聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計正文

目錄1緒論1.1聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2本設(shè)計目的和意義1.3本文研究內(nèi)容2聯(lián)合站原油脫水系統(tǒng)概述2.1聯(lián)合站簡介2.2聯(lián)合站原油脫水工藝流程選擇2.3聯(lián)合站原油脫水工藝流程簡介2.4聯(lián)合站原油脫水的主要工藝參數(shù)指標(biāo)2.5聯(lián)合站原油脫水工藝參數(shù)控制2.6聯(lián)合站原油脫水的控制流程圖3聯(lián)合站原油脫水DCS系統(tǒng)方案設(shè)計3.1監(jiān)控方案選擇3.2用PC和PLC實現(xiàn)集散控制（DCS）的基本原理3.3基于PLC+PC組成的聯(lián)合站原油脫水DCS系統(tǒng)方案設(shè)計4聯(lián)合站原油脫水DCS系統(tǒng)實驗室模擬設(shè)計4.1現(xiàn)場模擬信號的采集4.2控制層PLC模塊配置4.3監(jiān)控系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計5系統(tǒng)硬件選型5.1儀表選用5.1.2壓力儀表的選用5.1.3油水界面儀表的選用5.1.4流量儀表的選用5.1.5含水分析儀表的選用5.1.6液位儀表的選用5.2閥門的選用5.2.1調(diào)節(jié)閥選用原理5.2.2調(diào)節(jié)閥流通能力的計算、公稱直徑及型號的選擇6下位機(jī)PLC軟件設(shè)計及編程6.1軟件設(shè)計流程6.2計算機(jī)和PLC通訊組態(tài)設(shè)計6.3下位機(jī)PLC梯形圖編程設(shè)計6.3.1創(chuàng)建工程6.3.2配置I/O6.3.3梯形圖程序編寫6.3.4Tag（標(biāo)簽）6.4控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃7力控監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計7.1力控簡介7.2制作工程畫面7.3創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)庫7.4用OPC建立力控與羅克韋爾的通信7.5建立動畫連接7.6創(chuàng)建報警、專家報表、趨勢曲線8系統(tǒng)連線調(diào)試及運(yùn)彳亍8.1系統(tǒng)硬件連線8.2系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行9結(jié)論謝辭參考文獻(xiàn)附錄一控制流程圖附錄二流程圖附錄三數(shù)據(jù)采集物理端口分布附錄四數(shù)據(jù)采集及報警程序1緒論1.1聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢國外在聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)方面比我國發(fā)展的快速，早在上世紀(jì)50年代，美國就建成第一套自動化監(jiān)控輸送系統(tǒng)解決了原油的自動收集、處理、計量輸送問題。60年代，Acro油田公司就已經(jīng)把PLC用于注水控制，并很快發(fā)展到報警、泵控等其它領(lǐng)域。隨著監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用于油田生產(chǎn)控制與管理中，它與油田開采中的處理設(shè)備上的檢測儀表和控制設(shè)備直接連接，能夠?qū)崟r和不斷的獲取檢測儀表所檢測到的運(yùn)行信息。國外有些油田還實現(xiàn)了注氣、注水的優(yōu)化控制。自從美國Honeywell公司于1975年成功的推出世界上第一套DCS以來，經(jīng)歷了20多年的時間，DCS已走向成熟。目前的DCS發(fā)展成為基于計算機(jī)技術(shù)（Computer）、控制技術(shù)（Control）、通信技術(shù)和圖形技術(shù)及4C技術(shù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)將分布在工業(yè)現(xiàn)場（附近）的現(xiàn)場控制站、檢測站和操作控制中心的操作管理站、控制管理站及工程師站等聯(lián)接起來，共同完成分散控制和集中操作、管理和綜合控制系統(tǒng)。國外油田DCS的應(yīng)用已經(jīng)開始采用一些先進(jìn)控制策略。如HONEYWELL公司的性液位控制，可以更好地適應(yīng)進(jìn)液的波動。美國通控公司的無模型控制器可以適合滯后、時變的溫度控制。HONEYWELL公司的氣舉優(yōu)化和各種多變量控制、適應(yīng)性模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制也在油氣集輸處理站的DCS上運(yùn)行，實現(xiàn)了部分生產(chǎn)過優(yōu)化運(yùn)行。目前國外已經(jīng)將自動化技術(shù)提升到對原油的生產(chǎn)、儲運(yùn)、銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面監(jiān)控的現(xiàn)代化管理水平的高度。英國石油公司建立的自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)地質(zhì)情況自動控制產(chǎn)量。美國油田甚至將銷售也考慮在自動化管理系統(tǒng)中。我國大部分的油田采油廠聯(lián)合站是在20世紀(jì)70年代建立起來的，目前的聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)主要分為人工監(jiān)測控制、常規(guī)儀表自動監(jiān)測控制、計算機(jī)監(jiān)測控制三種方法。而我國很多地方依然停留在人工監(jiān)測控制階段而常規(guī)儀表組成的控制系統(tǒng)在處理復(fù)雜控制系統(tǒng)、集中監(jiān)控系統(tǒng)和控制精度等方面具有局限性。上世紀(jì)九十年代，計算機(jī)控制開始應(yīng)用于聯(lián)合站生產(chǎn)過程，尤其是西部塔里木、吐哈、準(zhǔn)格爾三大盆地的開發(fā)和建設(shè)，油田生產(chǎn)過程中的自動控制和管理的到了迅速的發(fā)展。1992年5月，鄯善油田就使308口油水井、19座計量站全部實現(xiàn)了由單井、單個裝置，單站自動化向全油田，全線自動化的轉(zhuǎn)變。隨著油田開采的深入，油田已經(jīng)進(jìn)入到高含水及日產(chǎn)量不穩(wěn)定的階段，因此對油田的自動化水平要求也越來越高，系統(tǒng)的控制策略一步適合當(dāng)前中轉(zhuǎn)站來液量大且波動大的實際情況，監(jiān)控軟件中的先進(jìn)控制方法以及軟硬件交互的開放性應(yīng)用也不夠。隨著DCS向計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制發(fā)展，集輸系統(tǒng)生產(chǎn)過程不僅局限于聯(lián)合站范圍內(nèi)的操作和控制，還向過程控制系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)緊密結(jié)合方向發(fā)展，即控制和管理一體化。因此，聯(lián)合站采用DCS是最佳選擇，目前絕大數(shù)聯(lián)合站采用的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是DCS。1.2本設(shè)計目的和意義在開采原油時，我國的很多油田都是中后期開采，油田由于注水所開發(fā)出的原油含有較多的水分，目前一般為50%?80%，有的甚至高達(dá)90%，因此需要將原油中所含的水用各種方法分離出來。聯(lián)合站原油脫水的監(jiān)控系統(tǒng)首先要保證聯(lián)合站內(nèi)的各個工藝裝置工作正常，外還要設(shè)法保持工況的相對穩(wěn)定，增加脫水轉(zhuǎn)油的效率。如果脫水不徹底，不僅采來的油得不到利用產(chǎn)生浪費(fèi)，而且會加重后面污水處理的負(fù)擔(dān)。另外外輸站的計量（流量與含水率）也因直接與采油廠的效益相關(guān)，所以也很重要。目前，大多采用人工定時采樣測含水，容易造成漏洞，引致外輸?shù)膶嶋H油質(zhì)與測量值不同，引起損失和糾紛。為了實現(xiàn)聯(lián)合站原油脫水工藝流程自動監(jiān)控，減少不必要的損失，集散控制系統(tǒng)就必不可少，測控點(diǎn)數(shù)多、測控精度高、測控速度快的工業(yè)現(xiàn)場，其特點(diǎn)是分散控制和集中監(jiān)視，具有組網(wǎng)通信能力、測控功能強(qiáng)、運(yùn)行可靠、易于擴(kuò)展、組態(tài)方便、操作維護(hù)簡便。系統(tǒng)完全可以勝任或多回路調(diào)節(jié)器的工作，它作為一個結(jié)點(diǎn)機(jī)使用是理想的。使用DCS系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，實現(xiàn)了整體化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求。系統(tǒng)的一切管理在控制中心即可完成，為實現(xiàn)安全穩(wěn)定生產(chǎn)，減少設(shè)備建設(shè)維護(hù)費(fèi)用，提供了強(qiáng)有力的手段。因此，這就迫切要求對聯(lián)合站進(jìn)行自動化改造，實行集散控制系統(tǒng)的監(jiān)控與管理。從而可以自動采集并監(jiān)測生產(chǎn)過程的各個參數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化處理，實現(xiàn)節(jié)能降耗，對建成環(huán)保、節(jié)能、運(yùn)行效率高、自動化管理水平高的智能化、數(shù)字化的聯(lián)合站有著重要意義，它同時也是數(shù)字化油田建設(shè)的重要組成部分。1.3本文研究內(nèi)容本文主要研究了聯(lián)合站原油脫水工藝流程自動化監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計。設(shè)計采用DCS系統(tǒng)為聯(lián)合站原油集輸提供自動化監(jiān)控與歷史數(shù)據(jù)記錄。