聯(lián)合站安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計二(采用智能儀表方案)

1、西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 0 目目 錄錄 1. 緒論緒論.1 1.1 聯(lián)合站概述.1 1.2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的介紹.1 1.3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點與原則.2 1.3.1 主要特點.2 1.3.2 設(shè)計原則.2 2 . 系統(tǒng)總體方案設(shè)計系統(tǒng)總體方案設(shè)計.3 2.1 原油聯(lián)合站的簡介.3 2.2 聯(lián)合站的主要崗位及任務(wù).3 2.3 聯(lián)合站的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo).4 2.4 I/O 接口.4 3 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備選型監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備選型.7 3.1 工控機主機選型.7 3.2 儀表.8 3.3 隔離 RS-232 到 RS-422/485 轉(zhuǎn)換器 ADAM-4520.10 3.4 系統(tǒng)監(jiān)

2、控儀表及設(shè)備的選型.10 4 .監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計.12 4.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)說明.12 4.2 聯(lián)合站的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo).12 4.3 整個聯(lián)合站的工藝流框圖如下：.13 4.4 系統(tǒng)監(jiān)控方案設(shè)計.13 4.5 聯(lián)合站工況圖及其運行效果.14 4.6 聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備.15 5總結(jié)總結(jié).15 參考文獻參考文獻.16 附錄附錄.16 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 1 1. 緒論緒論 1.1 聯(lián)合站概述聯(lián)合站概述 聯(lián)合站是油田原油集輸生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)工藝過程，它是集油水分離、污水 處理、原油及天然氣集輸?shù)榷鄠€工藝系統(tǒng)為一體的綜合性生產(chǎn)過程，主要包括輸油 脫水、污水

3、淺處理、污水深處理、注水、鍋爐和配電等生產(chǎn)崗位或工藝環(huán)節(jié)。目前， 各大油田聯(lián)合站生產(chǎn)工藝過程的控制主要有人工監(jiān)測控制、常規(guī)儀表自動監(jiān)測控制、 計算機監(jiān)測控制等三種方法。 聯(lián)合站輸油脫水崗是進行原油沉降脫水、實現(xiàn)油水分離和凈化油外輸?shù)纳a(chǎn)過 程，是聯(lián)合站生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)，工藝要求較高，其生產(chǎn)過程的管理水平，直接關(guān)系 到成品原油的產(chǎn)品質(zhì)量和整個聯(lián)合站生產(chǎn)的安全和高效平穩(wěn)運行。特別是隨著油田 開發(fā)進入高含水后期，工藝過程更加復(fù)雜，對工藝過程提出了更高的要求，采用人 工監(jiān)測控制和常規(guī)儀表控制已很難滿足生產(chǎn)要求。上世紀(jì)九十年代，計算機控制開 始應(yīng)用于聯(lián)合站生產(chǎn)過程，并取得了一定的應(yīng)用效果。但由于在方案選型

4、、設(shè)計和 管理維護等方面存在一些問題，總的來講，應(yīng)用效果不夠理想。 在油田聯(lián)合站生產(chǎn)過程中，如何合理選擇、設(shè)計安全可靠和便于維護的計算機 監(jiān)控系統(tǒng)，保證聯(lián)合站生產(chǎn)的平穩(wěn)運行和優(yōu)化控制，實現(xiàn)節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)，提 高生產(chǎn)管理水平，是目前自動化技術(shù)在油田生產(chǎn)應(yīng)用中面臨的重要課題。 1.2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的介紹計算機監(jiān)控系統(tǒng)的介紹 計算機監(jiān)控技術(shù)時一門綜合性的技術(shù)。它是計算機及技術(shù)（包括軟件技術(shù)，接 口技術(shù)，通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，顯示技術(shù)） 、自動控制技術(shù)、自動檢測技術(shù)和傳感技 術(shù)的綜合應(yīng)用。任何一個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)基本上由六階段組成的。既： 可行性研究、初步設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)施、系統(tǒng)測

