民權(quán)縣職業(yè)技術(shù)教育中心 杜冬梅

隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展以及人們對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)注。汽油的調(diào)和方式逐漸是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，為了汽油在線調(diào)和工作的高效進(jìn)行，主要對(duì)汽油在線調(diào)和系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究，以實(shí)現(xiàn)解決調(diào)度人員的繁瑣工作及汽油在線調(diào)和的最優(yōu)化。

1 汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)產(chǎn)生的背景

傳統(tǒng)的汽油調(diào)和方式主要是以罐調(diào)為主，其調(diào)和的方法是工人進(jìn)行計(jì)算汽油調(diào)和各組分并進(jìn)行分配這樣極大的增加了工人的勞動(dòng)量，并且存在一定的安全隱患，汽油生產(chǎn)存在過(guò)剩問(wèn)題，進(jìn)而影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并且在當(dāng)下隨著人們物質(zhì)生活的提高、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們對(duì)汽油的質(zhì)量品質(zhì)與需求量的要求也是在不斷的增加，所以傳統(tǒng)汽油的調(diào)和方法已不再適應(yīng)人們的需求。本文提出的汽油在線優(yōu)化調(diào)和系統(tǒng)能夠很好的解決上述問(wèn)題，本系統(tǒng)不僅可以解決工人的勞動(dòng)壓力、降低安全隱患，還可以提高汽油調(diào)和的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。

2 汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)流程分析

汽油的自動(dòng)調(diào)和是通過(guò)對(duì)調(diào)和規(guī)律的深入研究建立起來(lái)的調(diào)和模型，并借助自動(dòng)化及在線測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)的汽油自動(dòng)調(diào)和且調(diào)度進(jìn)行監(jiān)控實(shí)施的汽油生產(chǎn)過(guò)程。在調(diào)和過(guò)程中各組分油的比例成分、流量與主路汽油的脫硫是檢驗(yàn)調(diào)和后汽油是否達(dá)標(biāo)的重要指標(biāo)。

在進(jìn)行汽油指標(biāo)檢測(cè)時(shí)，會(huì)用到流量?jī)x表、近紅外分析儀與總硫分析儀。汽油調(diào)和系統(tǒng)主要分為硬件與軟件組成其工作流程主要是：首先由各個(gè)組分油依據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)的比例進(jìn)行調(diào)和，各個(gè)組分油的管道上均安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)度員可以通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在各個(gè)管道上安裝質(zhì)量流量計(jì)與泵。調(diào)度員可以直接監(jiān)控每個(gè)組分油管道上質(zhì)量流量情況，各個(gè)組分管道的油可以通過(guò)泵送至調(diào)和頭，另外在此系統(tǒng)中增加了在線近紅外分析儀與近硫分析儀以檢測(cè)各組分油與成品油，判斷汽油的性質(zhì)。整個(gè)過(guò)程都是在集散控制器的控制下并在集散控制器操作站下進(jìn)行的。調(diào)和后的油再進(jìn)入調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化。

3 汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)分析

汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)主要包括：硬件部分、軟件部分。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

3.1 硬件部分

3.1.1 執(zhí)行設(shè)備

執(zhí)行設(shè)備主要有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計(jì)、泵、壓力計(jì)等。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以進(jìn)行手動(dòng)與電動(dòng)兩種操作。調(diào)節(jié)閥門采用閉環(huán)控制，其開(kāi)關(guān)狀態(tài)與開(kāi)度情況均可進(jìn)行在線反饋到上位機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控這樣更能保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全可靠的運(yùn)行。調(diào)節(jié)閥主要調(diào)節(jié)各組分油管線流量、管線油的啟停。

壓力計(jì)主要是測(cè)量各個(gè)管道上組分油的壓力與主管道壓力并且與閥門進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，當(dāng)管道壓力大于某個(gè)值時(shí)閥門開(kāi)度達(dá)到100%。流量計(jì)主要是實(shí)時(shí)檢測(cè)瞬時(shí)流量等指標(biāo)，屬于在線儀表，為DCS系統(tǒng)控制調(diào)和目標(biāo)提供保障。泵主要為流量輸送提供動(dòng)力。

執(zhí)行設(shè)備與控制設(shè)備采用的通訊方式是I2C總線。

3.1.2 控制設(shè)備

本文采用DCS控制系統(tǒng)，用PLC的梯形圖作為控制器的編程語(yǔ)言。為了保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠運(yùn)行，集散控制系統(tǒng)內(nèi)部采用工業(yè)通以太網(wǎng)通訊。