設(shè)計具體內(nèi)容如下：1、確定工藝流程控制方案及模型；2、系統(tǒng)構(gòu)成方案；3、系統(tǒng)配置選型；4、儀表量程等參數(shù)的計算及儀表的選型；5、閥門流通能力的計算、公稱直徑的選擇及閥的選型;6、羅克韋爾PLC編程；7、監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的編程，硬件模擬，系統(tǒng)調(diào)試。2聯(lián)合站原油脫水系統(tǒng)概述2.1聯(lián)合站簡介油田是由油井、水井、計量間、配水間、轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站組成的一個油氣水處理的綜合系統(tǒng)，而聯(lián)合站又是該系統(tǒng)最重要的組成部分。聯(lián)合站是對各轉(zhuǎn)油站來原油進(jìn)行集中處理的場所，它主要包括對含水原油自然沉降系統(tǒng)（一段脫水）、電脫水系統(tǒng)（二段脫水）、污水處理系統(tǒng)、成品油外輸系統(tǒng)、污水回注系統(tǒng)。其工藝流程如圖2.1所示。各系統(tǒng)之間相互串聯(lián)，互相影響、互相關(guān)聯(lián)，是一個復(fù)雜的生產(chǎn)過程。而聯(lián)合站中最重要的就是原油集輸系統(tǒng)。油氣集輸指的是將油田生產(chǎn)的含水原油和伴生氣收集起來，進(jìn)行處理并輸送出去的過程，主要內(nèi)容有油氣的收集與分離、原油脫水（包括含水原油自然沉降脫水系統(tǒng)和電脫水系統(tǒng)）、原油處理、油氣計量、天然氣凈化及污水處理等。圖2.1聯(lián)合站流程簡圖2.2聯(lián)合站原油脫水工藝流程選擇聯(lián)合站集輸系統(tǒng)是實現(xiàn)油水分離的重要環(huán)節(jié)，原油的油水分離過程有自然沉水、化學(xué)脫水、機(jī)械過濾脫水、電脫水等多種方法。目前我國各油田普遍采用的自然沉降脫水、電脫水、電化學(xué)聯(lián)合脫水等方法，采用脫水流程主要有兩種，即兩段式脫水流程和三段式脫水流程。（1）兩段式脫水流程聯(lián)合站兩段式集輸系統(tǒng)主要包括兩個子系統(tǒng)：自然沉降脫水系統(tǒng)（一段脫水系統(tǒng)，電脫水系統(tǒng)（二段脫水系統(tǒng)）。（2）三段式集輸系統(tǒng)三段式集輸系統(tǒng)與兩段式集輸系統(tǒng)工藝原理相似，主要的區(qū)別在于中轉(zhuǎn)站的來油首先進(jìn)入游離水脫除器，進(jìn)行沉降脫水，脫水至含水70%左右，然后進(jìn)入壓力沉降罐，進(jìn)行壓力沉降脫水，脫水至30%左右，再進(jìn)入電脫水器進(jìn)行電脫水，經(jīng)電脫水后，成為凈化原油。所以三段式集輸系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng)：自然沉降脫水系統(tǒng)、壓力沉降系統(tǒng)、電脫水系統(tǒng)。這種集輸系統(tǒng)雖流程復(fù)雜、設(shè)備較多、能耗較高，但是脫水效果較好。油田只有極少的一部分聯(lián)合站采用此種集輸系統(tǒng)進(jìn)行原油脫水。目前，油田絕大多數(shù)聯(lián)合站都采用兩段式脫水集輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)簡單、節(jié)省設(shè)備、能耗低、脫水效果較好。本設(shè)計選用第一種工藝流程。2.3聯(lián)合站原油脫水工藝流程簡介原油脫水工藝流程如圖2.2所示。圖2.2聯(lián)合站原油脫水藝流程圖具體的流程為:來自中轉(zhuǎn)站的高含水原油進(jìn)入聯(lián)合站后，首先進(jìn)入游離水脫除器，在破乳劑的化學(xué)作用和重力沉降作用下，經(jīng)合理控制，分離出大部分游離水，高含水原油變成含水在20%?30%左右的中含水原油。游離水脫除器的運(yùn)行控制非常重要，要求在容器中部安裝油水界面檢測儀表，適時檢測油水界面的變化，并通過控制容器下端放水出口的調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整油水界面，使油水界面保持在一定范圍內(nèi)，以保證油出口含水和水出口含油不超標(biāo)。另外，多臺游離水脫除器的出油匯到一條匯管上，要求在匯管上安裝壓力檢測儀表，適時檢測匯管壓力的變化，并通過控制安裝在匯管上的調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整匯管壓力穩(wěn)定在0.2?4MPa，同時還要實現(xiàn)當(dāng)壓力超高時，快速泄壓連鎖保護(hù)功能。游離水脫除器的放水匯到一條匯管上，靠自壓進(jìn)入污水沉降罐游離水出口原油進(jìn)入脫水加熱爐，加熱升溫至50?60°C，加熱后的含水原油在輸送管道中與一定數(shù)量的破乳劑混合，進(jìn)入符合電脫水器進(jìn)行油水分離。原油在電脫水器內(nèi)在電場力和化學(xué)破乳劑的共同作用下，進(jìn)行油水的最終分離，經(jīng)過合理控制電場強(qiáng)度和脫水器的油水界面，使電脫水后的原油含水達(dá)到0.5%以下，從而得到滿足要求的凈化原油。電脫水器的控制原理和游離水脫除器相同。脫出的污水進(jìn)入污水沉降罐，進(jìn)行污水處理。脫水后的凈化原油進(jìn)入凈化油緩沖罐，再經(jīng)過外輸泵外輸。2.4聯(lián)合站原油脫水的主要工藝參數(shù)指標(biāo)根據(jù)聯(lián)合站原油兩段式脫水流程工藝要求，其主要工藝參數(shù)指標(biāo)如下：1、進(jìn)站原油含水率80%；2、游離水除脫器油水界面高度為2.5?3.5m；3、游離水除脫器油出口管壓力0.2?0.4Mpa；4、游離水除脫器污水排放流量310?315m3/h；5、加熱爐溫度65C；6、原油出口溫度50C?60C；7、進(jìn)入電脫水器原油含水率20%；8、電脫水器壓力0.21?0.41Mpa；9、電脫水器油水界面高度2.3?3.2m;10、電脫水器污水流量20?22m3/h；11、外輸油流量80?85m3/h；12、凈化油緩沖罐液位6?7m；13、事故罐液位0?20m;14、外輸油含水率＜0.5%。2.5聯(lián)合站原油脫水工藝參數(shù)控制游離水除脫器油水界面高度的控制和調(diào)整控制范圍：使游離水除脫器保持在2.5?3.5m。控制目標(biāo)：正常波動范圍為0±1m。控制方式：調(diào)節(jié)游離水脫除器放水閥的開度，改變脫除器放水水量來控制油水界面高度。游離水除脫器壓力的控制和調(diào)整控制范圍：使游離水除脫器壓力保持在0.2?0.4MPa?？刂颇繕?biāo)：游離水除脫器壓力波動范圍為±0.2MPa?？刂品绞剑赫{(diào)節(jié)游離水脫除器出油閥門的開度，改變出油管道的流量用以控制壓力。加熱爐油出口溫度的控制和調(diào)整控制范圍：加熱爐油出口溫度為50°C?60°C?？刂颇繕?biāo)：加熱爐溫度50?60°C。相關(guān)參數(shù)：進(jìn)出油量的波動、燃料量的變化?？刂品绞剑和ㄟ^控制送入加熱爐燃油量來控制加熱爐出口原油溫度。電脫水器油水界面高度的控制和調(diào)整控制范圍：使電脫水器油水界面高度保持在2.3m?3.2m?？刂颇繕?biāo)：正常波動范圍為0±0.8m?？刂品绞剑赫{(diào)節(jié)電脫水器放水閥的開度，改變電脫水器放水量來控制油水界面。電脫水器壓力控制和調(diào)整控制范圍：使電脫水器壓力保持在0.21?0.41MPa?？刂颇繕?biāo)：電脫水器壓力波動范圍為0±0.2MPa?？刂品绞剑赫{(diào)節(jié)電脫水器出油閥門的開度，改變出油管道的流量用以控制壓力。凈化油緩沖罐液位的控制和調(diào)整控制范圍：使凈化油緩沖罐液位保持在6?7m?？刂颇繕?biāo)：凈化油緩沖罐液位波動0±20mm。相關(guān)參數(shù)：進(jìn)油量、外輸油量?？刂品绞剑和ㄟ^控制外輸油量來控制凈化油緩沖罐液位2.6聯(lián)合站原油脫水的控制流程圖在控制方案確定后，根據(jù)工藝設(shè)計聯(lián)合站原油脫水控制流程圖，按其流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的測量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動信號與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等的圖形，即工藝管道與控制流程圖（簡稱PID圖）。參見附錄一控制流程圖。3聯(lián)合站原油脫水DCS系統(tǒng)方案設(shè)計3.1監(jiān)控方案選擇（一）基于DCS的聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)（Distributedcontrolsystem）是以微處理器為基礎(chǔ)的對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺微機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計算機(jī)監(jiān)控，實現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計算機(jī)集中控制的優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)儀表功能單一，人-機(jī)聯(lián)系差以及單臺微型計算機(jī)控制系統(tǒng)危險性高度集中的缺點(diǎn)，既實現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實現(xiàn)了在功能、負(fù)荷和危險性三方面的分散。DCS系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中起著重要的作用，利用DCS可以完全實現(xiàn)對聯(lián)合站脫水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，歷史數(shù)據(jù)保存，使系統(tǒng)處于優(yōu)化運(yùn)行。圖3.1DCS結(jié)構(gòu)示意圖（二）基于SCADA的聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition，簡稱SCADA）系統(tǒng)，是由調(diào)度中心通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)對遠(yuǎn)程站點(diǎn)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等功能的分散型綜合控制系統(tǒng)?？