5、試和系統(tǒng)運行。當(dāng)然，這六 個階段并不是完全按照直線順序進行的。在任何一個階段出現(xiàn)了問題都可以返回到 前面的階段進行修改。 所謂計算機監(jiān)控就是利用傳感器裝置將被監(jiān)控對象中的物理參量（如溫度、壓力、 流量、液位、速度）轉(zhuǎn)換為電量，并且在計算機的顯示裝置中以數(shù)字、圖形或曲線 的方式顯示出來，從而時操作人員能夠直觀而迅速的了解被監(jiān)控對象的變化過程。 通過應(yīng)用計算機監(jiān)控技術(shù)，可以穩(wěn)定和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源和 原材料的消耗，降低生產(chǎn)成本。還可以降低勞動這的強度，并且提高管理水平，從 而帶來極大的社會效益。正因為如此計算機監(jiān)控技術(shù)以在各個領(lǐng)域都有所發(fā)展。 計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以由一下幾個部分組成

6、：計算機（含可視話的人機界面） 、輸 入輸出裝置（模塊） ，監(jiān)測、變松機構(gòu)。設(shè)計原則有可靠性原則、使用方便原則、開 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 2 放性原則、經(jīng)濟性原則、開發(fā)周期短原則。圖1-1就是一個典型的計算機測控系統(tǒng)組 成原理圖。 圖圖 1-1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1.3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點與原則與原則 1.3.1 主要特點主要特點 （1）實時性。對工業(yè)生產(chǎn)過程進行實時在線檢測與控制，按優(yōu)先級進行采集和 輸出調(diào)節(jié)，保證被控系統(tǒng)的正常運行。 （2）可靠性。具有在較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場長期工作的能力，并具有良好的故障 診斷和維護性。 （3）較強的

7、輸入/輸出能力?？膳c工業(yè)現(xiàn)場的檢測儀表和控制裝置相連接，完 成各種測量控制任務(wù)。 （4）應(yīng)用軟件豐富。目前大多數(shù)計算機監(jiān)控系統(tǒng)以 WINDOWS 做工作平臺， 系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件豐富，可提供良好的人機界面，特別是組態(tài)軟件更為用戶提供 了方便。 1.3.2 設(shè)計原則設(shè)計原則 可靠性原則、使用方便原則、開放性原則、經(jīng)濟性原則、開發(fā)周期短原則。 案全監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。其中我主要完成某聯(lián)合站安全監(jiān)控系 統(tǒng)的軟件設(shè)計，下面就此做一簡單介紹。 聯(lián)合站包括八大系統(tǒng)：原油集輸系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、軟水處理系統(tǒng)、采暖供 熱系統(tǒng)、配電裝置、注水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電腦監(jiān)控系統(tǒng) 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 3

8、 2 . 系統(tǒng)總體方案設(shè)計系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2.1 原油聯(lián)合站的簡介原油聯(lián)合站的簡介 該原油聯(lián)合站將各個采油隊輸送過來的原油進行油氣水分離、油水分離、原油 存儲、原油加熱及外輸、污水處理等，實現(xiàn)對來油氣、出油氣的計算、盤庫。該原 油聯(lián)合站內(nèi)主要分成原油處理和污水處理兩大工藝流程，另外還包括消防、天然氣 密閉、大罐抽氣、陰極保護等小等小的工藝流程。工藝流程圖如下： 2.2 聯(lián)合站的主要崗位及任務(wù)聯(lián)合站的主要崗位及任務(wù) 1,脫水崗（沉降崗） 脫水（沉降）崗主要任務(wù)是將高含水原油，通過熱化學(xué)脫水（即游離水預(yù)處理） ， 沉降脫水和電脫水處理，并將脫水后的凈化油轉(zhuǎn)輸?shù)捷斢蛵?，把含油污水轉(zhuǎn)輸?shù)轿?水處理崗

9、。 2，輸油崗 輸油崗將脫水崗的凈化油輸送到緩沖罐（或大罐） ，再經(jīng)輸油泵加壓，經(jīng)流量計 計量外輸后外輸?shù)接蛶旎蜷L輸管道。 3，污水崗 污水崗把一段，二段，電脫水器和站內(nèi)的其他污水收集起來進行處理，達(dá)到回注 水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，送往注水站進行回注。 4，注水崗 注水崗把本站經(jīng)凈化處理和外來質(zhì)量合格的水，根據(jù)地址的需要經(jīng)注水泵加壓輸 送到配水間，通過注水井注入到油層。 5，集氣崗 集氣崗主要任務(wù)是將中轉(zhuǎn)站來氣，經(jīng)增壓機加壓，經(jīng)流量計（微機顯示）計量后 輸送到供輸油站或氣處理廠。 6，變電崗 變電崗把 35Kv,110Kv,220Kv 高壓電，經(jīng)變壓器及其他設(shè)備降壓，向聯(lián)合站（庫） 各用電設(shè)備配電。 7

