張寶寶

【摘 要】本文介紹了DCS-2001分散型控制系統(tǒng)在油氣集輸處理裝置上的應(yīng)用，闡述了系統(tǒng)軟、硬件的構(gòu)成和功能。

【關(guān)鍵詞】實時監(jiān)控；DCS；現(xiàn)場控制站；操作站

一、前言

DCS系統(tǒng)是英文Distributed Control System的縮寫，是當(dāng)代自動化控制技術(shù)主導(dǎo)產(chǎn)品，分散型控制系統(tǒng)仍然是21世紀(jì)自動化控制技術(shù)的主流產(chǎn)品。

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)是在國外先進(jìn)的集散系統(tǒng)的基礎(chǔ)上升發(fā)研制而成的，更適合我國國情在功能上和國外集散系統(tǒng)具有同等水平，可方便地與國產(chǎn)II、III型儀表及非標(biāo)準(zhǔn)儀表連接，適應(yīng)性較強(qiáng)。

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)于一九九二年榮獲國家級重點新產(chǎn)品證書，是國產(chǎn)DCS系統(tǒng)中唯一獲國家級證書的廠家，已應(yīng)用于石油（油田）、化工（油漆廠、化肥廠）、機(jī)械（加熱爐、電

爐）、電力（電站及變電所）、輕紡（造紙廠）、冶金（各種高爐、冶煉爐）、醫(yī)藥（生物工程、發(fā)酵、制藥）、建材（水泥廠、玻璃窯爐）、食品加工（啤酒、飲料廠）、水處理（自來水）、污水處理、工業(yè)鍋爐（供熱、生產(chǎn)用汽）、能源（煤礦）等領(lǐng)域，為促進(jìn)我國工業(yè)自動化領(lǐng)域的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)

1.系統(tǒng)基本概述

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)以‘。4C '，技術(shù)為基礎(chǔ)。綜合了傳統(tǒng)儀表特點，加之現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，形成較為完善的體系結(jié)構(gòu)。DCS分散型控制系統(tǒng)一般分為四級：管理級、操作監(jiān)控級、現(xiàn)場監(jiān)控級和過程檢測級。

2.系統(tǒng)特點

（1）控制器以日本CONTEC公司的DCS模件為核心，具有運算速度快，可靠性高的特點，并能和一般上位機(jī)，工作站等機(jī)種進(jìn)行實時通訊，并兼容于一般工業(yè)計算機(jī)。

（2）系統(tǒng)具有兩大界面：工程師鍵盤界面、操作員鍵盤界而、組態(tài)軟件是工程師鍵盤界面的主要內(nèi)容，它給用戶系統(tǒng)工程師儀表工程師一個良好的系統(tǒng)設(shè)計和維修手段。

（3）有90多種算法供用戶選擇，算法覆蓋面]一，從簡單PID到時間滯后補(bǔ)償和超前控制都能實現(xiàn)，還具有豐富的反瞬控制功能，能實現(xiàn)一般工業(yè)過程DDC、DAS、IVICS、SOE、IISR等控制及PLC等控制功能。

（4）根據(jù)用戶規(guī)模，可任意選擇上、下位機(jī)進(jìn)行組合，每個FCS為積木式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)用戶不同需要、不同數(shù)量的回路的I/O點數(shù)，任意組合I/O模板，完成不同規(guī)模的現(xiàn)場站（ FCS）組合，同時一根據(jù)需要，可選擇FCS和OPS進(jìn)行組合。

（5）CRT是人機(jī)聯(lián)系的重要手段，可以在工業(yè)控制中直觀的反映被控對象的情況，均采用工業(yè)Windows窗口軟件，漢字窗口，本系統(tǒng)不論是OPS還是FCS都有以下一種畫面：（1）總貌畫面（2）報警畫面（3）模擬表畫面（4）流程圖畫面（5）工藝設(shè)定畫面（6）歷史趨勢畫面（7）調(diào)整畫而（8）漢字畫面（9）打印畫而（10）操作指導(dǎo)畫面。并且每一種畫面可以根據(jù)用戶需要任意設(shè)定，每種畫而可有1-N幅。

（6本系統(tǒng)有兩鍵盤界面，即操作員鍵盤和工程師鍵盤。工程師鍵盤可以組態(tài)，維護(hù)和修改系統(tǒng)，使用靈活方便；操作員鍵盤用以監(jiān)視生產(chǎn)過程、操作簡單、容易掌握。

二、超稠油集中處理站工藝流程

在油田開發(fā)的地殼中存在著豐富的油品資源，集輸處理裝置就是能夠?qū)⒌貧ぶ胁沙龅挠推愤M(jìn)行脫水處理并集中輸送到其它需要用它做原料的工廠和企業(yè)中。

目前，國內(nèi)外對油品脫水的工藝力一法主要有電脫水、機(jī)械脫水、化學(xué)脫水及熱化學(xué)沉降脫水等兒種方法。在我們集輸公司集中處理站有一套以熱化學(xué)沉降脫水裝置，對從地底采出的超稠油進(jìn)行脫水處理，處理能力100萬噸/天。工藝采用先進(jìn)的熱化學(xué)沉降脫水工藝，沉降時超稠油的溫度經(jīng)熱媒裝置加熱后控制在85-90℃。處理后的超稠油的含水由原來的&0%以上降低到2%一3%。該裝置各項實際指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)，并積累了很多操作方面的經(jīng)驗：

（1）脫水裝置。超稠油的脫水工藝采用熱化學(xué)沉降脫水，共8座小直徑，高液位的1萬方的沉降處理罐為生產(chǎn)罐，中間加倒罐換熱器。與傳統(tǒng)的原油沉降罐相比。脫水的效果更理想。并可利用其較高的液位可采用自壓裝車，降低了能耗。脫水指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)，運行可靠。