控制器分為主控制器與分控制器，主控制器主要對(duì)汽油的目標(biāo)流速、組分油流量、操作員人為設(shè)定的目標(biāo)流速等參量進(jìn)行優(yōu)化；分控制器主要利用PID算法優(yōu)化各組分流速與各組分流量。

控制設(shè)備依據(jù)上位機(jī)下發(fā)的各個(gè)組分調(diào)和量、剩余調(diào)和量、調(diào)和啟停時(shí)間、各組分油的目標(biāo)流速與實(shí)際流速等調(diào)和單的相關(guān)信息來(lái)控制調(diào)和回路調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度控制、與各個(gè)組分流量及已調(diào)和量等調(diào)和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。并且在整個(gè)過(guò)程中對(duì)閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)及開(kāi)度情況進(jìn)行監(jiān)控。

3.1.3 操作設(shè)備在本系統(tǒng)中還要設(shè)置調(diào)和運(yùn)行服務(wù)器、工程師站和操作站等硬件組成部分。

3.2 軟件部分

3.2.1 上位機(jī)界面設(shè)置

上位機(jī)采用IFIX軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，界面開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是VB，其與控制設(shè)備采用的是工業(yè)以太網(wǎng)。

上位機(jī)主要包括接收汽油調(diào)和優(yōu)化軟件下發(fā)配方的訂單畫面，監(jiān)控調(diào)和執(zhí)行監(jiān)控頁(yè)面、觀察在線儀表監(jiān)控畫面以及調(diào)合相關(guān)的安全保護(hù)功能等。

為了實(shí)時(shí)監(jiān)控與操作工藝生產(chǎn)，在上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)了監(jiān)控輔助功能如設(shè)備操作與調(diào)節(jié)、動(dòng)態(tài)顯示與查詢、在線儀表系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、警報(bào)處理、操作員設(shè)定。在功能設(shè)計(jì)過(guò)程中用VB腳本語(yǔ)言進(jìn)行界面的開(kāi)發(fā)。上位機(jī)界面開(kāi)發(fā)功能如下：

（1）設(shè)備操作與調(diào)節(jié)

為了節(jié)省勞動(dòng)力可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，其在上位機(jī)上開(kāi)發(fā)操作儀表設(shè)備等的相關(guān)的界面比如在上位機(jī)上進(jìn)行閥門的開(kāi)關(guān)與開(kāi)度的操作、泵的啟停、流量計(jì)的限定流量的操作等。為了更好的控制汽油調(diào)和過(guò)程，需要人工輸入某些參數(shù)，比如為了控制各組分油的流量和流速而進(jìn)行設(shè)定等。

（2）動(dòng)態(tài)顯示與查詢

為了方便實(shí)時(shí)觀察周期內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)和參數(shù)變化量與查詢以往調(diào)和過(guò)程中的調(diào)和量、調(diào)和流速、各管道的實(shí)時(shí)調(diào)和量、剩余調(diào)和量、調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)及開(kāi)度。在這里設(shè)置調(diào)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示曲線與歷史情況查詢曲線。

（3）在線儀表系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

在汽油調(diào)和過(guò)程中，在線分析儀系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，在線儀表有近紅外分析儀（近紅外分析儀分析的性質(zhì)主要有RON、MON、氧含量、硫含量、烯烴含量、密度、餾程、飽和蒸氣壓、苯含量、芳烴含量等）與總硫分析儀（總硫分析儀作用是進(jìn)行硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定，采用紫外熒光法進(jìn)行測(cè)量或使用單波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜法進(jìn)行測(cè)量，然后得出結(jié)果進(jìn)行分析）。

在線儀表主要是對(duì)組分油及成品油的性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)將檢測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖到y(tǒng)進(jìn)行處理與優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。

為了更好的對(duì)在線儀表的工作狀態(tài)進(jìn)行了解也是汽油調(diào)和效率的重要標(biāo)志。因此，需要設(shè)定在線儀表的監(jiān)視界面。主要監(jiān)視各組分管線與調(diào)和頭上的近紅外分析儀、總硫分析儀的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