10、，儀表崗 儀表崗對本站各崗位使用的一，二次儀表，流量計進行投產(chǎn)運行時的調(diào)試和正常 生產(chǎn)時的維護保養(yǎng)，調(diào)試，標(biāo)定。 8，化驗崗 化驗崗一般設(shè)三個崗 （1）原油化驗崗 負(fù)責(zé)本站進站原油含水，外輸原油含水以及原油脫水過程 中的質(zhì)量監(jiān)護化驗和原油密度的測定。 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 4 （2）污水化驗崗 負(fù)責(zé)本站進站原油含水，外輸原油含水以及原油脫水過程 中的質(zhì)量監(jiān)護化驗和原油密度的測定。 （3）鍋爐化驗崗 負(fù)責(zé)鍋爐用水水質(zhì)的化驗。 9，鍋爐崗，維修崗等崗位。 2.3 聯(lián)合站的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo)聯(lián)合站的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo) （1）分離器流程。從各個采油隊輸送過來的原油首先通過計量器計量后又進入

11、聯(lián) 合站的油氣水三相分離器，在這里實現(xiàn)氣體和液體的分離。原油從分離器一端進入， 然后天然氣從另一端上部流出進行天然氣外輸，而油水混合的液體從下部流出進入 一次沉降罐。 （2）油罐區(qū)流程。油罐區(qū)的儲罐主要的任務(wù)是進行油水分離，由一次沉降罐、二 次沉降罐、凈化油罐組成，分離器將油水混合液體輸入一次沉降罐，一次沉降罐分 離出大部分的原油，并把部分天然氣再行收集，而將水輸?shù)轿鬯畢^(qū)，進行污水處理。 經(jīng)過一次沉降罐的原油流入二次沉降罐繼續(xù)進行油水分離，這之后的原油已經(jīng)含水 很少了，然后原油進入加熱爐加熱和脫水器脫水。經(jīng)過加熱和脫水后的原油進入凈 化油罐，等待外輸。 （3）加熱爐流程。從油罐區(qū)二次沉降罐輸送

12、過來的原油在這里經(jīng)過加熱，以利于 原油的輸送，然后送到脫水器脫水。 （4）原油外輸流程。經(jīng)過加熱和脫水處理的原油含水已經(jīng)很少，通過原油外輸泵 將原油輸送出聯(lián)合站。污水處理工藝流程。在這一流程里，從一次沉降罐過來的污 水首先進入緩沖罐，將含有的殘留天然氣進行收集，然后經(jīng)過加藥泵進行加藥處理， 再進入過濾罐過濾，最后將經(jīng)過處理的污水輸出 根據(jù)聯(lián)合站的工藝流程和各個設(shè)備的工作原理，整個監(jiān)控系統(tǒng)需要處理： （1）控制三相分離器上油室、水室的液位恒定。 （2）監(jiān)測三相分離器上油室、水室的液位、溫度、壓力及報警、 （3）監(jiān)測倆個沉降罐的油室、水室的液位、溫度、壓力及報警。 （4） 監(jiān)測脫水泵、脫水器、加藥

13、泵、污水外輸泵、外輸泵各自前后的壓力，控制 各個泵的起、停，顯示其運行狀況及報警。 （5）監(jiān)測凈化油罐、污水緩沖罐，過濾罐、加熱爐的溫度及液位及報警。 （6）監(jiān)測遍布整個戰(zhàn)區(qū)的氣體濃度及報警。 2.4 I/O 接口接口 根據(jù)聯(lián)合站的流程圖，先要列出統(tǒng)計出系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)如表 1 所 示. 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 5 表表2-2-1 某油田聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)某油田聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)I/O變量表變量表 在詳細(xì)統(tǒng)計完I/O點數(shù)后還要列出每個點的參數(shù)表，表2-2-2列出了三相分離器的 參數(shù)列表。 表表2-2-2 三相分離器的模擬量三相分離器的模擬量I/O點參數(shù)表點參數(shù)表 I/O 位

