基于國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站自動化控制中的應用研究

呂維臣

（青島越洋工程咨詢有限公司伊拉克米桑油田項目部，山東 青島 266071）

基于國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站自動化控制中的應用研究

呂維臣

（青島越洋工程咨詢有限公司伊拉克米桑油田項目部，山東 青島 266071）

近年來，我國原油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，且為推動國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了較大貢獻。作為原油化工生產(chǎn)管理工作的重要組成部分，原油處理站的自動化控制工作不僅關系著原油生產(chǎn)和管理效率，而且對于原油產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展也具有重要影響?；诖耍疚囊試a(chǎn)ECS700 DCS系統(tǒng)作為主要研究對象，通過對DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與聯(lián)合站站控系統(tǒng)參數(shù)進行分析，進而對該系統(tǒng)架構(gòu)及其在原油處理站自動化控制中的應用展開了深入研究。

國產(chǎn)DCS系統(tǒng)；原有處理站；自動化控制

0 前言

原油化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴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化和智能化需求，而近年來國內(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化控制的實現(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)的基礎上，加強對國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站中的應用已成為當前原油化工企業(yè)需要著重開展的關鍵工作。

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)場層、控制層和管理層三層控制結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成，進而實現(xiàn)對原油處理站的實時監(jiān)控與管理。原油處理站自動化控制的實現(xiàn)實際上就是使中控操作人員能夠在第一時間對處理站相關設備的溫度、壓力以及流量與液位等予以全面了解，同時，通過獲取機械泵門閥啟閉及運行狀態(tài)，并隨時注意是否有遠程停泵報警發(fā)生，進而根據(jù)處理站作業(yè)的實際情況通過對中央控制室的計算機進行相應操作，實現(xiàn)對各類設備參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制［1］。

2 國產(chǎn)ECS700 DCS站控系統(tǒng)架構(gòu)

（1）系統(tǒng)組成架構(gòu)。以浙江中控技術有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ECS700 DCS系統(tǒng)為例，對其在原油處理站自動控制中的應用予以分析。對該DCS系統(tǒng)進行分析可知，其主要由控制節(jié)點、操作節(jié)點和系統(tǒng)網(wǎng)絡共同構(gòu)成，其中，控制節(jié)點主要包括了與異構(gòu)系統(tǒng)相連的控制站和過程控制網(wǎng)中的通信接口，操作節(jié)點則主要以操作員站、數(shù)據(jù)服務器以及組態(tài)服務器和工程師站為主，系統(tǒng)網(wǎng)絡則由I/O總線以及過程信息網(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計結(jié)構(gòu)，不同模塊間的能夠根據(jù)實際需要進行組合與擴展，且各部件均支持冗余，即在某一部件發(fā)生故障時，系統(tǒng)仍然能夠正常運行。以配置4個工控機柜的原油處理站為例，其中，兩個工控機柜為PCS過程控制系統(tǒng)，主要負責對原油處理時各類參數(shù)的監(jiān)控；另外兩個為火氣系統(tǒng)，負責對原油生產(chǎn)過程中的各類安全隱患進行監(jiān)控，并在發(fā)現(xiàn)相關隱患的第一時間內(nèi)發(fā)出警報。兩系統(tǒng)在硬件方面彼此獨立，但通過交換機的作用能夠較好地實現(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交換機等相關模塊共同構(gòu)成。

（3）系統(tǒng)軟件構(gòu)成。在軟件方面，該系統(tǒng)在管理層，即工控計算機中安裝了visual Field相關的配套軟件，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)軟件主要負責搭建系統(tǒng)的硬件框架并構(gòu)建網(wǎng)絡組態(tài)；組態(tài)管理軟件則在工程師站和組態(tài)服務器進行聯(lián)機的基礎上，實現(xiàn)各控制站的組點、程序編寫等具體組態(tài)工作；監(jiān)控軟件則主要用于對實時數(shù)據(jù)庫啟閉狀態(tài)的控制，同時，將從原油處理站方面采集到的完整監(jiān)控畫面和相關參數(shù)顯示在管理層的工控計算機上面，實現(xiàn)對原油處理站的實時監(jiān)控［2］。

3 國產(chǎn)ECS700 DCS站控系統(tǒng)在原油處理站中的具體應用

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

對大型原油處理站進行分析可知，其站內(nèi)各個管線中均配置了溫度、流量以及壓力等參數(shù)的現(xiàn)場一次表，由此輸出的標準電流信號在4-20mΑ的工況量程顯示于上位機中，而對于站分離器和緩沖罐等站內(nèi)生產(chǎn)的相關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)的氣動調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)液位的閉環(huán)PID控制，液位上升時，閥門開度增加，液位下降時，閥門開度下降，故可通過控制閥門來實現(xiàn)對液位的精準控制。需要說明的是，上述一系列原油處理站的控制工作均是以DCS系統(tǒng)I/O模塊對各數(shù)字信號與電流信號的連續(xù)接收與發(fā)送完成的，通過實現(xiàn)基于DCS系統(tǒng)的自動化控制，在有效節(jié)約了人工成本的同時，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

對原油處理站進行分析可知，其處理的物料為原油以及原油處理相關的其他物料，因此，原油處理站在運行過程中已存在易燃易爆等安全隱患，故在生產(chǎn)過程中，應特別重視安全防范。DCS系統(tǒng)還能以強大的軟件編程功能為依托，在管理層的計算機方面添加了軟連鎖，只需通過電腦操作便能夠?qū)崿F(xiàn)對處理站中火焰粒子濃度的檢測，同時，控制氣動蝶閥遠開和消防泵遠啟，確保站內(nèi)全部機泵都能夠?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，通過對DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原油處理站站內(nèi)控制參數(shù)進說明，進而對該系統(tǒng)的整體架構(gòu)以及軟、硬件的構(gòu)成予以詳細闡述和分析，在此基礎上，對這一國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站自動化控制中的應用做出了系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在原油處理站中的應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行安全，未來，還需進一步加強對國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的研究及其在原油處理站中的應用，為促進原油處理站自動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。

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

［2］王靖.國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在能源管控中心建設中的通訊接口設計［J］.電腦知識與技術，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。