刂茖哟瓮ǔ７譃槿墸嚎刂浦行募墶⒄究丶壖霸O(shè)備控制級，在一些大型系統(tǒng)中還設(shè)有分控制中心這一級。這種結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了集中管理、分散控制的現(xiàn)代大系統(tǒng)控制原則，特別適用于油氣長輸管道這種分散性大系統(tǒng)的運(yùn)行管理和控制。方案可行性論證：DCS有以下優(yōu)點(diǎn)：采用分級遞階結(jié)構(gòu)（一般為四級，應(yīng)用：過程控制，優(yōu)化控制，自適應(yīng)控制，工廠管理）；采用微機(jī)智能化技術(shù)；采用局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；豐富的功能軟件包（應(yīng)用程序模塊化）；強(qiáng)有力的人機(jī)接口功能；采用高可靠性（硬件工藝結(jié)構(gòu)可靠，冗余技術(shù)，容錯技術(shù)）。同時，聯(lián)合站裝置比較集中，適于采用DCS進(jìn)行控制和管理，而SCADA系統(tǒng)適用于油氣長輸管道這種分散性大系統(tǒng)的運(yùn)行管理和控制。所以本設(shè)計采用DCS對聯(lián)合站進(jìn)行控制和管理。綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，DCS符合在油田聯(lián)合站的工作情況，也更便于實現(xiàn)油田一體化，提高了工作的安全可靠性。故采用DCS作為監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)聯(lián)合站數(shù)據(jù)采集及控制。3.2用PC和PLC實現(xiàn)集散控制（DCS）的基本原理集散控制的基本思想是集中管理，分散控制。艮即將流程工業(yè)的自動控制過程與操作管理人員對自動控制過程的管理過程相對分離；流程工業(yè)的自動控制過程由各控制站相對獨(dú)立地自動完成，而操作人員對自動控制過程的管理則由中央控制室的操作站來完成。中央操作站與各現(xiàn)場控制站一方面各自相對獨(dú)立地運(yùn)行，從而將各種故障限制在局部范圍內(nèi)，極大地提高了自動控制系統(tǒng)總體的安全性和可靠性；另一方面又相互進(jìn)行實時數(shù)據(jù)通訊和信息交換，實現(xiàn)了操作人員在中央控制室的操作站對整個自動控制過程進(jìn)行管理和調(diào)整?，F(xiàn)場控制站的主要任務(wù)是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制，因此它必需要能夠自動采集全廠的各種工藝參數(shù)（如各種工藝介質(zhì)的溫度、壓力、流量、粘度、組分，物位高度等）以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（如閥門的開度、機(jī)泵的開停、設(shè)備震動、機(jī)械位移）等生產(chǎn)信息，然后按照事先編好的控制程序進(jìn)行大量的數(shù)值計算，最后輸出4?20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號（或ON/OFF數(shù)字信號）去驅(qū)動各種閥門、電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)各種工藝參數(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制；另外還要與操作站進(jìn)行實時通訊，將采集到的各種生產(chǎn)信息傳送到操作站供操作人員使用，同時接收操作人員通過操作站發(fā)出的各種指令實時調(diào)整自動控制方案、優(yōu)化生產(chǎn)過程。因此它還需要具有標(biāo)準(zhǔn)化的通訊接口。目前的各種PLC均具有這樣的功能，而且其容量彈性大，擴(kuò)充方便，控制方案的組態(tài)簡單易學(xué)，性能價格比優(yōu)越，因此是中小型DCS的操作站的理想選擇。中央控制室的操作站實際上是一個人機(jī)界面，一方面把控制站采集的各種生產(chǎn)信息進(jìn)行加工處理，然后以操作人員所習(xí)慣和熟悉的各種流程畫面、生產(chǎn)報表、歷史趨勢和聲光報警等形式提供給操作人員。另一方面把操作人員的各種指令進(jìn)行編碼后傳送給操作站對控制方案進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化生產(chǎn)過程或?qū)μ厥馇闆r的緊急處理。對中小型DCS來講，目前市面上比較流行的各種監(jiān)控軟件均能實現(xiàn)這樣的功能，且對計算機(jī)的硬件和操作系統(tǒng)無特別要求，用普通的PC機(jī)加一套監(jiān)控軟件就可實現(xiàn)。用PC機(jī)+PLC組成集散控制系統(tǒng)時，PLC承擔(dān)了現(xiàn)場控制站的工作，PC機(jī)承擔(dān)了操作站和工程師站的工作。在安裝有PLC系統(tǒng)軟件的PC機(jī)上可以離線（或在線）編輯PLC的控制應(yīng)用軟件（一般稱為梯形圖），控制應(yīng)用軟件下載到PLC后，PLC獨(dú)立完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、模擬控制等。而操作站的各種功能都可以通過“實時監(jiān)控軟件”+“PC機(jī)”來實現(xiàn)，在安裝有實時監(jiān)控軟件的PC機(jī)上可以方便對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。3.3基于PLC+PC組成的聯(lián)合站原油脫水DCS系統(tǒng)方案設(shè)計基于DCS的原油脫水監(jiān)控方案設(shè)計包括兩個方面，即硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計主要包括工控機(jī)、PLC、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等的選擇、網(wǎng)絡(luò)組建和配線。軟件部分主要包括PLC程序設(shè)計和組態(tài)軟件監(jiān)控程序設(shè)計。原油脫水DCS監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D如圖3.2所示。圖3.2原油脫水DCS監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D該監(jiān)控系統(tǒng)采用生產(chǎn)管理級、過程監(jiān)控級、現(xiàn)場控制級三級集中分散結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了DCS優(yōu)點(diǎn)。下位機(jī)及現(xiàn)場控制單元采用PLC控制器。由安裝在現(xiàn)場的一次元件采集信號，信號經(jīng)傳輸電纜進(jìn)入站內(nèi)的PLC系統(tǒng)。PLC保護(hù)與聯(lián)鎖功能的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于采集到的數(shù)據(jù)，在站內(nèi)完成保護(hù)與聯(lián)鎖功能，同時通以太網(wǎng)接口將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。PLC作為下位機(jī)，執(zhí)行可靠有效的分散控制；工控機(jī)作為上位機(jī)可以提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行整個系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。工控機(jī)與PLC之間通過通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的傳送和交換。所有的現(xiàn)場控制都是由PLC來完成的，上位機(jī)只作為程序編制、參數(shù)設(shè)定和修改、數(shù)據(jù)采集及監(jiān)視所用。因此，即使是上位機(jī)出現(xiàn)了故障，也不會影響生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行，這就大大地提高了系統(tǒng)的可靠性，滿足了聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控的基本要求。4聯(lián)合站原油脫水DCS系統(tǒng)實驗室模擬設(shè)計由于學(xué)校沒有實際的現(xiàn)場設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，結(jié)合實際，根據(jù)第三章對DCS組成方案的闡述，本章將利用羅克韋爾實驗室現(xiàn)有條件對聯(lián)合站原油脫水DCS進(jìn)行系統(tǒng)實驗室模擬設(shè)計，構(gòu)建模擬監(jiān)控系統(tǒng)。4.1現(xiàn)場模擬信號的采集在油田聯(lián)合站脫水需要監(jiān)視控制的物理量主要有：游離水脫除器油水界面高度、游離水脫除器油出口管壓力、游離水脫除器污水排放流量、加熱爐溫度、原油出口溫度、進(jìn)入電脫水器原油含水率、電脫水器壓力、電脫水器油水界面高度、電脫水器污水流量、外輸油流量、凈化油緩沖罐液位、事故罐液位、調(diào)節(jié)閥閥門開度等模擬量的控制和截斷閥門等開關(guān)量控制。由于條件的限制，不能到現(xiàn)場采集實際傳感器傳感變送過來的信號，只能通過改變焊接可調(diào)電位器電位信號來實現(xiàn)對傳感器傳送過來的信號進(jìn)行模擬。對于壓力、溫度、流量和液位這些物理量的測量，在工業(yè)上一般采用以電壓信號輸出的傳感器，在本設(shè)計中通過改變電位器的阻值來改變電壓大小，進(jìn)而模擬壓力、溫度、流量和液位傳感器的輸出信號。壓力、溫度、流量和液位模擬信號的模擬電路如圖4.1。圖4.1模擬信號模擬電路圖通過直流穩(wěn)壓電源供給電路板穩(wěn)定的5V電源，由電路板輸入RSLogix5000的電壓信號范圍為0?5V，對信號輸入模塊1756-IF8、1794-IF2XOF21的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，輸入模塊具有A/D轉(zhuǎn)換功能，可將采集電壓真值顯示出來。