14、 號 變量 名稱 變量 說明 I/O 類型 工程 單位 信號 類型 量程 上限 量程 下限 報警 上限 報警 下限 偏差 報警 正 常 值 序 號 設(shè)備名稱總點 數(shù) 控制要求 AIAODIDO 水室的液位、溫度、壓力 2*3=6 油室的液位溫度壓力 2*3=6 1 一個三相 分離器 16 油室、水室液位恒定控制 2*2=4 2 2個沉降罐 4 罐的液位、溫度 2*2=4 3 一個脫水 泵 2 脫水泵的液位、溫度 2*1=2 4 一個脫水 器 2 脫水器的液位、溫度 2*1=2 5 一個加熱 爐 2 加熱爐前后的 溫度 2*1=2 6 一個凈化 油罐 2 凈化油罐的液位、溫度 2*1=2 泵的前

15、后壓力 2*1=2 控制泵的起停 2*1=2 7 一個外輸 泵 6 泵運行狀況顯示 2*1=2 泵的前后壓力 2*1=2 控制泵的啟停 2*1=2 8 一個加藥 泵 6 泵運行狀況顯示 2*1=2 9 一個過濾 罐 2 罐的液位、溫度 2*1=2 泵的前后壓力 2*1=2 控制各個泵的啟、停 2*1=2 10 一個污水 外輸泵 6 泵運行狀況顯示 2*1=2 11 合計 4832466 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 6 1-1SISY 一個三相 分離器水 室的液位 AImmA1009115 1-2SISYK 一個三相 分離器水 室的液位 控制信號 AOMA100080301050 表表2-2-32

16、-2-3 數(shù)字量數(shù)字量I/OI/O點參數(shù)表點參數(shù)表 I/O位 號 變量 名稱 變量 說明 I/O類 型 正常 狀態(tài) 信號 類型 信號 上線 信號 下線 邏輯 極性 2-1CIQD 加藥泵的 起動 DO1V240 正 2-2CIZK 加藥泵的 運行狀況 DI1V240 正 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 7 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 8 3 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備選型監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備選型 3.1 工控機主機選型工控機主機選型 研華工控主機研華工控主機 在聯(lián)合站工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，腐蝕性氣體多，且需要計算機 24 小時連續(xù)不斷地運行， 因此對生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備較其他行業(yè)要求更高。所以針對主機，我們選擇由我國臺灣 省

17、研華公司生產(chǎn)的 IPC-610H 型工控機，該機適合于對數(shù)據(jù)的收集，處理有極高專業(yè) 要求的行業(yè)，能給各行業(yè)提供高性能、高可靠性的工業(yè)級計算機平臺。 主要特征 （1）IPC-610 專為沖擊、震動、高溫等惡劣環(huán)境設(shè)計 （2）支持 14 槽 ISA/PCI 底板 （3）支持四個前端抽取磁盤驅(qū)動器和一塊內(nèi)置 3.5”硬盤 （4）1 個帶防塵過濾網(wǎng)的 86CFM 風(fēng)扇選配 Inter PIV 2.4GM CPU 西部數(shù)據(jù)80G硬盤 Kingston 256M內(nèi)存 工業(yè)鍵盤及光電鼠標(biāo) IPC-610H型工控機 RS-232C接口 顯示器顯示器 帶19寸LCD和VGA/Video/S-Video/DVI端

18、口的工業(yè)平板顯示器 主要特征 19寸SXGA TFT LCD分辨率達(dá)到1280*1024 輸入信號自動識別 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 9 最高亮度可達(dá)250cd/m2 多掃描功能：支持SXGA，XGA，SVGA， VGA和文本模式 支持多信號輸入:VGA,DVI,Video和S-Video 不銹鋼機箱,符合NEMA4/IP65標(biāo)準(zhǔn)的防銹前面板 支持面板安裝,壁掛式安裝,機架安裝和VESA懸臂安裝 3.2 儀表儀表 由于所有氣體濃度、液位、溫度和壓力信號比較重要，必須要在現(xiàn)場控制柜顯 示，所以要選用控制柜上的顯示儀，這里我們選擇昌暉公司的 SWP-LCD-M 型多通道 巡檢控制儀，該表可以輪流顯

