運(yùn)用CS3000系統(tǒng)順控SFC模塊將儲(chǔ)罐液位測(cè)量值換算成罐出口流量值

黃軍政，石輝峰，蘭 師，王 皓

（新疆石油獨(dú)山子石化分公司 信息網(wǎng)絡(luò)公司 乙烯儀表車間，新疆維吾爾自治區(qū) 克拉瑪依 833600）

0 引言

隨著儀表測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)甚至人工智能技術(shù)的持續(xù)迅猛發(fā)展，工藝人員也隨之不斷地向儀表人員提出了許多更加貼近實(shí)際生產(chǎn)、更加靈活、更有難度的控制需求。儀表先進(jìn)控制技術(shù)因此得以廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)實(shí)踐中，使得儀表人員能夠充分滿足工藝生產(chǎn)的特殊和非常規(guī)的控制要求。橫河CENTUM VP 系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)儀表非常規(guī)控制方案方面就有著廣闊的應(yīng)用空間和巨大潛力。其中，有許多常用的模塊包括：CALC 模塊、SFCSW 模塊、LC64模塊、ST16 模塊常常發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文主要介紹SFCSW 模塊的相關(guān)應(yīng)用。

1 液位換算成流量問題的提出

新疆獨(dú)山子300 萬噸國儲(chǔ)罐區(qū)是國家重點(diǎn)戰(zhàn)略儲(chǔ)備罐區(qū)，工藝出于計(jì)量的需要對(duì)罐內(nèi)原油的庫存一直重點(diǎn)關(guān)注。由于國儲(chǔ)儲(chǔ)罐容積巨大，再加上液位測(cè)量?jī)x表本身的測(cè)量誤差，使得液位瞬時(shí)值并不能及時(shí)、準(zhǔn)確反映出罐內(nèi)油料庫存量。為了對(duì)儲(chǔ)油庫存量實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，工藝人員向儀表提出在不增加流量測(cè)量?jī)x表的情況下，根據(jù)液位值換算出原油瞬時(shí)流出/流入量的要求。工藝技術(shù)人員根據(jù)儲(chǔ)罐的相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算給出了具體實(shí)施方案即：每2min 讀一次液位值，再用后一次的液位值減去前一次的液位值得出差值，定義流量值就是差值絕對(duì)值的0.112 倍，并且要求在DCS 畫面顯示原油瞬時(shí)流量值，具體對(duì)6 個(gè)儲(chǔ)罐所對(duì)應(yīng)的6 臺(tái)液位儀表完成以上操作。

2 解決方案解析

儀表人員根據(jù)工藝提出的實(shí)施方案，確定了通過CS 3000 系統(tǒng)完成液位測(cè)量值的采集、運(yùn)算、流量值輸出、流量值顯示功能的總體方案。經(jīng)過對(duì)常用的DCS 控制模塊進(jìn)行全面對(duì)比和綜合考慮，儀表人員決定利用SFCSW 模塊的編程功能和組態(tài)功能完成液位數(shù)據(jù)按規(guī)定時(shí)間間隔進(jìn)行采集，并換算成流量值；使用PVI 模塊定義6 個(gè)儲(chǔ)罐相應(yīng)的流量軟表；再通過畫面鏈接功能完成流量值的顯示。

2.1 數(shù)據(jù)采集、處理方案介紹

首先，重點(diǎn)介紹利用SFCSW 模塊實(shí)現(xiàn)液位數(shù)據(jù)采集并換算成流量的思路。

以6 塊儀表中的第一塊表00608LI209 為例，說明如下：

1）為液位00608LI209 指定別名：LI209。

2）將以秒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器TM002 的上限值定為120。

3）將LI209.PV 賦予變量%.A3。

4）當(dāng)TM002.BSTS 等于“CTUP”，即TM002 計(jì)時(shí)器運(yùn)行120s（2min），而且i ＜3 時(shí)，將此時(shí)的LI209.PV 賦予一維數(shù)組%.A[i]。

5）將剛讀到的LI209.PV（即%.A[i]）與2min 之前讀到的值（即%.A[i-1]）相減，并將差值賦予變量%.A2。

圖1 SEBOL程序框圖Fig.1 SEBOL Program block diagram

6）將%.A2 的絕對(duì)值×0.112 的積賦予%.A4。

7）將本次讀到的LI209.PV 賦予%.A3（即將上次讀到的液位值覆蓋），然后將i+1 賦予i。

8）進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

按以上思路對(duì)6 塊液位計(jì)進(jìn)行相同處理。

圖1 是為了完成以上方案的SEBOL 程序框圖。

2.2 SFCSW模塊介紹

在介紹SFCSW 組態(tài)方案之前，首先介紹一下SFCSW模塊。它是順序控制模塊SFC 的一種，SFC 模塊是定義順控控制動(dòng)作的圖解性程序設(shè)計(jì)語言。包括三位置開關(guān)型-SFCSW、按鈕型-SFCPB、模擬型-SFCAS 3 種類型。SFC 模塊是FCS（DCS 現(xiàn)場(chǎng)控制站）的控制功能之一。它在規(guī)模稍微大一點(diǎn)的順控控制、設(shè)備控制中使用，能夠使工程進(jìn)程管理變得更為容易。