（4）警報(bào)處理

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)或者是溢出限定值時(shí)等此類情況時(shí)一定要有警示調(diào)度的提示，因此在上位機(jī)的界面上設(shè)置報(bào)警是十分有必要性的。設(shè)置報(bào)警時(shí)不僅要有實(shí)時(shí)報(bào)警還應(yīng)有歷史報(bào)警查詢功能便于以后的處理分析。報(bào)警界面主要展示有以下內(nèi)容：報(bào)警時(shí)間、報(bào)警地點(diǎn)、警報(bào)級(jí)別、警報(bào)類型（報(bào)警類型分為超過(guò)一定數(shù)值即報(bào)警的模擬量報(bào)警與諸如開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)狀態(tài)（1為開(kāi)、0位關(guān)）數(shù)字量報(bào)警）等。

為了警戒報(bào)警事件的頻繁發(fā)生需要對(duì)報(bào)警進(jìn)行歷史分析，此時(shí)需要對(duì)報(bào)警進(jìn)行歷史查詢，在進(jìn)行歷史查詢時(shí)需要設(shè)定歷史查詢時(shí)間與事件。

（5）操作員設(shè)定

汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)配備工程師站且采用分散控制方式確保各個(gè)工程師站能夠有效的配合同時(shí)與調(diào)和服務(wù)器進(jìn)行連接。因此在上位機(jī)開(kāi)發(fā)工程師操作按鈕。同時(shí)需要建立工人操作站即設(shè)置操作員按鈕。對(duì)于操作員、工程師等人員分配還需要設(shè)定管理員按鈕。

3.2.2 軟件設(shè)計(jì)

本文研究的汽油調(diào)和比例控制系統(tǒng)為了確保調(diào)和有序進(jìn)行且調(diào)和度更加精確設(shè)定以下功能：（1）調(diào)和配方的設(shè)定：按照需求進(jìn)行調(diào)和配方的設(shè)定并下發(fā)執(zhí)行；（2）將下發(fā)的調(diào)和單進(jìn)行控制并實(shí)時(shí)監(jiān)控；（3）調(diào)和的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)連接網(wǎng)絡(luò)上傳至調(diào)和優(yōu)化軟件進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化處理。另外，為了防止斷電、設(shè)備故障等造成的生產(chǎn)暫停，優(yōu)化軟件需設(shè)定自動(dòng)和人工兩種調(diào)和模式。

具體方法是當(dāng)調(diào)和優(yōu)化軟件發(fā)生故障時(shí)直接切換成人工操作。在這兩種模中優(yōu)化調(diào)和軟件的優(yōu)先級(jí)高于人工模式，即當(dāng)兩種模式同時(shí)響應(yīng)時(shí)選擇優(yōu)化軟件進(jìn)行調(diào)和。為了實(shí)現(xiàn)兩種模式的相互轉(zhuǎn)換在集散控制系統(tǒng)的界面上需要建立實(shí)時(shí)監(jiān)控界面以便在切換時(shí)進(jìn)行人工設(shè)定操作。需要設(shè)定的主要數(shù)據(jù)有：已調(diào)和量、調(diào)和時(shí)間、調(diào)和流速、總調(diào)和量等參數(shù)。當(dāng)由操作員控制時(shí)，操作員需要輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，輸入完成后啟動(dòng)調(diào)和。在調(diào)和過(guò)程中操作員可以手動(dòng)控制調(diào)節(jié)。軟件控制成品油的性質(zhì)，并且優(yōu)化軟件對(duì)其進(jìn)行合理優(yōu)化，主要是對(duì)汽油性質(zhì)的實(shí)時(shí)調(diào)和與優(yōu)化，以使汽油質(zhì)量符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)和軟件工作流程如圖2所示。

圖2 流程圖

結(jié)束語(yǔ)：汽油在線調(diào)和系統(tǒng)改變了人工通過(guò)計(jì)算各組分油的量并分配至各個(gè)調(diào)和罐的調(diào)和方式。在汽油在線調(diào)和工作過(guò)程中，設(shè)計(jì)科學(xué)的調(diào)和方案是保證調(diào)和工作順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，合理應(yīng)用調(diào)和優(yōu)化技術(shù)是確保汽油調(diào)和高效進(jìn)行的有效途徑。汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)調(diào)和與優(yōu)化實(shí)現(xiàn)多種等級(jí)汽油的生產(chǎn)，在控制技術(shù)與優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用下，可以提高汽油的質(zhì)量和汽油的生產(chǎn)效率，解放勞動(dòng)力的同時(shí)為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。