19、示十六路模擬數(shù)據(jù)，選擇 RS-485 接口型。氣體濃度、 壓力和溫度信號共 45 路，所以可選用 3 臺，有 3*16-45=3 路冗余。儀表都選用 RS- 485 接口。 (1) SWP-LCD-M 概述 SWP-LCD-M 多路儀表適合于需要同時對多組過程參量（16）進行集中監(jiān)測， 超限報警，變送輸出及遠(yuǎn)傳的場合。 SWP-LCD-M 多路儀表在設(shè)計上吸納了當(dāng)今電腦結(jié)構(gòu)思路：硬件上采用內(nèi)帶快閃 存儲器的新型微處理器，擴充了大容量的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，顯示器采用大屏幕液晶圖形 顯示板，軟件上引入中文 Windows 的框架思路，并采用了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。準(zhǔn)電腦化 的結(jié)構(gòu)，高度地體現(xiàn)了微處理器化儀表的靈活

20、性，成功地解決了多路儀表的分度號 可自由設(shè)定，測量值集中顯示等難題。 SWP-LCD-M 多路儀表在人機操作與觀察界面上都對傳統(tǒng)的二次儀表做了挑戰(zhàn)性的改 革，以中文菜單引導(dǎo)組態(tài)操作, 以集中的數(shù)據(jù)畫面顯示多路測量結(jié)果，以明確的文 字信息標(biāo)識畫面內(nèi)容的涵義，簡潔直觀地給人以“智能”的感受。 SWP-LCD-M 多路儀表可接 16 路被測信號，根據(jù)用戶設(shè)定要求完成從信號采集，顯 示，變送到遠(yuǎn)傳的全過程。 SWP-LCD-M 多路儀表的打印接口可直接與帶有 RS232 串行口的打印機連接，完成 定時打印，即時打印或報警打印。 SWP-LCD-M 多路儀表的串行通訊接口可與上位機進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)記錄

21、數(shù)據(jù)的集 中管理。 (2) SWP-LCD-M 技術(shù)指標(biāo) 輸入信號 模擬量輸入：電壓 0 5V 1 5V 電流 0 10mA 4 20mA 輸出信號 模擬量輸出：電流 0 10mA （負(fù)載750） 4 20mA （負(fù)載500） 電壓 0 5V （負(fù)載250K） 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 10 1 5V （負(fù)載250K） 開關(guān)量輸出：繼電器觸點容量：AC 220V/3A ， DC 24V/5A（阻性負(fù)載） SCR 輸出 400V/0.5A SSR 輸出 69V/0.05A 饋 電 輸 出： DC 24V/30m 精 度 0.5%FS1 字 或 0.2%FS1 字 采樣周期 1 秒/通道 輸入回路

22、 8 路或 16 路 測量范圍 -1999-9999 字 顯示方式 背光式大屏幕液晶（LCD）圖形顯示板 顯示內(nèi)容由漢字、西文、數(shù)字、工程單位等組成 通過面板按鍵可完成畫面翻頁，LCD 背光時間長短等操作 控制方式 可選擇帶回差的 ON/OFF 控制 通訊輸出 RS232/485，波特率 1200pbs 28.8kpbs (可設(shè)置) 參數(shù)設(shè)定 中文菜單提示， 面板按鍵設(shè)定或上位機通過通訊口設(shè)定， 設(shè)定 參數(shù)密碼鎖定 保護方式 設(shè)定參數(shù)永久保存，記錄數(shù)據(jù)斷電保存，內(nèi)置 Watchdog 電路 功 耗 5W 使用環(huán)境 環(huán)境溫 050 相對濕度85%RH 避免強腐蝕性氣體 電源電壓 AC 220V+

