計(jì)量?jī)x表實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

【摘 要】對(duì)煉油化工企業(yè)計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。利用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，對(duì)計(jì)量器具的相對(duì)準(zhǔn)確性和誤差進(jìn)行記錄，并進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到檢測(cè)計(jì)量器具使用狀態(tài)，評(píng)估計(jì)量系統(tǒng)的誤差產(chǎn)生。

【關(guān)鍵詞】煉油化工；計(jì)量；網(wǎng)絡(luò)

一、系統(tǒng)概述

某國(guó)有大型煉油化工企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)主要包括：成品油出廠計(jì)量數(shù)據(jù)、烴類(lèi)出廠數(shù)據(jù)（流量、密度、溫度、累計(jì)量、液位、溫度等）、裝置物料計(jì)量數(shù)據(jù)等。煉化公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)比較完善，對(duì)已接入原系統(tǒng)的計(jì)量?jī)x表，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，對(duì)沒(méi)有接入原系統(tǒng)的計(jì)量?jī)x表，則需要通過(guò)數(shù)據(jù)采集或?qū)⒂?jì)量?jī)x表信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換接口上網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

目前在公司內(nèi)沒(méi)有接入原系統(tǒng)的計(jì)量裝置大都是將一次儀表信號(hào)通過(guò)電纜集中到安裝在各部門(mén)控制室內(nèi)的二次儀表，再由人工定時(shí)讀取二次儀表的計(jì)量數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。對(duì)于這些儀表裝置的計(jì)量統(tǒng)計(jì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易造成人為數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

對(duì)于已接入原系統(tǒng)的計(jì)量?jī)x表，雖然通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以讀到這些數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)分布在網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)部分，數(shù)據(jù)的查閱、統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、核查也比較不方便。因此，為了提高計(jì)量數(shù)據(jù)監(jiān)管工作質(zhì)量和效率，利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、RS485通訊總線/工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及Internet/intranet技術(shù)建立的計(jì)量?jī)x表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，具有重要意義。

整個(gè)計(jì)量?jī)x表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)由變送器、二次計(jì)量?jī)x表、RS485總線、FCS控制站、Citect操作站、MIS以太網(wǎng)和PI、ERP等管理網(wǎng)絡(luò)組成。由變送器將現(xiàn)場(chǎng)的油品等物料的流量、壓力、溫度等信號(hào)送至二次計(jì)量?jī)x表，通過(guò)RS485接口將信號(hào)通過(guò)總線送到控制站，同時(shí)控制站又接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過(guò)MIS以太網(wǎng)與企業(yè)PI、ERP網(wǎng)聯(lián)成一體，將此數(shù)據(jù)供各客戶端共享，且可以通過(guò)WEB網(wǎng)頁(yè)對(duì)外遠(yuǎn)程發(fā)布。

二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1.BnR PCC為主控制單元的FCS

隨著計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化作為一種趨勢(shì)正在迅速地覆蓋工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)層次?？刂苾x表逐漸地由模擬化向數(shù)字化、智能化，以及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展?，F(xiàn)代過(guò)程控制系統(tǒng)也由分散控制系統(tǒng)（DCS）向現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)過(guò)渡。

DCS（Distributed Control System）是目前工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域里應(yīng)用很成熟的一類(lèi)控制系統(tǒng)，具有完善的控制能力，但是DCS是一個(gè)封閉獨(dú)立的系統(tǒng)，與其它系統(tǒng)或智能設(shè)備連接較為復(fù)雜。隨著控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，DCS的開(kāi)放性成為其發(fā)展的最大瓶頸。

因此，以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)為基礎(chǔ)，以可編程工業(yè)計(jì)算機(jī)控制器(Programmable industrial Computer Controller簡(jiǎn)稱(chēng)PCC)為處理核心，以數(shù)字通信為變送方式的新一代過(guò)程控制系統(tǒng)——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System，F(xiàn)CS）應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專(zhuān)用的CPU置入傳統(tǒng)的測(cè)控儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和通信能力；采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯(lián)系的紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)測(cè)控儀表連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開(kāi)、規(guī)范的通信協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表與PCC之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成多種適應(yīng)實(shí)際需要的控制系統(tǒng)；FCS擁有很多的優(yōu)點(diǎn)，其中最為突出的就是系統(tǒng)具有很好的開(kāi)放性。一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)可以與世界上任何地方遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其他設(shè)備和系統(tǒng)連接，不同廠家的設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)信息交換。因此，我們可以說(shuō)FCS是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全數(shù)字化、實(shí)時(shí)、雙向、多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)。

