民權縣職業(yè)技術教育中心 杜冬梅

隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展以及人們對經(jīng)濟效益的關注。汽油的調和方式逐漸是人們關注的熱點，為了汽油在線調和工作的高效進行，主要對汽油在線調和系統(tǒng)進行優(yōu)化研究，以實現(xiàn)解決調度人員的繁瑣工作及汽油在線調和的最優(yōu)化。

1 汽油在線調和優(yōu)化系統(tǒng)產生的背景

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

2 汽油在線調和優(yōu)化系統(tǒng)流程分析

汽油的自動調和是通過對調和規(guī)律的深入研究建立起來的調和模型，并借助自動化及在線測量技術實現(xiàn)的汽油自動調和且調度進行監(jiān)控實施的汽油生產過程。在調和過程中各組分油的比例成分、流量與主路汽油的脫硫是檢驗調和后汽油是否達標的重要指標。

在進行汽油指標檢測時，會用到流量儀表、近紅外分析儀與總硫分析儀。汽油調和系統(tǒng)主要分為硬件與軟件組成其工作流程主要是：首先由各個組分油依據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)的比例進行調和，各個組分油的管道上均安裝有電動調節(jié)閥，調度員可以通過控制系統(tǒng)對電動閥門進行遠程控制。在各個管道上安裝質量流量計與泵。調度員可以直接監(jiān)控每個組分油管道上質量流量情況，各個組分管道的油可以通過泵送至調和頭，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各組分油與成品油，判斷汽油的性質。整個過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行的。調和后的油再進入調和優(yōu)化系統(tǒng)服務器進行優(yōu)化。

3 汽油在線調和優(yōu)化系統(tǒng)分析

汽油在線調和優(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)行設備

執(zhí)行設備主要有電動調節(jié)閥、質量流量計、泵、壓力計等。電動調節(jié)閥可以進行手動與電動兩種操作。調節(jié)閥門采用閉環(huán)控制，其開關狀態(tài)與開度情況均可進行在線反饋到上位機上進行實時監(jiān)控這樣更能保證執(zhí)行機構安全可靠的運行。調節(jié)閥主要調節(jié)各組分油管線流量、管線油的啟停。

壓力計主要是測量各個管道上組分油的壓力與主管道壓力并且與閥門進行聯(lián)動，當管道壓力大于某個值時閥門開度達到100%。流量計主要是實時檢測瞬時流量等指標，屬于在線儀表，為DCS系統(tǒng)控制調和目標提供保障。泵主要為流量輸送提供動力。

執(zhí)行設備與控制設備采用的通訊方式是I2C總線。

3.1.2 控制設備

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言。為了保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠運行，集散控制系統(tǒng)內部采用工業(yè)通以太網(wǎng)通訊。

控制器分為主控制器與分控制器，主控制器主要對汽油的目標流速、組分油流量、操作員人為設定的目標流速等參量進行優(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。

控制設備依據(jù)上位機下發(fā)的各個組分調和量、剩余調和量、調和啟停時間、各組分油的目標流速與實際流速等調和單的相關信息來控制調和回路調節(jié)閥的開度控制、與各個組分流量及已調和量等調和數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動控制。并且在整個過程中對閥門開關狀態(tài)及開度情況進行監(jiān)控。

3.1.3 操作設備在本系統(tǒng)中還要設置調和運行服務器、工程師站和操作站等硬件組成部分。

3.2 軟件部分

3.2.1 上位機界面設置

上位機采用IFIX軟件進行設計，界面開發(fā)語言是VB，其與控制設備采用的是工業(yè)以太網(wǎng)。

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

為了實時監(jiān)控與操作工藝生產，在上位機軟件開發(fā)了監(jiān)控輔助功能如設備操作與調節(jié)、動態(tài)顯示與查詢、在線儀表系統(tǒng)監(jiān)測、警報處理、操作員設定。在功能設計過程中用VB腳本語言進行界面的開發(fā)。上位機界面開發(fā)功能如下：