23、10-15% 50 60Hz AC 90V 260V（開關(guān)電源） DC 24V2V（開關(guān)電源） (3) SWP-LCD-M 工作原理 本儀表原理如圖 3-1 所示，儀表以單片微處理器為基礎(chǔ)，通過輸入電路把模擬 信號經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，微處理器根據(jù)采樣的結(jié)果與設(shè)定內(nèi)容進行計算， 比較后顯示結(jié)果及輸出控制信號。 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 11 頻頻 率率 / 開開 關(guān)關(guān) 量量 輸輸 入入 模模 擬擬 量量 輸輸 入入 通通 道道 開開 關(guān)關(guān) A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器 光光 電電 隔隔 離離 微微 處處 理理 器器 LCD圖圖形形顯顯示示板板 面面板板設(shè)設(shè)定定 光光電電隔隔離離 光光電電隔隔

24、離離 光光電電隔隔離離 變變送送 輸輸出出 開開關(guān)關(guān)量量 輸輸出出 通通訊訊 接接口口 輸輸出出 3.3 隔離隔離 RS-232 到到 RS-422/485 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ADAM-4520 大多數(shù)工業(yè)計算機系統(tǒng)都帶有標(biāo)準(zhǔn)的 RS-232 的端口。雖然 RS-232 得到了普遍 的使用，但它的傳輸速率、傳輸距離及網(wǎng)絡(luò)容量還是有一定的限制。RS-422 和 RS- 485 標(biāo)準(zhǔn)通過將數(shù)據(jù)及控制信號使用差分信號進行傳送，克服了 RS232 的不足。 ADAM-4520/4522 隔離轉(zhuǎn)換器能夠讓您在早期的 RS-232 系統(tǒng)上充分利用 RS-422 和 RS-458 的優(yōu)點。它能夠?qū)?RS-232

25、 信號透明轉(zhuǎn)換為 RS-422 和 RS-485 信號。您無須 改動 PC 上的任何硬件及軟件。ADAM-4520 能夠幫您輕松地建立起一套基于 PC 硬 件的、工業(yè)級遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)。它能夠?qū)⑼ㄓ嵕嚯x再延長 1200 米，或再增加 32 個連 接節(jié)點。 自動內(nèi)部 RS-485 總線監(jiān)督 自動數(shù)據(jù)流控制 最高采樣速率 115.2kbps 3000Vdc 隔離保護（ADAM-4520） 3.4 系統(tǒng)監(jiān)控儀表及設(shè)備的選型系統(tǒng)監(jiān)控儀表及設(shè)備的選型 系統(tǒng)還需要選用打印機、電源及顯示器等其他設(shè)備，這里我們選用惠普彩色噴 墨打印機、山特 3KVA 型 UPS 電源（不間斷電源）。 表表3-1 聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)

26、備清單聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備清單 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 12 序 號 類別名稱型號技術(shù)要求數(shù)量 工控 主機 研華IPC610 PIV1.8/521MDRAM/40G/1.4M/50X 1臺 19寸彩顯19寸LCD19寸工業(yè)平板顯示器1臺 UPS電源山特3KVA3KVA 0.5小時1臺 1 計算 機部分 彩色打印 機 惠普A3,彩色噴墨打印機1臺 多通道巡 檢控制儀 昌輝SWP-LCD-M16路多通道巡檢控制儀,控制輸出 方式：電壓/電流輸出，設(shè)定/顯示 精度；+0.5%FS+1位數(shù)max 三塊 智能多回 路PID控 制器 昌輝SWP-SSR48段PID 自整定控制儀，測量精度： 0.5%ES，

27、測量范圍：-1999 9999字，8路輸入，4路輸出 一塊 DI 研華ADAM-40528路隔離數(shù)字量輸入模塊一塊 DO 研華ADAM-40868路繼電器輸出模塊一塊 控制器 板卡部 分和儀 表部分 信號轉(zhuǎn)換 器 研華 ADAM- 4520 RS-232到RS-485轉(zhuǎn)換器一塊 操作系統(tǒng) Windows XpMicrosoft Windows XP 一套 3 軟件 部分組態(tài)軟件 Kingview6.53 北京亞控“組態(tài)王6.53”一套 儀表盤柜KG-221型儀表控制柜，2100900600（高 寬深） ，配套接線端子，端子 排，匯線槽及內(nèi)部接線 一臺 4 控制柜 小型操作 臺 西儀橫河西儀橫河

