汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)用研究

民權(quán)縣職業(yè)技術(shù)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(jì)效益的關(guān)注。汽油的調(diào)和方式逐漸是人們關(guān)注的熱點，為了汽油在線調(diào)和工作的高效進(jìn)行，主要對汽油在線調(diào)和系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究，以實現(xiàn)解決調(diào)度人員的繁瑣工作及汽油在線調(diào)和的最優(yōu)化。

1 汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)產(chǎn)生的背景

傳統(tǒng)的汽油調(diào)和方式主要是以罐調(diào)為主，其調(diào)和的方法是工人進(jìn)行計算汽油調(diào)和各組分并進(jìn)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(chǎn)存在過剩問題，進(jìn)而影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并且在當(dāng)下隨著人們物質(zhì)生活的提高、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們對汽油的質(zhì)量品質(zhì)與需求量的要求也是在不斷的增加，所以傳統(tǒng)汽油的調(diào)和方法已不再適應(yīng)人們的需求。本文提出的汽油在線優(yōu)化調(diào)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(diào)和的經(jīng)濟(jì)性與實用性。

2 汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)流程分析

汽油的自動調(diào)和是通過對調(diào)和規(guī)律的深入研究建立起來的調(diào)和模型，并借助自動化及在線測量技術(shù)實現(xiàn)的汽油自動調(diào)和且調(diào)度進(jìn)行監(jiān)控實施的汽油生產(chǎn)過程。在調(diào)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(diào)和后汽油是否達(dá)標(biāo)的重要指標(biāo)。

在進(jìn)行汽油指標(biāo)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(diào)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(jìn)行調(diào)和，各個組分油的管道上均安裝有電動調(diào)節(jié)閥，調(diào)度員可以通過控制系統(tǒng)對電動閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在各個管道上安裝質(zhì)量流量計與泵。調(diào)度員可以直接監(jiān)控每個組分油管道上質(zhì)量流量情況，各個組分管道的油可以通過泵送至調(diào)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(zhì)。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(jìn)行的。調(diào)和后的油再進(jìn)入調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化。

3 汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)分析

汽油在線調(diào)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(shè)備

執(zhí)行設(shè)備主要有電動調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計、泵、壓力計等。電動調(diào)節(jié)閥可以進(jìn)行手動與電動兩種操作。調(diào)節(jié)閥門采用閉環(huán)控制，其開關(guān)狀態(tài)與開度情況均可進(jìn)行在線反饋到上位機(jī)上進(jìn)行實時監(jiān)控這樣更能保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全可靠的運行。調(diào)節(jié)閥主要調(diào)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(jìn)行聯(lián)動，當(dāng)管道壓力大于某個值時閥門開度達(dá)到100%。流量計主要是實時檢測瞬時流量等指標(biāo)，屬于在線儀表，為DCS系統(tǒng)控制調(diào)和目標(biāo)提供保障。泵主要為流量輸送提供動力。

執(zhí)行設(shè)備與控制設(shè)備采用的通訊方式是I2C總線。

3.1.2 控制設(shè)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(nèi)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(biāo)流速、組分油流量、操作員人為設(shè)定的目標(biāo)流速等參量進(jìn)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(shè)備依據(jù)上位機(jī)下發(fā)的各個組分調(diào)和量、剩余調(diào)和量、調(diào)和啟停時間、各組分油的目標(biāo)流速與實際流速等調(diào)和單的相關(guān)信息來控制調(diào)和回路調(diào)節(jié)閥的開度控制、與各個組分流量及已調(diào)和量等調(diào)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(guān)狀態(tài)及開度情況進(jìn)行監(jiān)控。

3.1.3 操作設(shè)備在本系統(tǒng)中還要設(shè)置調(diào)和運行服務(wù)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(jī)界面設(shè)置

