度的檢測(cè)，同時(shí)，控制氣動(dòng)蝶閥遠(yuǎn)開和消防泵遠(yuǎn)啟，確保站內(nèi)全部機(jī)泵都能夠?qū)崿F(xiàn)超壓鎖停以及低位液連鎖，從整體上確保原油處理站的運(yùn)行安全。

4 結(jié)論

本文以浙江中控有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ECS700 DCS系統(tǒng)為例，通過(guò)對(duì)DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原油處理站站內(nèi)控制參數(shù)進(jìn)說(shuō)明，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)的整體架構(gòu)以及軟、硬件的構(gòu)成予以詳細(xì)闡述和分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì)這一國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站自動(dòng)化控制中的應(yīng)用做出了系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站中的應(yīng)用能夠有效提高原油處理站的工作效率并提高處理站的運(yùn)行安全，未來(lái)，還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)的研究及其在原油處理站中的應(yīng)用，為促進(jìn)原油處理站自動(dòng)化水平的提升和原油化工產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

［1］王迎旭，郭志軍.國(guó)產(chǎn)DCS分散控制系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決辦法［J］.陜西電力，2013，2（24）∶55-58.

［2］王靖.國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在能源管控中心建設(shè)中的通訊接口設(shè)計(jì)［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2015，2（26）∶28-30.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.047

呂維臣（1983-），男，本科，工程師。