28、計算機專用操作平臺一臺 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 13 4 .監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計 4.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)說明計算機監(jiān)控系統(tǒng)說明 現(xiàn)場監(jiān)控計算機 AWS-8248V 通過 SWP-SSR-M 智能模塊實現(xiàn)對現(xiàn)場各種信號的采 集，報警輸出及設(shè)定值輸出，昌輝智能儀表 swp-ssr48 段 PID 自整定控制儀帶有 4 路獨立的分段 PID 自整定通道，可獨立控制四路控制變量，昌輝 swp-csr 彩色流量 積算記錄儀可實現(xiàn) 16 路流量的圖形化顯示、流量累計及現(xiàn)場打印功能?，F(xiàn)場監(jiān)控計 算機 AWS-8248V 通過插卡 PCL-746plus 擴展出四個 RS-485 接口，CO

29、M1 口串接兩個 ADAM5000/485，另兩個 COM 分別串接昌輝的 swp-csr 表及 swp-ssr 表，計算機讀取 其中數(shù)據(jù)，再通過網(wǎng)絡(luò)方式將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到百里以外的遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機 IPC- 610。 4.2 聯(lián)合站的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo)聯(lián)合站的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo) （1）分離器流程。從各個采油隊輸送過來的原油首先通過計量器計量后又進入聯(lián) 合站的油氣水三相分離器，在這里實現(xiàn)氣體和液體的分離。原油從分離器一端進入， 然后天然氣從另一端上部流出進行天然氣外輸，而油水混合的液體從下部流出進入 一次沉降罐。 （2）油罐區(qū)流程。油罐區(qū)的儲罐主要的任務(wù)是進行油水分離，由一次沉降罐、二

30、 次沉降罐、凈化油罐組成，分離器將油水混合液體輸入一次沉降罐，一次沉降罐分 離出大部分的原油，并把部分天然氣再行收集，而將水輸?shù)轿鬯畢^(qū)，進行污水處理。 經(jīng)過一次沉降罐的原油流入二次沉降罐繼續(xù)進行油水分離，這之后的原油已經(jīng)含水 很少了，然后原油進入加熱爐加熱和脫水器脫水。經(jīng)過加熱和脫水后的原油進入凈 化油罐，等待外輸。 （3）加熱爐流程。從油罐區(qū)二次沉降罐輸送過來的原油在這里經(jīng)過加熱，以利于 原油的輸送，然后送到脫水器脫水。 （4）原油外輸流程。經(jīng)過加熱和脫水處理的原油含水已經(jīng)很少，通過原油外輸泵 將原油輸送出聯(lián)合站。污水處理工藝流程。在這一流程里，從一次沉降罐過來的污 水首先進入緩沖罐，將含有

31、的殘留天然氣進行收集，然后經(jīng)過加藥泵進行加藥處理， 再進入過濾罐過濾，最后將經(jīng)過處理的污水輸出 根據(jù)聯(lián)合站的工藝流程和各個設(shè)備的工作原理，整個監(jiān)控系統(tǒng)需要處理： （1）控制三相分離器上油室、水室的液位恒定。 （2）監(jiān)測三相分離器上油室、水室的液位、溫度、壓力及報警、 （3）監(jiān)測倆個沉降罐的油室、水室的液位、溫度、壓力及報警。 （4） 監(jiān)測脫水泵、脫水器、加藥泵、污水外輸泵、外輸泵各自前后的壓力，控制 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 14 各個泵的起、停，顯示其運行狀況及報警。 （5）監(jiān)測凈化油罐、污水緩沖罐，過濾罐、加熱爐的溫度及液位及報警。 （6）監(jiān)測遍布整個戰(zhàn)區(qū)的氣體濃度及報警。 4.3 整個聯(lián)

32、合站的工藝流框圖如下：整個聯(lián)合站的工藝流框圖如下： 圖 4-1 聯(lián)合站的工藝流框圖 4.4 系統(tǒng)監(jiān)控方案設(shè)計系統(tǒng)監(jiān)控方案設(shè)計 監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺研華工控主機，配 21 寸飛利浦彩顯，帶有 UPS 電源的 A3 幅 面彩色噴墨打印機。系統(tǒng)選用 PLC 可編程控制器完成對三個儲油罐（柴油、93#汽 油、90#汽油）油室液位的恒定和油氣分離器上油室、水室液位恒定控制。 現(xiàn)場所有模擬輸入量都先接入昌輝公司十六路巡檢儀，然后計算機 RS-485 總線與巡檢儀及 PLC 可編程控制器通信，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集進計算機。 現(xiàn)場所有數(shù)字量（包括輸入、輸出）都通過西門子可編程控制器采集和輸出，因 為 PLC 中含有 I