上位機(jī)采用IFIX軟件進(jìn)行設(shè)計，界面開發(fā)語言是VB，其與控制設(shè)備采用的是工業(yè)以太網(wǎng)。

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

為了實時監(jiān)控與操作工藝生產(chǎn)，在上位機(jī)軟件開發(fā)了監(jiān)控輔助功能如設(shè)備操作與調(diào)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(shè)定。在功能設(shè)計過程中用VB腳本語言進(jìn)行界面的開發(fā)。上位機(jī)界面開發(fā)功能如下：

（1）設(shè)備操作與調(diào)節(jié)

為了節(jié)省勞動力可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，其在上位機(jī)上開發(fā)操作儀表設(shè)備等的相關(guān)的界面比如在上位機(jī)上進(jìn)行閥門的開關(guān)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(diào)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(jìn)行設(shè)定等。

（2）動態(tài)顯示與查詢

為了方便實時觀察周期內(nèi)動態(tài)調(diào)和參數(shù)變化量與查詢以往調(diào)和過程中的調(diào)和量、調(diào)和流速、各管道的實時調(diào)和量、剩余調(diào)和量、調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)及開度。在這里設(shè)置調(diào)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(diào)和過程中，在線分析儀系統(tǒng)起著至關(guān)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(zhì)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(jìn)行硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定，采用紫外熒光法進(jìn)行測量或使用單波長色散X射線熒光光譜法進(jìn)行測量，然后得出結(jié)果進(jìn)行分析）。

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

為了更好的對在線儀表的工作狀態(tài)進(jìn)行了解也是汽油調(diào)和效率的重要標(biāo)志。因此，需要設(shè)定在線儀表的監(jiān)視界面。主要監(jiān)視各組分管線與調(diào)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(dāng)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(diào)度的提示，因此在上位機(jī)的界面上設(shè)置報警是十分有必要性的。設(shè)置報警時不僅要有實時報警還應(yīng)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(nèi)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(guān)開關(guān)狀態(tài)（1為開、0位關(guān)）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(jìn)行歷史分析，此時需要對報警進(jìn)行歷史查詢，在進(jìn)行歷史查詢時需要設(shè)定歷史查詢時間與事件。

（5）操作員設(shè)定

汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)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(diào)和服務(wù)器進(jìn)行連接。因此在上位機(jī)開發(fā)工程師操作按鈕。同時需要建立工人操作站即設(shè)置操作員按鈕。對于操作員、工程師等人員分配還需要設(shè)定管理員按鈕。

3.2.2 軟件設(shè)計

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

具體方法是當(dāng)調(diào)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(diào)和軟件的優(yōu)先級高于人工模式，即當(dāng)兩種模式同時響應(yīng)時選擇優(yōu)化軟件進(jìn)行調(diào)和。為了實現(xiàn)兩種模式的相互轉(zhuǎn)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(jìn)行人工設(shè)定操作。需要設(shè)定的主要數(shù)據(jù)有：已調(diào)和量、調(diào)和時間、調(diào)和流速、總調(diào)和量等參數(shù)。當(dāng)由操作員控制時，操作員需要輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，輸入完成后啟動調(diào)和。在調(diào)和過程中操作員可以手動控制調(diào)節(jié)。軟件控制成品油的性質(zhì)，并且優(yōu)化軟件對其進(jìn)行合理優(yōu)化，主要是對汽油性質(zhì)的實時調(diào)和與優(yōu)化，以使汽油質(zhì)量符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)和軟件工作流程如圖2所示。

圖2 流程圖

結(jié)束語：汽油在線調(diào)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(diào)和罐的調(diào)和方式。在汽油在線調(diào)和工作過程中，設(shè)計科學(xué)的調(diào)和方案是保證調(diào)和工作順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，合理應(yīng)用調(diào)和優(yōu)化技術(shù)是確保汽油調(diào)和高效進(jìn)行的有效途徑。汽油在線調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)通過調(diào)和與優(yōu)化實現(xiàn)多種等級汽油的生產(chǎn)，在控制技術(shù)與優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用下，可以提高汽油的質(zhì)量和汽油的生產(chǎn)效率，解放勞動力的同時為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。