測量各個參數(shù)的變化范圍：通過把電位器的電阻值調(diào)到極限值，得到關(guān)于電路板上模擬信號的變化范圍，由于連接導(dǎo)線電阻等原因，RSLogix5000采集數(shù)值的電壓與萬用表測的電壓相差為1%左右，符合精度要求，經(jīng)計算轉(zhuǎn)換后得出ForceControl動態(tài)顯示畫面的顯示數(shù)據(jù)變化范圍，測量的具體結(jié)果如表4-1所示。表4-1各環(huán)節(jié)信號變化范圍序號信號名稱電路板信號變化范圍RSLogix5000采集變化范圍ForceControl顯示變化范圍1游離水脫除器油水界面高度0?5V0.01?4.99V0?5m2游離水脫除器油出口壓力0?5V0.01?4.99V0?0.5MPa3加熱爐油出口溫度0?5V0.01?4.99V0?100°C4電脫水器油水界面高度0?5V0.01?4.99V0?5m5電脫水器油出口壓力0?5V0.01?4.99V0?0.5MPa6凈化油緩沖罐液位0?5V0.01?4.99V0?10m7事故罐液位0?5V0.01?4.99V0?20m8外輸原油流量0?5V0.01?4.99V0?100m3/h4.2控制層PLC模塊配置本系統(tǒng)利用羅克韋爾實驗室現(xiàn)有的以太網(wǎng)、控制網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)對進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，ControlLogix5561處理器作為整個系統(tǒng)的控制核心，通過1756-ENBT以太網(wǎng)通訊模塊接入工業(yè)以太網(wǎng)，從而實現(xiàn)了上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。1756-CNB/D模塊是用來構(gòu)建控制網(wǎng)絡(luò)的通訊模塊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在控制網(wǎng)上的傳輸。控制器上的I/O模塊、遠(yuǎn)程的I/O模塊連接監(jiān)控系統(tǒng)的壓力、液位、流量、溫度傳感器等，這樣可以很方便的實現(xiàn)多個參數(shù)的測量控制、多點(diǎn)測量。設(shè)備具體配置及功能如下表：表4-2設(shè)備及功能表型號名稱功能ControlLogix5561處理器系統(tǒng)控制ControlLogix1756-PA72C電源系統(tǒng)供電續(xù)表4-2ControlLogix1756-ENBT以太網(wǎng)適配器以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊ControlLogix1756-CNB/D控制網(wǎng)適配器控制網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊ControlLogix1756-OB8數(shù)字量輸出模塊以太網(wǎng)數(shù)字量輸出ControlLogix1756-IB16數(shù)字量輸入模塊以太網(wǎng)數(shù)字量輸入ControlLogix1756-IF8模擬量輸入模塊以太網(wǎng)模擬量輸入ControlLogix1756-OF8模擬量輸出模塊以太網(wǎng)模擬量輸出ControlLogix1794-ACNR15FelxIO適配器控制網(wǎng)IO模塊適配器ControlLogix1794-IF2XOF2I遠(yuǎn)程IO模塊控制網(wǎng)模擬量輸入輸出ControlLogix1794-IB10XOB6遠(yuǎn)程IO模塊控制網(wǎng)數(shù)字量輸入輸出交換機(jī)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送雙絞線以太網(wǎng)通訊媒介4.3監(jiān)控系統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計本系統(tǒng)硬件采用羅克韋爾兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即以太網(wǎng)(Ethernet/IP)和控制網(wǎng)(Control-Net)>ControlLogix處理器、1756和1794I/O模塊搭建監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)，采用Netlinx兩層網(wǎng)絡(luò)來控制系統(tǒng)運(yùn)行具有運(yùn)行安全可靠，實時性強(qiáng)、操作簡便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。它可以減輕網(wǎng)絡(luò)擁塞，保證控制數(shù)據(jù)的高效傳輸，實現(xiàn)無縫的實時控制、設(shè)備組態(tài)和數(shù)據(jù)采集的功能。一、以太網(wǎng)本系統(tǒng)采用的是學(xué)?，F(xiàn)有的羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)，系統(tǒng)通過傳感器采集聯(lián)合站原油脫水系統(tǒng)的壓力、溫度、流量等物理量，傳感器測量的模擬電信號經(jīng)過外圍電路的初步處理之后傳給控制器上的模擬量輸入模塊一1756-IF8，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后（遠(yuǎn)程模擬IO模塊具有A/D轉(zhuǎn)換）的數(shù)字信息通過Ethernet/IP（以太網(wǎng)）傳遞給Logix5561處理器，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理按照編寫的程序發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行信息，再通過Ethernet/IP（以太網(wǎng)）傳送到控制其上的數(shù)字量輸出模塊1756-IB16上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一方面控制調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥門的開度大小控制污水和原油流量，另一方面直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟停，對調(diào)節(jié)閥的自動調(diào)節(jié)使各設(shè)備處于安全的工作狀態(tài)。二、控制網(wǎng)聯(lián)合站原油脫水系統(tǒng)的事故罐液位、凈化油緩沖罐液位反饋的的模擬電信號經(jīng)過外圍電路的初步處理之后傳給遠(yuǎn)程模擬I/O端口，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后（遠(yuǎn)程模擬IO模塊具有A/D轉(zhuǎn)換）的數(shù)字信息通過ControlNet（控制網(wǎng)）傳遞給Logix5561處理器，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理按照編寫的程序發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行信息，再通過Control-Net（控制網(wǎng)）傳送到掛接在遠(yuǎn)程I/O上的1794-IB16數(shù)字量輸出模塊的事故泵、外輸油泵進(jìn)行控制，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。圖4.2監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)框圖5系統(tǒng)硬件選型5.1儀表選用本設(shè)計中溫度檢測儀表用來測量加熱爐溫度、加熱爐出口油溫度等，測悍范圍均為0?100°C，允許誤差土1°C。加熱爐溫度為65C，需要功能：顯示；加熱爐出口油溫度為：55C?65C，需要功能：控制，報警。量程：正常使用溫度范圍的30%?90%。確定選用儀表量程為0C?100C。對于低于150C的溫度，由于熱電偶的電勢較小，常采用熱電阻測量。熱電阻測溫儀表是根據(jù)金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性進(jìn)行測溫的。適合作電阻感溫元件的材料應(yīng)滿足如下要求：電阻溫度系數(shù)大，電阻與溫度的關(guān)系線性度好，在測溫范圍內(nèi)物理化學(xué)性能穩(wěn)定。目前使用最多的是鉑和銅兩種材料。近年來，隨著檢測技術(shù)的迅速發(fā)展，溫度測量更多地采用一體化溫度變送器。由于溫度變送器可以自動實現(xiàn)信號放大、非線性補(bǔ)償并輸出對噪聲較不敏感的DC4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號，且變送器電路板用環(huán)氧樹脂密封制成通用模塊，提高了測量精度和抗干擾能力，安裝方便靈活，并可減少安裝和維護(hù)的總體費(fèi)用。考慮到溫度參數(shù)在本工藝系統(tǒng)中只是用于一般性的生產(chǎn)監(jiān)測，選用國產(chǎn)一體化溫度變送器WZCB系列即可滿足工藝要求。圖5.1WZCB實物圖表5-1WZCB熱電阻測溫范圍及允差型號分度號測溫范圍精度等級WZCBCu50Cu100-50°C?+100°C0.5壓力測量方法：（1）應(yīng)用液柱重力法測量壓力（2）應(yīng)用彈性變形測量壓力（3）應(yīng)用電測法測量壓力常用的利用該法測量壓力的傳感器有電容式、電感式、壓電式、壓阻式、應(yīng)變式等。壓力儀表選用原則：1、儀表類型的選擇應(yīng)滿足生產(chǎn)過程對儀表的要求，如信號是否要求遠(yuǎn)傳、控制、記錄或報警等。2、量程的選擇：在測量穩(wěn)定壓力時，最大量程應(yīng)選擇接近而又大于正常值的1.5倍。在側(cè)交變壓力時，則最大量程應(yīng)選擇接近而又大于正常值的兩倍。上述選擇是由于測量時穩(wěn)定壓力長使用在分度上限值的1/3?2/3處，交變壓力不大于分度上限度的1/2。3、精度等允許的最大測量誤差以及經(jīng)濟(jì)性，確定儀表的精度。一般工業(yè)生產(chǎn)用1.5或2.5級就可以了，科研或精密測量和校驗壓力表時，可選用0.5級、0.35級或更高等級。