因?yàn)樵谄髽I(yè)的計(jì)量?jī)x表設(shè)備種類(lèi)眾多、系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)開(kāi)放性、互聯(lián)性的要求較高。所以在我們?cè)谟?jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的控制層使用BnR PCC為主控制單元的FCS。

2.Citect HMI控制軟件

Citect是澳大利亞西雅特公司開(kāi)發(fā)的工控軟件。Citect最大的特點(diǎn)是All in One（全集成），每一套Citect都擁有完整的通訊功能、OPC鏈路、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、報(bào)警、趨勢(shì)、報(bào)表等功能。

具體特點(diǎn)：

1）人機(jī)界面直觀、美觀、易操作。可以以方框圖或位置圖表示儀表分布情況，有系統(tǒng)總貌、分貌圖。儀表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，內(nèi)部設(shè)定參數(shù)及主要特征（管徑、介質(zhì)、流向、供受關(guān)系等）調(diào)出快捷，查詢方便。

2）具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)（包括流量、壓力、溫度、密度等）、流程圖、趨勢(shì)圖、棒圖、峰值圖、歷史曲線圖、多媒體聲音報(bào)警、平衡數(shù)據(jù)分析，打開(kāi)容易，相互切換方便。

3）每臺(tái)工作站均可以查看其它工作站的所有信息，即所有采集數(shù)據(jù)、信息共享?？梢栽O(shè)置用戶權(quán)限，一般操作人員為只讀，管理員為完全控制。

4）能夠做到累積量、瞬時(shí)量實(shí)時(shí)平衡計(jì)算功能?？蓪?shí)現(xiàn)計(jì)量表總量、差量、單臺(tái)表百分比、差量百分比、平衡系數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示以及歷史曲線記錄。

5）可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表自動(dòng)生成，定時(shí)輸出。也可生成任意時(shí)間段的報(bào)表（包括儀表讀數(shù)，累積量）。

6）可賦予權(quán)限進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)儀表的運(yùn)行。

7）可以在不退出運(yùn)行狀態(tài)的前提下進(jìn)行修改，使系統(tǒng)在不停機(jī)的情況下進(jìn)行升級(jí)，從而把系統(tǒng)維護(hù)對(duì)生產(chǎn)的影響降到最小。

8）可以使用Cicode（高級(jí)語(yǔ)言功能）和VBA編程方式來(lái)完成復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度，新的語(yǔ)言功能和編程方式使得完成復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度功能更為簡(jiǎn)單。這是隨著企業(yè)自動(dòng)化水平提高操作站所應(yīng)具備的功能。

9）支持Web網(wǎng)頁(yè)發(fā)布功能，可以將系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、流程畫(huà)面、報(bào)表等以Web的形式在internet/intranet發(fā)布，使數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)完全共享。

10）具有開(kāi)放的串口、對(duì)OPC的支持、ODBC的數(shù)據(jù)庫(kù)鏈路方式：這些的功能讓Citect成為一個(gè)開(kāi)放的、可重用的人機(jī)界面系統(tǒng)，數(shù)據(jù)共享更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)升級(jí)更加方便。

3.安全、可重用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)存放了計(jì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)所有的歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開(kāi)放性、安全性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和維護(hù)工作的強(qiáng)度。系統(tǒng)中采用了基于Windows 2003 Server的Oracle 9i數(shù)據(jù)庫(kù)。Oracle是世界最大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件的生產(chǎn)商，它強(qiáng)大的數(shù)據(jù)功能和安全性、易維護(hù)性等諸多特性得到了廣泛的認(rèn)可。多種連接方式使其本身的數(shù)據(jù)鏈路靈活方便，并使整個(gè)系統(tǒng)能更加簡(jiǎn)單地進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。在Oracle中存在的多種安全策略有效地管理由企業(yè)主干網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，從而杜絕對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的有害操作。