33、/O 信號模塊和功能控制模塊，所以不用另外連接 I/O 模塊和控制模 塊，就可以監(jiān)測泵的運行狀況和控制泵的啟停指令。 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 15 4.5 聯(lián)合站工況圖及其運行效果聯(lián)合站工況圖及其運行效果 圖 4-2 聯(lián)合站畫面運行效果 一次沉降罐 E-2 凈化器 過濾罐 污水緩沖器 E-6 E-7 E-8 E-9 控制閥 控制閥 控制閥 控制閥 控制閥 控制閥控制閥 控制閥 控制閥 控制閥 控制閥 I-1 E-10 控制閥 加熱爐 熱水器 計量器 分離器 外輸氣 P-4 一次沉降罐P-6 P-7P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 污水外輸 P-16 P-17P

34、-19 P-20 P-21 P-22 P-23P-24 P-25P-26 P-27 原油外輸 來油 圖 4-3 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 16 4.6 聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備 表 4-3 某油田聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備清單 序 號 類別名稱型號技術(shù)要求數(shù)量 工控 主機 研華IPC610 PIV1.8/521MDRAM/40G/1.4M/50X 1臺 21寸彩 顯 21寸CRT21寸飛利浦彩顯1臺 UPS電 源 山特3KVA3KVA 0.5小時1臺 1 計算 機部分 彩色打 印機 惠普A3,彩色噴墨打印機1臺 DI模塊研華PCI-175148位PCI總線數(shù)字量輸入/輸出卡

35、 2 控制器 模塊部 分DO模塊研華PCI-175532通道數(shù)字量輸入輸出模塊一塊 根據(jù)聯(lián)合站的 各個工藝流程，可以看到現(xiàn)場測量類型主要有壓力、溫度、液位、 界位、電量等，所以需要相應(yīng)的測量儀表進行數(shù)據(jù)采集，以及利用控制閥進行遠(yuǎn)程 控制。液位、溫度、壓力、氣體濃度監(jiān)測及各個泵運行狀況顯示。其中液位、溫度、 壓力、氣體濃度等信號經(jīng)過相應(yīng)的變送氣后都會轉(zhuǎn)換為與現(xiàn)場最大、最小值對應(yīng)的 420MA電流信號，都是模擬量輸入信號。各個泵運行狀況對應(yīng)數(shù)字量輸入信號。 控制分離器上油室、水室的液位恒定可以采用智能模塊、PLC儀表來控制。 5總結(jié)總結(jié) 聯(lián)合站安全監(jiān)控系統(tǒng)是聯(lián)合站管理中很重要的一部分。隨著聯(lián)合站開

36、發(fā)進入高含 水后期，聯(lián)合站工藝過程更加復(fù)雜，采用人工監(jiān)控和常規(guī)儀表監(jiān)控已很難滿足生產(chǎn) 要求。隨著計算機監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)應(yīng)用，可以滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。它采用計算機 技術(shù)與自動化儀表相結(jié)合，對工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種工藝參數(shù)進行處理、運算、顯 示和控制。一般由一下幾個部分組成：計算機（含可視話的人機界面） 、輸入輸出裝 置（板卡） ，監(jiān)測裝置、變送機構(gòu)等。 本次課程設(shè)計主要是對聯(lián)合站進行計算機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計，其中工藝流程 中分離器流程實現(xiàn)氣液分離，油罐區(qū)加熱爐等流程則實現(xiàn)油水分離，進而完成對原 油的儲存，保證油料高品質(zhì)的外輸。 在進行硬件設(shè)計時，本次設(shè)計中采用監(jiān)控儀表，在現(xiàn)場端，我們以監(jiān)控儀表作 西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計 17 為主控制系統(tǒng)，對聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)