系統(tǒng)經(jīng)過初始化后，便進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，等待鍵入相應(yīng)操作。輸油脫水崗各工藝設(shè)備的工作壓力一般在0.18?0.45MPa，測量準(zhǔn)確度要求為±0.5%；根據(jù)工藝重要程度，對壓力控制，選用羅斯蒙特公司的3051CD型智能壓力變送器。圖5.23051CD型智能壓力變送器表5-23051CD型智能壓力變送器主要技術(shù)指標(biāo)參考精度量程比動態(tài)響應(yīng)時間輸出里程±0.075%量程5:1100ms2線制4?20mA0?5.17MPa油水界面檢測儀表的選擇：界面檢測一直是油田生產(chǎn)中的一個難題，前些年采用的電容式、差壓式和聲波式等各種界面檢測儀表由于存在不同類型的問題，應(yīng)用效果普遍不理想?？紤]到游離水脫除器和電脫水脫除器的界面對聯(lián)合站生產(chǎn)的安全平穩(wěn)運(yùn)行起決定性的作用，因此選用了在物位檢測儀表方面比較權(quán)威的大連普蘭店的CAP-1系列智能型一體化射頻電容物位儀，電容變化可測范圍0?1000PF,精度0.5級。該種儀表應(yīng)用射頻電容技術(shù)，從根本上解決了溫度、濕度、壓力、物體的導(dǎo)電性等因素對測量過程的影響，因而具有極高的抗干擾性和可靠性。流量儀表選用原則：1、口徑與量程，最好是正常量程超過滿量程的一半，選實際運(yùn)行時最大流量的1.2倍?1.3倍。2、使用壓力需小于流量計耐壓。3、不同溫度及腐蝕性介質(zhì)選用不同，內(nèi)襯材料和電極材料也有差別。根據(jù)流量儀表選用原則，結(jié)合測量實際，采用LL型腰輪流量計。LL型腰輪流量計是一種容積式流量測量儀表。用來連續(xù)測量管道中流過的液體的體積流量基型腰輪流量計主要由測量和積算兩大部分組成，能就地指示累積流量。若與相應(yīng)的光電式電脈沖轉(zhuǎn)換器和流量數(shù)字積算儀配套，則可進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量和控制。LL型腰輪流量計采用了穩(wěn)壓性極好的塔輪式精度修正器，調(diào)整方便、計量準(zhǔn)確。流量計具有測量精度高重復(fù)性好，范圍度大，對流量計前后直管段要求不高。工作可靠、牢固耐用、振動小。維修方便等特點(diǎn)，適合測量較高粘度的流體，流體粘度變化對示值影響較小。廣泛適用于原油及石油制品的精確計量。圖5.3LL型腰輪流量計表5-3LL型腰輪流量計技術(shù)參數(shù)儀表類型被測流體公稱通徑/mm流量范圍m3/h工作壓力MPa工作溫度°C精度等級LL-150型腰輪流量計液體DN15010?3501.6-10?600.5在聯(lián)合站集輸系統(tǒng)所用的含水分析儀表主要用于對來液含水、游離水除脫器輸出含水和外輸原油含水進(jìn)行檢測，常用的儀表通常為智能含水分析儀和原油含水率自動檢測儀。原油含水量是一個重要的控制與品質(zhì)指標(biāo)，然而長期以來，含水測量自動化一直比較落后，目前國內(nèi)外含水儀種類繁多，但在工業(yè)現(xiàn)場的表現(xiàn)均不盡人意。美國DE公司在含水方面做了大量的工作，并在含水測量與控制方面邁出了一大步。美國DE公司含水儀CM3采用該公司射頻導(dǎo)納專利技術(shù)，該技術(shù)曾廣泛地用于液態(tài)、固態(tài)的；料位界面測量控制，取得了非常好的效果，該項技術(shù)應(yīng)用于含水儀，也增色不少。防掛料也不怕掛料結(jié)蠟，不受管道中壓力影響。應(yīng)用范圍廣，工藝性好。再輔以本安設(shè)計和嚴(yán)格的ISO9001質(zhì)量保證體系，CM3在含水儀競爭中取得了明顯的優(yōu)勢。射頻導(dǎo)納含水儀具有十分出色的穩(wěn)定性和重復(fù)性，完全值得信賴。表5-4含水儀CM3技術(shù)參數(shù)輸出里程精度分辨率重復(fù)性電源4?20mA0?100%0.02%含水量0.01%含水率量程的0.1%12?50V在本設(shè)計中主要用來測量凈化油緩沖罐、事故罐的液位，滿足監(jiān)控系統(tǒng)的需要。在常溫、常壓的情況下，選擇超聲波液位計測量液體液位是最佳的選擇，具有工作可靠、安裝簡便、使用周期長、免維護(hù)的特點(diǎn)，并具有相對的價格優(yōu)勢。由于超聲波液位計在測量物位時，與被測介質(zhì)不接觸，同時為全密閉防腐結(jié)構(gòu)，因此對于粘稠的、腐蝕性的、渾濁的等各種液體的液位測量，效果最佳。由設(shè)計手冊查到QF-8000超聲波液位計的量程范圍：0-50米，多種形式可選，適合各種腐蝕性、化工類場合，精度高，遠(yuǎn)傳信號輸出，PLC系統(tǒng)監(jiān)控。所以根據(jù)實際情況，本設(shè)計選用QF-8000型超聲波液位計。表5-5QF-8000超聲波液位計主要技術(shù)參數(shù)型號測量范圍分辨率方向角顯示應(yīng)用場合環(huán)境溫度輸出供電電壓QF-80000?50m1mm4°/6°（全自帶LCD顯示液位酸堿等腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境-20°C?+4?20mADC24V角）高度60C表5-6儀表選擇清單儀表名稱儀表型號技術(shù)指標(biāo)測量點(diǎn)數(shù)量溫度變送器WZCB量程：-50°C?+100°C，精度為0.5加熱爐溫度、油出口溫度2超聲波液位計QF-8000量程：0?50m，分辨率為1mm凈化油緩沖罐、事故罐液位2智能型一體化射頻電容物位儀CAP-1量程：0?6m，精度0.5游離水脫除器、電脫水器油水界面高度2智能壓力變送器3051CD量程：0?0.5MPa，精度：±0.075%量程油出口管壓力2含水儀CM3量程：0?100%，精度：0.02%含水量各路含水原油3腰輪流量計LL-150量程：10?350m3/h,精度0.5游離水脫除器污水流量、電脫器污水流量、原油出口流量35.2閥門的選用閥門作為自動控制系統(tǒng)的終端執(zhí)行部件，閥門可用于控制水、蒸汽、油品、等各種類型流體的流動，這次設(shè)計和選型的都是調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥是直接安裝在工藝管道上的，其使用條件較惡劣的環(huán)境下，它的好壞直接影響到系統(tǒng)的質(zhì)量，從而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量及系統(tǒng)運(yùn)行的效益。如果選型不當(dāng)或維護(hù)不善，就會發(fā)生問題。因此必須根據(jù)工藝參數(shù)認(rèn)真計算口徑，選擇合適的調(diào)節(jié)閥。根據(jù)不同的使用要求，調(diào)節(jié)閥有直通雙座調(diào)節(jié)閥、直通單座調(diào)節(jié)閥、碟閥、三通閥、隔膜閥、角形閥等。根據(jù)流體力學(xué)的觀點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。通過改變閥芯的行程而改變調(diào)節(jié)閥的阻力系統(tǒng)，以達(dá)到控制流量的目的。1、調(diào)節(jié)閥的尺寸選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸通常用公稱直徑Dg表示，選擇其大小的主要依據(jù)是流通能力C，它們的關(guān)系如表4.2所示。流通能力C表示調(diào)節(jié)閥的容量，其定義為:調(diào)節(jié)閥全開，閥前后壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3，時，每小時通過閥門的流體流量。流通能力C表示了調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)。對于不同口徑、不同形式的調(diào)節(jié)閥，其流通能力也不同。根據(jù)調(diào)節(jié)的物料量Qmax、Qmin，流體密度以及調(diào)節(jié)閥上的壓降，可以求得最大流通能力Cmax、和最小流通能力Cmin，再根據(jù)Cmax、在所選產(chǎn)品形式的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中，選取大于Cmax、的并最接近的C值，查出公稱直徑Dg和閥座直徑Dg。表5-7流通能力C與口徑的關(guān)系公稱直徑Dg/mm2025325065閥座直徑Dg/mm1012152032325065流通能力C單座閥1.22.03.25.012123256雙座閥16164063公稱直徑Dg/mm80100150150250300閥座直徑Dg/mm80100150150250303流通能力C80120200280450100160250400600100016002、調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇所謂氣開即當(dāng)信號壓P>O.02MPa時，閥門開始打開，沒有氣壓時閥門是常閉的。氣關(guān)式相反，氣壓增加時閥門關(guān)小，沒有氣壓時閥門是常開的。調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇，主要從工藝生產(chǎn)的安全來考慮，當(dāng)發(fā)生斷電或其它事故引起信號壓力中斷時，調(diào)節(jié)閥的開閉狀態(tài)應(yīng)避免損壞設(shè)備和傷害操作人員。在油田聯(lián)合站的壓力、界面、液位等多數(shù)控制系統(tǒng)中，多選用氣關(guān)閥，事故狀態(tài)時調(diào)節(jié)閥是開的，防止憋壓、跑油等危險的發(fā)生。3、單座調(diào)節(jié)閥和雙座調(diào)節(jié)閥的選擇只有一個閥芯的調(diào)節(jié)閥為單座調(diào)節(jié)閥，單座調(diào)節(jié)閥前后壓差所產(chǎn)生的不平衡力較大，使閥桿產(chǎn)生附加位移，影響控制精度，另外在大口徑、壓力高的場合，單座閥開關(guān)困難，甚至不可控。而雙座閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計是采用雙座力平衡原理，閥門在形狀過程中受的不平衡力小，用于油水界面控制和脫水器出口壓力控制選用單座閥，而在凈化油外輸控制時，由于外輸壓力高，閥門口徑大，選用雙座調(diào)節(jié)閥。