圖2 編程代碼(1)Fig.2 Programming code(1)

SFC 模塊使用步、移動(dòng)、連接線3 個(gè)要素記述程序內(nèi)容。而SFC 模塊的每一個(gè)“步”中，可由SEBOL/順控表/邏輯圖編寫程序，完成各種功能。

2.3 SFCSW組態(tài)方案介紹

為了實(shí)現(xiàn)以上確定的數(shù)據(jù)采集和處理方案，具體實(shí)施時(shí)，首先在CENTUM VP 系統(tǒng)中按路徑：SYSTEM VIEW--PROJECT--FCS--FUNCTION BLOCK 到達(dá)并打開CONTROL DRAWING 窗口，在窗口中建立一SFCSW 模塊；然后，在SFCSW 模塊的變量定義窗口（data item definition）中定義在程序編輯中使用的A2 ～F2、A3 ～F3、A4 ～F4這3 組變量和A1[i]～F1[i]這6 個(gè)一維數(shù)組（其中i 為1 ～3 的整數(shù)）；最后，在SFCSW 模塊的SFC 編輯窗口（Edit SFC）中寫入編好的SEBOL 程序。

2.4 問題的具體解決

按圖1 框圖中的思路編寫程序，下裝運(yùn)行。程序內(nèi)部循環(huán)運(yùn)算，每隔2min 就產(chǎn)生新的差值，經(jīng)過換算后產(chǎn)生瞬時(shí)流量值：%.A4、%.B4、%.C4、%.D4、%.E4、%.F4，它們依次表示6 塊液位計(jì)換算出來的流量值。

這里需要介紹一下程序中使用的ALIAS 命令，在SEBOL 程序中參與邏輯運(yùn)算的位號(hào)必須是由ALIAS 命令將實(shí)際位號(hào)變更后的別名。在本文中以00608LI209 為例，只有將位號(hào)通過：“block PVI LI209 ALIAS 00608LI209”語句改為別名：LI209，才能參與邏輯運(yùn)算。

圖2、圖3 是編程代碼。

圖3 編程代碼 (2)Fig.3 Programming code (2)

為了將SFCSW 模塊程序換算出的瞬時(shí)流量值引出并顯示，再分別定義6 個(gè)PVI 模塊，模塊名分別為SV209SV210SV211SV212SV213SV214。按著設(shè)計(jì)好的工程單位和量程組好每一塊表。然后按組態(tài)方案組態(tài)下裝，使得由00608LI209.PV 換算出的瞬時(shí)流量值為SV209.PV......以此類推由00608LI214.PV 換算出的瞬時(shí)流量值為SV214.PV。

最后，在相應(yīng)DCS 畫面上做鏈接，使得當(dāng)工藝操作人員要查看任何一個(gè)罐的瞬時(shí)流量值時(shí)，點(diǎn)擊相應(yīng)圖標(biāo)即可調(diào)出對(duì)應(yīng)面板。為了清楚起見，可在面板上增加相應(yīng)注釋。如有需要還可增加相應(yīng)趨勢(shì)、報(bào)警等。

3 關(guān)于程序使用的幾個(gè)說明

首先，運(yùn)行SFCSW 模塊，在下裝完畢后需將模塊投用起來。以本文中為例就是將YSK2 模塊面板打到“RUN”。但是在修改程序后，重新下裝時(shí)，必須將模塊程序打到“STOP”狀態(tài)，否則不能下裝。

其次，根據(jù)工藝提供的方案：每2min 讀1 次液位值，因此TM002.PH 設(shè)為120。因?yàn)镈CS 系統(tǒng)的掃描周期為1s，即每秒鐘讀取1 次液位值，但是程序只取第1s 和第120s的液位值做差，然后求絕對(duì)值。因此，編寫了以上代碼。假如工藝要求每1min 讀取1 次液位值，只需將TM002.PH設(shè)為60，然后下裝投用即可。

另外，必須將TM002 模塊投入“自動(dòng)”模式。

4 關(guān)于流量軟表使用的說明

按本文方法產(chǎn)生的流量軟表在DCS 畫面上顯示的是一個(gè)絕對(duì)值，在此提供一個(gè)基本判斷依據(jù)：即觀察液位的變化趨勢(shì)，如果液位上升，則計(jì)算出的流量值為流入量；如果液位下降，則計(jì)算出的流量值為流出量。

其次，每個(gè)油罐都會(huì)有流入管線和流出管線，因此這個(gè)計(jì)算出的流量值實(shí)際表示的就是原油流入以及流出的綜合瞬時(shí)效果。它是一塊只在計(jì)算機(jī)上顯示的流量表，因此也不需要考慮安裝位置，只是直接地顯示了此時(shí)此刻油罐的進(jìn)油量或者出油量。

5 結(jié)束語

橫河CS 3000 系統(tǒng)的SFCSW 模塊在先進(jìn)控制、超馳控制、裝置平穩(wěn)率計(jì)算等許多方面都有廣泛應(yīng)用。筆者應(yīng)用SFCSW 模塊在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)比較、數(shù)值換算方面，已經(jīng)做了一些有益的嘗試。本文介紹了數(shù)值換算一例，希望對(duì)大家有一定的啟發(fā)作用。