孫億嵬開題報(bào)告-聯(lián)合站原油監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)

1、聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目：聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的統(tǒng)的學(xué)生姓名孫億嵬學(xué)號(hào)1107020104教學(xué)院系電氣信息學(xué)院專業(yè)年級(jí)自動(dòng)化2011級(jí)指導(dǎo)教師青小渠職稱副教授單位西南石油大學(xué)11目錄1 畢業(yè)論文題目研究的目的、意義2 1.1 研究目的與意義21.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀32 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案3 2.1設(shè)計(jì)任務(wù)32.2工藝流程42.3總體設(shè)計(jì)方案6 2.3.1聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)的組成-62.3.2原油脫水站場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)成方案72.3.3監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)8 2.3.4聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)主要參數(shù)的控制策略-93系統(tǒng)配置與選型114 預(yù)期結(jié)果115 關(guān)鍵與

2、難點(diǎn)116設(shè)計(jì)進(jìn)程安排127參考文獻(xiàn)121 前言1.1 研究目的與意義我國(guó)投入開采的油田多數(shù)已進(jìn)入高含水的中后期開發(fā)階段，一些老油田平均綜合含水接近80%，采出液中含水量極大。原油含水不僅增加了儲(chǔ)存、輸送、煉制過程中設(shè)備的負(fù)荷，而且增加了升溫時(shí)的燃料消耗，甚至因?yàn)樗泻}等而引起設(shè)備和管道的結(jié)垢或腐蝕。所以在原油進(jìn)入集輸系統(tǒng)前必須對(duì)原油中的含水、含鹽以及雜質(zhì)進(jìn)行凈化處理，使之成為合格的商品原油。國(guó)內(nèi)油氣集輸、油氣采集等技術(shù)較國(guó)外處于落后階段，大多數(shù)數(shù)據(jù)采集仍然依靠人工完成。目前，油田遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于石油行業(yè)，實(shí)時(shí)采集設(shè)備工作狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集分析以及設(shè)備監(jiān)控，從而以達(dá)到采油的

3、自動(dòng)化和可視化并及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況來提高安全水平與經(jīng)濟(jì)效益的目的。我國(guó)迫切需要對(duì)聯(lián)合站進(jìn)行自動(dòng)化改造，實(shí)行集散控制系統(tǒng)的監(jiān)控與管理。從而可以自動(dòng)采集并監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程的各個(gè)參數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，對(duì)建成環(huán)保、節(jié)能、運(yùn)行效率高、自動(dòng)化管理水平高的智能化、數(shù)字化的聯(lián)合站有著重要意義，它同時(shí)也是數(shù)字化油田建設(shè)的重要組成部分。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀美國(guó)海灣石油公司于1954年10月，建成世界上第一套自動(dòng)監(jiān)控輸送系統(tǒng)（Ledge Automatic Control Transmission System,簡(jiǎn)稱LACT）裝置，解決了原油的自動(dòng)收集、處理、計(jì)量和輸送問題。到1967年底，美國(guó)陸地

4、石油公司已有75%的原油采用LACT裝置。在LACT應(yīng)用的同時(shí)，一些原油處理站出現(xiàn)了以閉環(huán)控制為特點(diǎn)的就地自動(dòng)化控制系統(tǒng)。自20世紀(jì)60年代末期以后，計(jì)算機(jī)及PLC（Programmable Logic Controller）技術(shù)已開始應(yīng)用于油田聯(lián)合站內(nèi)的部分生產(chǎn)系統(tǒng)中，如Arco油氣公司的Iatan East Howard油田將PLC用于注水控制，并很快發(fā)展到報(bào)警、泵控、橇裝試井裝置等其它領(lǐng)域。但此時(shí)，聯(lián)合站集輸系統(tǒng)還是處于簡(jiǎn)單常規(guī)儀表控制時(shí)期。隨著集輸工藝上計(jì)量站的形成和聯(lián)合站的產(chǎn)生，集散控制系統(tǒng)（Distribute Control System,簡(jiǎn)稱DCS）開始應(yīng)用于聯(lián)合站集輸系統(tǒng)中代