1、游離水脫除器油出口閥門設(shè)進(jìn)站原油密度r=920kg/m%卜._為104.17m3/h,△P=(p1-p2)=100kpaCmax=:_］〕=99.92,所以查表，C選120,公稱直徑二選100mm，閥座直徑n選100mm。2、電脫水器外輸油出口閥門設(shè)原油流出密度840kg/m3,口，一，…為85m3/h,AP=(p1-p2)=100KPaCmax=:；..-：._］〕=77.9，所以查表，C選80,公稱直徑二選80mm，閥座直徑二=選80mm。3、游離水脫除器污水出口閥門污水流出密度970kg/m3,口,._為312.5m3/h,AP=(p1-p2)=100KPaCmax=】..一丁二7=307.8，所以查表，C選450,公稱直徑二選200mm，閥座直徑n選200mm。4、電脫水器污水出口閥門污水流出密度990kg/m3,口，一_為21m3/h，AP=(p1-p2)=100KPaCmax=_］〕=20.89，所以查表，C選32,公稱直徑二選50mm，閥座直徑二=選50mm。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)計算及技術(shù)要求，閥門的選型情況如下表5-8所示:表5-8閥門的選擇閥門控制點(diǎn)型號技術(shù)參數(shù)數(shù)量游離水脫除器油出口閥門ZMAPD^=100mm，氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥，氣開式，適用于對介質(zhì)泄漏量及調(diào)節(jié)精度有嚴(yán)格要求的場合1只電脫水器外輸油出口閥門ZMAPD=80mm，氣動薄膜單座調(diào)節(jié)rD閥，氣開式，適用于對介質(zhì)泄漏量及調(diào)節(jié)精度有嚴(yán)格要求的場合1只游離水脫除器污水出口閥門ZJHPD=200mm，氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥，氣關(guān)式，閥體結(jié)構(gòu)緊湊，流道通暢，具有大的流量系數(shù)1只電脫水器污水出口閥門ZJHMD^=50mm，氣動薄膜小流量單座調(diào)節(jié)閥，氣關(guān)式，具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，安裝維護(hù)方便的特點(diǎn)。1只

6下位機(jī)PLC軟件設(shè)計及編程6.1軟件設(shè)計流程監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體組成：圖6.1監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體組成系統(tǒng)軟件總體設(shè)計流程的過程如下圖：力控RSLinxRS^6以軟件設(shè)計流SNetWo偵

定系信驅(qū)動設(shè)計首先使用編Hinx軟件實現(xiàn)組絡(luò)通信驅(qū)動和服務(wù)人機(jī)其次設(shè)計力控RSLinx梯形圖編程軟件一RSLogix5000對Logix5561處理器編程；之后使用RSNetWorx軟件對控制網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)預(yù)訂；最后使用三維力控組態(tài)軟件對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)并提供監(jiān)控和人機(jī)界面，這將在第七章進(jìn)行介紹。6.2計算機(jī)和PLC通訊組態(tài)設(shè)計RSLinx是羅克韋爾自動化公司為用戶提供的通訊管理軟件，可通過該軟件選擇一種從計算機(jī)到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)上任一模塊的通訊方式，來建立起與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備的通訊。此處進(jìn)行通信組態(tài)的主要目的是配置驅(qū)動，本設(shè)計配置驅(qū)動的主要步驟為：1、打開RSLinx通信組態(tài)軟件，點(diǎn)擊h缶或“Communications”菜單下的“ConfigureDriver”。2、在“availabledriversTypes（可用驅(qū)動方式）”中選擇驅(qū)動類型“EtherNet/IPDriver”如下圖ConfigureDriversAddNew...CloseAvailableLlriverAddNew...CloseEtherNet/IFLlriver1784-1J2EIHFforDH+devicesFS-232LIF1devicesEtkernetdevices定”以太網(wǎng)的驅(qū)動配置就結(jié)束了。3、Driver'1T84-PKTXffl)/PCMKforDH+/DH-485devicesLlFlFoilingMasterDriver1784-FCCforControllTetdevicez1784-FCIC['S)3、Driver'1T84-PKTXffl)/PCMKforDH+/DH-485devicesLlFlFoilingMasterDriver1784-FCCforControllTetdevicez1784-FCIC['S)forControlNetdevices174T-FIC/AIC+DriverElFlSlaveElriverDH485l.flCdevicesVirtu：dlBackpl:ane(Sc?￡tLosi.LEE)DeviceNetDrivers(1784-FCD/FCIDS,1770-KFD,SDNFTdriveiFLC-5(DH+)Emiilator'lriverSIH.500l：：HH485：：lEmulator-irive:Sm：di-tGu：di-dUSE[ivivgEeninteDevitiesviaLinxGsA關(guān)w咨StatusRiiriniiigRiiriniiigRiiriningStartup...St：=LftStop'圖6.3選擇驅(qū)動類型Elelete“ConfigureDriver'窗口中，按下“AddNew”,彈出“AddNewRSLinx添加所需驅(qū)動類型“xxx”，點(diǎn)擊“OK”。出現(xiàn)如下對話框，點(diǎn)擊“確4、點(diǎn)擊二或“Communications”菜單中的“RSWho”，就可以看到，就會彈出整個工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的樹狀瀏覽畫面（見下圖），其中沒有連接到控制網(wǎng)上的模塊在該界面上有個紅色的“X”。在上面可以看到每個模塊的槽號或節(jié)點(diǎn)地址，查看屬性及設(shè)備版本號。圖6.5網(wǎng)絡(luò)配置信息這樣就可以實現(xiàn)計算機(jī)和PLC通訊，快速實現(xiàn)遠(yuǎn)程組態(tài)，下載程序和監(jiān)控等操作。6.3下位機(jī)PLC梯形圖編程設(shè)計在聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC過程控制類型主要有兩種：第一種是順序邏輯控制。脫水系統(tǒng)中要用到大量的調(diào)節(jié)閥、截斷閥、泵機(jī)以及脫水的專用設(shè)備（游離水脫除器、電脫水器），它們通常根據(jù)規(guī)定的時間周期工藝參數(shù)條件及相互之間的狀態(tài)邏輯關(guān)系等進(jìn)行開/閉或開/停控制。第二種是反饋控制。原油脫水工藝與其它工藝過程相似，也需要在一定的溫度、壓力、流量、液位等工藝條件下進(jìn)行，本系統(tǒng)由于實驗室條件限制，無現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備，所以出現(xiàn)指標(biāo)超標(biāo)時，只能進(jìn)行高低限報警，并手動調(diào)節(jié)使其恢復(fù)正常。這兩種控制要求都需要通過控制器中梯形圖編程來實現(xiàn)，因此使用RSLogix5000軟件編寫控制程序，是整個監(jiān)控系統(tǒng)能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。程序流程圖見附錄二。下面是下位機(jī)PLC編程的完整過程。6.3.1創(chuàng)建工程1、點(diǎn)擊打開RSLogix5000編程軟件，然后點(diǎn)擊新建工程。圖6.6打開RSLogix5000編程軟件2、選擇一個PLC控制器類型，包括版本，位置槽數(shù)等配置，在這里選用的PLC控制器為：1756-L61ControlLogix5561Controller，正確選擇控制器的Type（類型）和Revision（版本），控制器的Name（名字）可隨意命名，Slot（槽號）與ChassisType（底盤類型）要與實際的槽號和類型相對應(yīng)，所有這些信息都可在RSLinxClass軟件中獲知.如圖可知對應(yīng)的版本號為：16,設(shè)置完單擊OK，就完成了控制器的添加。圖6.7在RSLogix5000中增加控制器6.3.2配置I/O控制器添加完畢后，需要配置系統(tǒng)的I/O。本設(shè)計配置過程為：1、工程文件創(chuàng)建完成后，點(diǎn)擊"I/OConfiguration"，右鍵單擊“1756Backplane”選則NewModule菜單，彈出SelectModule對話框選擇“1756-CNB/D",雙擊打開。然后根據(jù)RSLinx上顯示的該模塊的屬性對相應(yīng)參數(shù)的配置。圖6.81756-CNB/D模塊參數(shù)設(shè)置對話框2、控制網(wǎng)模塊的搭建完成網(wǎng)橋的配置，接著在"Communication”中選擇“1756-ACNR15/C”，完成適配器的創(chuàng)建組態(tài)。出現(xiàn)下面對話框，選擇"communication”。雙擊“communication”，出現(xiàn)對話框。選擇“1794-ACNR15/C”，根據(jù)RSLinx上顯示該模塊的屬性進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。如圖6.9所示。圖6.91794-ACNR15/C模塊參數(shù)的設(shè)置適配器創(chuàng)建以后，在下面會出現(xiàn)"FlexBus”圖標(biāo)，在其下面要繼續(xù)設(shè)置具體的數(shù)字量輸入輸出模塊1794-OB16/A和模擬量輸入輸出模塊1794-IF2XOF2I/A作為程序中的控制標(biāo)簽(變量及中間量)。