（1）設備操作與調節(jié)

為了節(jié)省勞動力可進行遠程操作，其在上位機上開發(fā)操作儀表設備等的相關的界面比如在上位機上進行閥門的開關與開度的操作、泵的啟停、流量計的限定流量的操作等。為了更好的控制汽油調和過程，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行設定等。

（2）動態(tài)顯示與查詢

為了方便實時觀察周期內動態(tài)調和參數(shù)變化量與查詢以往調和過程中的調和量、調和流速、各管道的實時調和量、剩余調和量、調節(jié)閥的狀態(tài)及開度。在這里設置調和實時動態(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

在汽油調和過程中，在線分析儀系統(tǒng)起著至關重要的作用，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行硫的質量分數(shù)的測定，采用紫外熒光法進行測量或使用單波長色散X射線熒光光譜法進行測量，然后得出結果進行分析）。

在線儀表主要是對組分油及成品油的性質進行檢測，并及時將檢測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖到y(tǒng)進行處理與優(yōu)化系統(tǒng)進行實時優(yōu)化。

為了更好的對在線儀表的工作狀態(tài)進行了解也是汽油調和效率的重要標志。因此，需要設定在線儀表的監(jiān)視界面。主要監(jiān)視各組分管線與調和頭上的近紅外分析儀、總硫分析儀的實時檢測數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

（4）警報處理

當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時或者是溢出限定值時等此類情況時一定要有警示調度的提示，因此在上位機的界面上設置報警是十分有必要性的。設置報警時不僅要有實時報警還應有歷史報警查詢功能便于以后的處理分析。報警界面主要展示有以下內容：報警時間、報警地點、警報級別、警報類型（報警類型分為超過一定數(shù)值即報警的模擬量報警與諸如開關開關狀態(tài)（1為開、0位關）數(shù)字量報警）等。

為了警戒報警事件的頻繁發(fā)生需要對報警進行歷史分析，此時需要對報警進行歷史查詢，在進行歷史查詢時需要設定歷史查詢時間與事件。

（5）操作員設定

汽油在線調和優(yōu)化系統(tǒng)應配備工程師站且采用分散控制方式確保各個工程師站能夠有效的配合同時與調和服務器進行連接。因此在上位機開發(fā)工程師操作按鈕。同時需要建立工人操作站即設置操作員按鈕。對于操作員、工程師等人員分配還需要設定管理員按鈕。

3.2.2 軟件設計

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

具體方法是當調和優(yōu)化軟件發(fā)生故障時直接切換成人工操作。在這兩種模中優(yōu)化調和軟件的優(yōu)先級高于人工模式，即當兩種模式同時響應時選擇優(yōu)化軟件進行調和。為了實現(xiàn)兩種模式的相互轉換在集散控制系統(tǒng)的界面上需要建立實時監(jiān)控界面以便在切換時進行人工設定操作。需要設定的主要數(shù)據(jù)有：已調和量、調和時間、調和流速、總調和量等參數(shù)。當由操作員控制時，操作員需要輸入相關數(shù)據(jù)，輸入完成后啟動調和。在調和過程中操作員可以手動控制調節(jié)。軟件控制成品油的性質，并且優(yōu)化軟件對其進行合理優(yōu)化，主要是對汽油性質的實時調和與優(yōu)化，以使汽油質量符合生產標準。調和軟件工作流程如圖2所示。

圖2 流程圖

結束語：汽油在線調和系統(tǒng)改變了人工通過計算各組分油的量并分配至各個調和罐的調和方式。在汽油在線調和工作過程中，設計科學的調和方案是保證調和工作順利進行的基礎，合理應用調和優(yōu)化技術是確保汽油調和高效進行的有效途徑。汽油在線調和優(yōu)化系統(tǒng)通過調和與優(yōu)化實現(xiàn)多種等級汽油的生產，在控制技術與優(yōu)化技術的應用下，可以提高汽油的質量和汽油的生產效率，解放勞動力的同時為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。