（2）熱媒加熱系統(tǒng)。稠油脫水工藝，主要是保證油品的合適的脫水溫度。對進(jìn)廠的稠油加熱裝置，我們采用的是由英國生產(chǎn)的GW-75型船艦用自動化程度很高的熱媒爐火嘴燃燒控制裝置。加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，進(jìn)爐溫度為120 C，出口溫度控制在180℃以下瞬時流量控制在120m3/h，出入口壓差控制在500kPa以下，熱媒爐效率可達(dá)80%以上，完全處于高效運行。

（3）污水處理裝置。經(jīng)由熱化學(xué)沉降脫水裝置，使油與水分離，分離出的含油污水經(jīng)管道輸送到污水處理廠對含油的污水進(jìn)行處理。在污油除油罐中和隔油池中對污水經(jīng)初步除油處理后，經(jīng)一至三級氣浮，再流經(jīng)厭氧和好氧池經(jīng)微生物處理后。污水中的懸浮物和BOD與COD等的技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計時的標(biāo)準(zhǔn)。處理后的污水可進(jìn)行直接排放和進(jìn)行采油時的深井回注。合理的利用了水資源，并減少了對環(huán)境構(gòu)成的污染。

（4）自動加藥。對要進(jìn)行熱化學(xué)沉降脫水的超稠油在進(jìn)罐前通過控制系統(tǒng)對采取的樣本進(jìn)行分析和計算，實現(xiàn)變頻調(diào)速定量控制，合理地利用化學(xué)藥劑。達(dá)到了節(jié)約成本，降低能耗和提高稠油脫水率的要求

三、系統(tǒng)介紹

1.系統(tǒng)配置。根據(jù)該廠的規(guī)模和圖紙方案，我們設(shè)計了I個現(xiàn)場控制站（采用雙機(jī)冗余系統(tǒng)，點劉點冗余），1個工程師站兼操作站和1臺打印機(jī)現(xiàn)場控制站是系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場打交道的I/O處理單元，完成整個工業(yè)過程的實時監(jiān)控功能。內(nèi)設(shè)主機(jī)柜機(jī)籠和附機(jī)箱機(jī)籠，用來插放各類卡件，通過此卡件來完成其相應(yīng)的功能。工程師站兼操作站包括工控PC機(jī)、彩色顯示器、鼠標(biāo)、網(wǎng)卡、專用鍵盤等組成。在此機(jī)器上可以完成系統(tǒng)組態(tài)維護(hù)、實時監(jiān)控等功能?，F(xiàn)場控制站與操作站之間又通過過程控制網(wǎng)〔采用高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)）連接

2.網(wǎng)絡(luò)配置。通信技術(shù)是DCS的關(guān)鍵技術(shù)，在DCS中的通信網(wǎng)絡(luò)使系統(tǒng)的資源在控制上分散的同時而實現(xiàn)集中監(jiān)視，統(tǒng)一管理和資源共享。因此說，DCS是微機(jī)技術(shù)和近程通信技術(shù)高度發(fā)展而互相結(jié)合的產(chǎn)物。

在DCS-2001中，通信技術(shù)的作用如下：

（1）實現(xiàn)分布式處理與控制：借助通信設(shè)施能把上位機(jī)的組態(tài)數(shù)據(jù)和控制信息傳遞給處于不同地理位置的過程控制站，把現(xiàn)場較為單泊勺控制仟務(wù)或數(shù)據(jù)處理任務(wù)分配給有關(guān)控制站。

（2）實現(xiàn)資源共享：借助通信網(wǎng)絡(luò)可以使入網(wǎng)的站共享網(wǎng)內(nèi)的資源，諸如昂貴的庫、算法軟件包、磁盤和打印機(jī)等等，從而大大降低系統(tǒng)成本。

（3）對地理上分散的控制現(xiàn)場實現(xiàn)集中監(jiān)督和管理，統(tǒng)一監(jiān)視系統(tǒng)的運行：借助通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)碜愿骺刂普镜臄?shù)據(jù)信息和設(shè)備狀態(tài)傳送給上位機(jī)，以便按照用戶需求生成各種管理報表，作為操作員監(jiān)視系統(tǒng)運行情況、制作各種動態(tài)顯示畫面的依據(jù)。

（4）通信網(wǎng)絡(luò)是DCS具有高可靠性的技術(shù)保證：例如，DCS能嚴(yán)密地監(jiān)視報警措施，借助通信線路把各種報警信息迅速地傳到上位機(jī)使管理人員得以及時處理解決。

3.制表記錄及打印。事故順序（S OE）記錄；事故追憶記錄：定期記錄：設(shè)備運行記錄；報警記錄。

四、結(jié)束語

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)功能非常強(qiáng)大，不僅為用戶提供方便的組態(tài)界面，監(jiān)控界面，而且還有豐富的圖形顯示，數(shù)據(jù)管理，歷史數(shù)據(jù)存儲等功能，是用于集輸處理裝置上的理想DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)自投入運行以來，穩(wěn)定可靠，在線修改和調(diào)試方便，確實給操作人員和維護(hù)人員帶來很大的方便，在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，降低能耗和安全環(huán)保等方面發(fā)揮很大的作用。生產(chǎn)參數(shù)實時采集、生產(chǎn)異常及時報警，消除了安全隱患，極大改善了生產(chǎn)的安全狀況，實現(xiàn)了生產(chǎn)參數(shù)自動檢測和控制，提高了工藝自動化水平，減輕了勞動強(qiáng)度，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益，得到了用戶的好評。同時為進(jìn)一步在集輸處理裝置上的自動控制中的使用打下良好基礎(chǔ)，達(dá)到了設(shè)計預(yù)期的效果。