圖6.101794-OB16/A模塊參數(shù)的設(shè)置圖6.111794-IF2XOF2I/A模塊參數(shù)的設(shè)置控制網(wǎng)上模塊配置好后，需要選擇和增加控制器所用控制器的數(shù)字和模擬I/O模塊。據(jù)RSLinx上顯示的該模塊配置，本設(shè)計選擇的數(shù)字量I/O模塊名稱為：1756-IB16以及1756-OW16I；模擬量I/O模塊為：1756-IF8以及1756-OF8。所有具體配置如下：圖6.121756-IB16模塊參數(shù)的設(shè)置圖6.131756-OW16I模塊參數(shù)的設(shè)置圖6.141756-IF8模塊參數(shù)的設(shè)置圖6.151756-OF8模塊參數(shù)的設(shè)置配置結(jié)束后在“I/OConfiguration”中將會出現(xiàn)很多模塊。如圖6.16所示。圖6.16I/OConfiguration組態(tài)后畫面建立的I/O模塊要對它的屬性進(jìn)行設(shè)置，如采樣的時間，接收電壓的范圍等主要的參數(shù)。采樣時間要盡量的小，接收電壓范圍要盡量與實際的輸入模擬電壓信號范圍相匹配。這樣才能盡可能讓控制器及時、準(zhǔn)確地控制被控對象。由于該控制網(wǎng)上的遠(yuǎn)程I/O模塊只有兩個模擬量的輸入輸出，而本系統(tǒng)需要監(jiān)控的模擬信號有八個，所以將液位，壓力，流量以及溫度模擬信號傳送至控制器上本地I/O模擬量輸入模塊一1756-IF8，將事故罐液位、凈化油緩沖罐液位反饋的電壓信號傳至控制網(wǎng)上1794-IF2XOF2I/A模擬量輸入模塊。右鍵單擊1794-IF2XOF2I/A模塊，選擇Properties］屬性)。在彈出的ModuleProperties對話框中點(diǎn)擊InputConfiguration,因為本設(shè)計中控制變頻器的模擬輸出信號在5V以內(nèi)，所以選擇0到5V的信號接收范圍。RealTimeSample（采樣時間）設(shè)置為25ms就能滿足要求。同樣方法配置1756-IF8模塊。通過上面的一些步驟，就完成了配置RSLogix5000的參數(shù)、增加了控制器和配置I/O模塊。6.3.3梯形圖程序編寫以上的步驟都是為控制器梯形圖程序的編寫做的準(zhǔn)備工作，接下來就是編寫梯形圖控制程序。根據(jù)設(shè)計的控制方案的要求編寫梯形圖程序，梯形圖程序的掃描順序是從上到下，由左到右。數(shù)據(jù)采集服務(wù)程序主要用到PLC的指令有：傳送指令MOV、定時延時器指令TON，計算指令SUB等指令；傳送指令MOV主要是實現(xiàn)對模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，定時延時器指令TON是用來對高低限報警產(chǎn)生閃爍效果，實現(xiàn)順序關(guān)斷閥門等功能，根據(jù)流程圖進(jìn)行編寫梯形圖程序?？刂瞥绦虻木唧w內(nèi)容見附錄四。6.3.4Tag（標(biāo)簽）可編程控制器中所有對數(shù)據(jù)的操作是通過標(biāo)簽（Tag）來實現(xiàn)的。標(biāo)簽按作用區(qū)域分為控制器標(biāo)簽和程序標(biāo)簽?？刂破鳂?biāo)簽相當(dāng)于全局變量，程序標(biāo)簽相當(dāng)于局部變量。它們都可以用于程序當(dāng)中，當(dāng)控制器標(biāo)簽和程序標(biāo)簽重復(fù)定義時程序中只運(yùn)行程序標(biāo)簽。其按存放數(shù)據(jù)類型不但可分為布爾型、整型、雙整型、實型，而且還包括定時計數(shù)器型特殊數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)采集物理端口分布見附錄三。本設(shè)計的各變量標(biāo)簽如下圖所示：圖6.17監(jiān)控程序的變量標(biāo)簽圖標(biāo)簽可以根據(jù)所需要要求設(shè)置數(shù)據(jù)類型，在本系統(tǒng)中，數(shù)字量設(shè)置為布爾型，模擬量因為要檢測器真實電壓大小，所以設(shè)置為REAL型（真值）。圖6.18自定義數(shù)據(jù)標(biāo)志和物理I/O標(biāo)志6.4控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對于控制網(wǎng)設(shè)備必須使用RSNetWorxforControlNet來預(yù)定網(wǎng)絡(luò)，然后才能激活應(yīng)用程序中配置的I/O設(shè)備。如果更改已預(yù)定的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，還必須重新預(yù)定網(wǎng)絡(luò)。1、選擇1756-CNB/D模塊屬性將會彈出相應(yīng)的對話框，如圖6.19,訪問RSNetWorx選項卡，為新ControlNet網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃文件（.xc）命名，點(diǎn)擊Apply。選擇ViewandedittheControlNetnetwork查看編輯方式來啟動RSNetWorxforControlNet軟件創(chuàng)建預(yù)定網(wǎng)絡(luò)，如圖6.20,點(diǎn)擊百號圖標(biāo)后，RSNetWorxforControlNet軟件會自動運(yùn)行。圖6.19建立網(wǎng)絡(luò)組態(tài)界面6.20網(wǎng)絡(luò)組態(tài)界面RSNetWorxforControlNet軟件運(yùn)行后會進(jìn)入圖6.21。圖6.21網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃界面2、單擊RSNetWorxforControlNet軟件運(yùn)行界面中的二選擇通信途徑選擇“xxx”一“”一“ContorlNet”，單擊“OK”。配置好后顯示界面圖6.22網(wǎng)絡(luò)刷新后界面3、選擇EditsEnable（編輯使能）后將彈出對話框，在對話框中選擇Useofflinedata。圖6.23網(wǎng)絡(luò)編輯后界面單擊OK后，一般會出現(xiàn)模式切換提示框。因為在線網(wǎng)絡(luò)刷新時控制器應(yīng)工作在編程模式，而一般情況下模式選擇旋鈕設(shè)定在遠(yuǎn)程模式下，故需要軟件進(jìn)行切換工作模式，選擇ChangeMode便可實現(xiàn)切換。選擇ChangeMode并經(jīng)過一定時間的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)掃描，RSNetworxforControlNet軟件窗口進(jìn)一步更新為如圖6.23所示的界面。接著保存網(wǎng)絡(luò)配置，單擊圖6.24中的耐圖標(biāo)，軟件提示優(yōu)化并重新寫入預(yù)定網(wǎng)絡(luò)時單擊OK，后經(jīng)一定時間RSNetworxforControlNet軟件窗口將更新。網(wǎng)絡(luò)刷新也完成了，此時模塊上和RSLogix5000軟件里的I/O指示燈停止閃爍保持綠色狀態(tài)。圖6.24保存配置對話框點(diǎn)擊“保存”后，它的“保存”快捷菜單變?yōu)椴豢刹僮鞯臓顟B(tài)了，“編輯使能”的黑色對號也消失了，并且它們的主菜單也有很大區(qū)別。保存后的界面菜單可查詢網(wǎng)絡(luò)模塊的信息，也可雙擊界面中網(wǎng)絡(luò)上模塊的圖標(biāo)來查看模塊信息。只有網(wǎng)絡(luò)正常工作后編程軟件的程序才能下載到控制器中執(zhí)行。配置完畢后，回到RSLogix5000軟件，保存文件。7力控監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計7.1力控簡介本設(shè)計選用的組態(tài)軟件為北京三維力控科技股份有限公司的力控6.1軟件，通過它組建聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)控制組態(tài)畫面，實現(xiàn)對聯(lián)合站原油脫水流程的動態(tài)畫面演示、實時監(jiān)控、動態(tài)模擬、I/0監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集顯示、存儲、查詢、專家報表，又能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行超限報警和實時參數(shù)的趨勢曲線等功能。力控Forcecontrol6.1工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件是北京三維力控科技有限公司根據(jù)當(dāng)前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，總結(jié)多年的開發(fā)、實踐經(jīng)驗和大量的用戶需求而設(shè)計開發(fā)的高端自動化軟件產(chǎn)品，是力控科技全體研發(fā)工程師集體智慧的結(jié)晶，該產(chǎn)品主要定位于國內(nèi)高端HMI/SCADA自動化市場及應(yīng)用，是企業(yè)信息化的有力數(shù)據(jù)處理平臺。力控Forcecontrol6.1產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理性能、容錯能力、界面容器、報表等方面產(chǎn)生了巨大飛躍，力控Forcecontrol6.1在秉承力控6.0成熟分布式應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，功能更強(qiáng)大，主要特點(diǎn)如下：（1）提供在Internet/Intranet上通過IE瀏覽器以"瘦”客戶端方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的解決方案；（2）強(qiáng)大的移動網(wǎng)。有效的流量控制機(jī)制保證了遠(yuǎn)程應(yīng)用中節(jié)省通訊費(fèi)用；（3）完整的網(wǎng)絡(luò)冗余及軟件容錯解決方案；（4）穩(wěn)定的通訊處理；（5）圖形系統(tǒng)主要特點(diǎn)：方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板、可嵌入各種格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的圖片，方便畫面制作，大大降低了組態(tài)開發(fā)的工作量；（6）分布式的結(jié)構(gòu)，使您的系統(tǒng)實時性更好，穩(wěn)定性更高。