三、系統(tǒng)功能介紹

1.數(shù)據(jù)采集記錄功能

本系統(tǒng)采集了廠內(nèi)500余臺(tái)計(jì)量?jī)x表，近千個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)通過(guò)趨勢(shì)圖的形式記錄下來(lái)。操作人員可以通過(guò)本系統(tǒng)，方便的查找出當(dāng)前想要知道的計(jì)量?jī)x表的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)，通過(guò)趨勢(shì)圖還可以查出半年以內(nèi)任何一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)趨勢(shì)圖，還可以更加直觀的了解到在某個(gè)時(shí)間段里數(shù)據(jù)的變化情況，從而對(duì)操作人員判斷儀表狀態(tài)提供一個(gè)可靠的平臺(tái)。

2.算量功能

算量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中我公司采用國(guó)標(biāo)、美標(biāo)的十余種算法，最終的運(yùn)算誤差控制在0.001噸以內(nèi)，得到商檢的認(rèn)可。操作人員可以通過(guò)算量界面，對(duì)儲(chǔ)運(yùn)部及倉(cāng)儲(chǔ)公司156個(gè)計(jì)量罐，10余種介質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。在交接過(guò)程中如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)誤差，操作人員可以通過(guò)本系統(tǒng)，算出相關(guān)計(jì)量罐的收付量，從而達(dá)到減小誤差的目的。另外，本系統(tǒng)還可以每十分鐘進(jìn)行一次自動(dòng)算量，其結(jié)果提供給比對(duì)模塊，進(jìn)行貿(mào)易交接過(guò)程中的收付量跟蹤比對(duì)。

3.貿(mào)易交接比對(duì)功能

此功能也是本系統(tǒng)核心亮點(diǎn)，它能夠在數(shù)據(jù)采集和算量功能的基礎(chǔ)之上，自動(dòng)找出正在付量的流量計(jì)以及相關(guān)的計(jì)量罐，建立關(guān)系，并將其各自付量過(guò)程中的瞬時(shí)量，累積量進(jìn)行實(shí)時(shí)的比對(duì)，并在一張趨勢(shì)圖里面生成兩條曲線，記錄整個(gè)貿(mào)易交接過(guò)程。通過(guò)此功能，操作員可以對(duì)貿(mào)易交接過(guò)程有一個(gè)總的掌握，在貿(mào)易交接中為操作人員提供一個(gè)很好的平臺(tái)，在發(fā)生貿(mào)易糾紛時(shí)能夠掌握第一手資料。此外內(nèi)部固定關(guān)系流量計(jì)也可以通過(guò)此功能，對(duì)部與部之間的交接過(guò)程進(jìn)行跟蹤比對(duì)。

4.報(bào)警提示功能

本系統(tǒng)的報(bào)警提示功能包括流量計(jì)起停提示，在比對(duì)過(guò)程中如果出現(xiàn)誤差過(guò)大的情況系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，此外在比對(duì)過(guò)程中，如果系統(tǒng)不能找出流量計(jì)與相關(guān)罐的關(guān)系時(shí)也會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒并幫助操作人員做出相應(yīng)的動(dòng)作。

5.歷史數(shù)據(jù)查詢功能

本系統(tǒng)將計(jì)量罐的付量數(shù)據(jù)，流量計(jì)的付量數(shù)據(jù)，貿(mào)易交接比對(duì)結(jié)果，二部地磅，儲(chǔ)運(yùn)部軌道衡數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。操作人員可以通過(guò)歷史數(shù)據(jù)查詢工具，多條件的方便的查出以上各種數(shù)據(jù)的歷史記錄，對(duì)操作人員處理以前的貿(mào)易交接問(wèn)題提供歷史依據(jù)。

6.報(bào)表功能

此功能基于歷史數(shù)據(jù)查詢功能之上，可以將已經(jīng)查詢出的歷史數(shù)據(jù)通過(guò)Excel表格的形式輸出，生成報(bào)表。

7.其他

本系統(tǒng)還有趨勢(shì)圖打印功能，在自動(dòng)選擇貿(mào)易交接流量計(jì)和罐關(guān)系失敗的時(shí)候還提供人工選罐的功能等。

通過(guò)以上功能，計(jì)量?jī)x表實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)為操作人員查詢數(shù)據(jù)，判斷故障，掌握過(guò)程，提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1]石油和液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算（靜態(tài)計(jì)量）， 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2005年5月.

[2]GB/T 1885-1998 石油計(jì)量表文本數(shù)據(jù)庫(kù)