7.2制作工程畫面進(jìn)入力控的開發(fā)系統(tǒng)后，可以為每個工程建立無線數(shù)目的畫面，在每個畫面上可以組態(tài)相互關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形。這些畫面是由力控開發(fā)系統(tǒng)提供的豐富的圖形對象組成的。開發(fā)系統(tǒng)提供了文本、直線、矩形、圓形矩形、圓形、多邊形等基本圖形對象，同時還提供了增強(qiáng)型按鈕、實時\歷史趨勢曲線、實時\歷史報警、實時\歷史報表等組件。開發(fā)系統(tǒng)還提供了在工程窗口中復(fù)制、刪除、對齊、打成組等編輯操作，提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性等操作工具。力控開發(fā)系統(tǒng)提供的上述多種工具和圖形，方便用戶在組態(tài)工程時建立豐富的圖形界面。新建工程和這個工程中圖形的畫面建立步驟如下：工程管理器用于創(chuàng)建工程、工程管理等用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復(fù)、選擇當(dāng)前工程等。啟動力控的“工程管理器”，按“新增應(yīng)用”按鈕，添加應(yīng)用名，點(diǎn)擊“確定”按鈕。圖7.1新建工程然后再點(diǎn)擊“開發(fā)系統(tǒng)”按鈕，進(jìn)入力控的組態(tài)界面，選擇“文件”一“新建”創(chuàng)建一個“聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)”窗口。圖7.2聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)窗口同法依次建立原油脫水工藝圖、原油脫水參數(shù)報表、原油脫水參數(shù)報警記錄、原油脫水參數(shù)趨勢曲線、聯(lián)合站原油脫水工藝參數(shù)監(jiān)控界面窗口，如下圖7.3。圖7.3創(chuàng)建其他界面窗口打開DRAW的“工具箱”，從中選擇“選擇圖庫”工具，按照原油脫水工藝選擇相應(yīng)的游離水脫除器、電脫水器、加熱爐、事故罐、凈化油緩沖罐、管道以及各傳感器等，并按照規(guī)范正確連接，并設(shè)置相應(yīng)的“按鈕”，完成后的組態(tài)畫面如下圖所示：圖7.4聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)畫面圖7.5原油脫水工藝畫面7.3創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)庫在該系統(tǒng)中，需要創(chuàng)建一個擁有41個數(shù)據(jù)庫點(diǎn)的實時數(shù)據(jù)庫。（1）在Draw導(dǎo)航器中雙擊“實時數(shù)據(jù)庫”項使其展開，在展開項中雙擊“數(shù)據(jù)庫組態(tài)”啟動組態(tài)程序DBMANAGER；（2）啟動DBMANAGER，單擊菜單條中的“點(diǎn)”選項選擇新建或雙擊單元格，出現(xiàn)“請指定區(qū)域、點(diǎn)類型”；（3）對各個數(shù)據(jù)庫點(diǎn)的“點(diǎn)名”等進(jìn)行逐次設(shè)置。數(shù)據(jù)庫部分內(nèi)容（模擬量實時數(shù)據(jù)庫）如下圖：圖7.6模擬量實時數(shù)據(jù)庫7.4用OPC建立力控與羅克韋爾的通信建立實時數(shù)據(jù)庫后，需要利用opc建立力控和羅克韋爾的通信，建立連接后，羅克韋爾里的數(shù)據(jù)就可以和力控進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)實時監(jiān)控。下面以變量P用OPC實現(xiàn)力控與Rockwell之間通信為例來進(jìn)行說明。打開RSlogixClassicGateway，在菜單欄中選中DDE/OPC項中的DDE/OPCTopicConfiguration，如下圖所示。圖7.7DDE/OPCTopicConfiguration在右側(cè)欄目中選中系統(tǒng)以太網(wǎng)中相應(yīng)的IP地址中的控制器。如下圖所示。圖7.8選擇對應(yīng)控制器再點(diǎn)擊Apply（應(yīng)用）和Done（完成）。至此，就完成了用OPC實現(xiàn)力控與Rockwell之間通信在Rockwell上的工作。打開力控，在“I/O設(shè)備組態(tài)”中選擇“OPC”下的“OPCCLINT3.6”。出現(xiàn)如下圖所示畫面。圖7.9OPC選項圖7.10OPC配置（一）點(diǎn)擊“下一步”后的相關(guān)畫面如下圖。圖7.11OPC配置（二）服務(wù)器名選擇“RSLinxRemoteOPCSever"，其他項采用默認(rèn)設(shè)置。點(diǎn)擊“完成”后，出現(xiàn)的畫面如下圖所示。圖7.12OPC配置（三）在力控的“數(shù)據(jù)庫組態(tài)”中雙擊一空白框出現(xiàn)如下圖所示窗口。圖6.13用OPC連接力控變量（一）選擇模擬I/O點(diǎn)，并把變量名設(shè)為P,而后在“數(shù)據(jù)連接”中點(diǎn)擊“增加”如下圖所示。圖6.14用OPC連接力控變量（二）在OPC預(yù)覽的左半邊欄目中找到要進(jìn)行OPC通信的變量P,即“Online”下的ACN:2:I.Ch0InputData項。如下圖所示。圖6.15用OPC連接力控變量（三）選中后點(diǎn)擊“確定”按鈕后，即完成對變量P在力控和Rockwell之間的通信的建立。對于其他變量，采用相同的方法建立即可。7.5建立動畫連接以上步驟完成后，需要建立動畫連接，才能實現(xiàn)監(jiān)控畫面的動態(tài)運(yùn)行。在此，一調(diào)節(jié)閥為例，在調(diào)節(jié)閥門上雙擊，彈出圖7.16所示對話框，填入表達(dá)式，并設(shè)置兩種顏色。此時當(dāng)表達(dá)式為假即閥門為關(guān)閉狀態(tài)，呈現(xiàn)關(guān)閉時的顏色。反之，為打開時的顏色。圖7.16閥門對話框同法，其它的管道、傳感器等也建立動畫連接，至此，力控的監(jiān)控畫面就能與羅克韋爾采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步變化了。7.6創(chuàng)建報警、專家報表、趨勢曲線實時報警界面，能夠?qū)υO(shè)定參數(shù)進(jìn)行實時高，低報警，并具有聲音提示，能夠讓操作人員能夠及時了解到異常情況地發(fā)生時，及時處理緊急問題，以防安全事故的發(fā)生。所有報警點(diǎn)配置如下表：表7-1報警點(diǎn)配置表報警點(diǎn)高限報警低限報警游離水脫除器油水界面高度3.5m2.5m游離水脫除器油出口壓力0.4MPa0.2MPa加熱爐油出口溫度6050電脫水器油水界面高度3.2m2.3m電脫水器油出口壓力0.41MPa0.21MPa外輸原油流量85m3/h80m3/h制作報警畫面，點(diǎn)擊“工具箱”選擇“常用組件”中的“多功能報警”選項，如下圖示。圖7.17報警窗口圖7.18為專家報表界面，它包括日報表、班報表、周報表、月報表等，能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)查詢和歷史數(shù)據(jù)查詢，同時還能提供打印，導(dǎo)出報表等功能。專家報表如下圖所示。圖7.18專家報表界面圖7.19為實時趨勢曲線，對油出口溫度、外輸原油流量設(shè)置了實時趨勢顯示。該圖能夠記錄一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)變化趨勢，并且以曲線的形式描畫出來數(shù)據(jù)的動態(tài)變化，讓操作人員能夠及時預(yù)測數(shù)據(jù)變化的走向，也為工程師改善設(shè)計提供了數(shù)據(jù)的依據(jù)。圖7.19實時趨勢曲線8系統(tǒng)連線調(diào)試及運(yùn)行8.1系統(tǒng)硬件連線在完成羅克韋爾自動控制系統(tǒng)的梯形圖程序編寫、力控的監(jiān)控畫面制作、力控相應(yīng)數(shù)據(jù)庫建立、力控與羅克韋爾系統(tǒng)的opc通信和動畫連接后，現(xiàn)在進(jìn)入到該模擬仿真系統(tǒng)的硬件連線。由于此次實驗需要采集6個模擬量和輸出21個開關(guān)量，其中開關(guān)量中高低限報警需要兩個數(shù)字量通道才能實現(xiàn)，故計劃使用羅克韋爾自動控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程FlexI/O里的兩個電壓模擬量采集通道，遠(yuǎn)程FlexI/O里的13個數(shù)字量輸出通道，本地I/O的1756IF8/A模擬量輸入模塊里的4個電壓模擬量采集通道，1756-OW16I模塊數(shù)字量輸出的13個數(shù)字量輸出通道。在設(shè)計的電路板上有兩個綠燈，六個紅燈，并且綠燈依次編號為1到2號。其中，一號燈為總截止閥正常運(yùn)行顯示燈，二號燈為截止閥狀態(tài)顯示燈。紅色燈分別為游離水脫除器油水界面高度、油出口壓力、加熱爐油出口溫度、電脫水器油水界面高度、油出口壓力及外輸原油流量報警顯示燈。在1756-OW16I模塊數(shù)字量輸出的13個數(shù)字量輸出通道與工藝流程上的閥門、泵工作狀態(tài)等對應(yīng)關(guān)系如圖8.1所示。圖8.11756-OW16I模塊輸出通道分配圖此外，在該電路板上還有六個可調(diào)電阻，從右至左其所采集的模擬量依次為：一號電阻為油水界面高度，二號電阻為油出口壓力，三號電阻為加熱爐油出口溫度，四號電阻外輸原油流量，五號電阻為事故罐液位，六號電阻為凈化油緩沖罐液位。明確所選擇的模塊型號和通道后，對硬件系統(tǒng)的連線圖如下圖8.2、圖8.3和圖8.4所示。圖8.2控制網(wǎng)上模擬量輸入通道接線圖圖8.3FlexI/O上的連線圖圖8.4電路板上連線圖系統(tǒng)硬件連接完成后的總體情況，如下圖8.5所示圖8.5系統(tǒng)總體圖8.2系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行系統(tǒng)硬件連接完成后，再次檢查電路連線，確定無誤后，選擇控制器下載預(yù)先編好的程序到PLC中，運(yùn)行PLC，觀察采集數(shù)據(jù)變化情況，數(shù)據(jù)采集正常后，運(yùn)行三維力控軟件，檢查監(jiān)控系統(tǒng)與采集的數(shù)據(jù)是否同步，調(diào)