5、替常規(guī)儀表。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，DCS的功能越來越強(qiáng)，工作也越來越可靠。如HONEYWELL公司的TDC3000系統(tǒng)、FISHER-ROSEMOUNT公司的PROVOX系統(tǒng)等數(shù)十個(gè)廠商的DCS都在油氣處理站有所應(yīng)用。國(guó)外油田DCS的應(yīng)用已經(jīng)開始采用一些先進(jìn)控制策略。如HONEYWELL公司的非線性液位控制，可以更好地適應(yīng)進(jìn)液的波動(dòng)。美國(guó)通控公司的無(wú)模型控制器可以適合大滯后、時(shí)變的溫度控制。HONEYWELL公司的氣舉優(yōu)化軟件和各種多變量控制、適應(yīng)性控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制也在油氣集輸處理站的DCS上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了部分生產(chǎn)過優(yōu)化運(yùn)行。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，SCADA（Supervisory C

6、ontrol and Data Acquisition）即監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)越來越多地油田生產(chǎn)控制與管理中。國(guó)外有些油田SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了注氣、注水的優(yōu)化控制運(yùn)行。SCADA能夠把遠(yuǎn)程獨(dú)立的單個(gè)油田作業(yè)變成一個(gè)具有許多緊密相關(guān)功能的綜合加工過程，SCADA已具有為相互聯(lián)系的處理作業(yè)的最優(yōu)化提供定時(shí)獲得操作信息的能力。國(guó)內(nèi)油田聯(lián)合站的自動(dòng)化建設(shè)起步較晚，初期發(fā)展較為緩慢。在1972年世界能源危機(jī)以前，對(duì)原油集輸系統(tǒng)的運(yùn)行控制用大冗余處理各種干擾因素，控制方案簡(jiǎn)單。但在愈來愈重視降低投資和節(jié)能的今天，在現(xiàn)有的冗余條件下，原來使用的控制規(guī)律過于簡(jiǎn)單已不能保證控制效果。在我國(guó)，原油集輸控制系統(tǒng)最先采

7、用的是DDZ-II型儀表，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益但這些由常規(guī)儀表組成的控制系統(tǒng)具有一些局限性。上世紀(jì)九十年代，計(jì)算機(jī)控制開始應(yīng)用于聯(lián)合站生產(chǎn)過程，尤其是西部塔里木、吐哈、準(zhǔn)格爾三大盆地的開發(fā)和建設(shè)，油田生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制和管理得到了迅速的發(fā)展。1992年5月，鄯善油田就使308口油水井、19座計(jì)量站全部實(shí)現(xiàn)了由單井、單個(gè)裝置，單站自動(dòng)化向全油田，全線自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變。隨著油田開采的深入，油田已經(jīng)進(jìn)入到高含水及日產(chǎn)量不穩(wěn)定的階段，因此對(duì)油田的自動(dòng)化水平要求也越來越高，系統(tǒng)的控制策略已不適合當(dāng)前中轉(zhuǎn)站來液量大且波動(dòng)大的實(shí)際情況，監(jiān)控軟件中的先進(jìn)控制方法以及軟硬件交互的開放性應(yīng)用也不夠。隨著DCS向計(jì)算

8、機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制發(fā)展，集輸系統(tǒng)生產(chǎn)過程不僅局限于聯(lián)合站范圍內(nèi)的操作和控制，還向過程控制系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)緊密結(jié)合方向發(fā)展，即控制和管理一體化。因此，聯(lián)合站采用DCS是最佳選擇，目前絕大數(shù)聯(lián)合站采用的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是DCS。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本項(xiàng)目是聯(lián)合站原油脫水工藝流程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用DCS系統(tǒng)為聯(lián)合站原油集輸提供自動(dòng)化監(jiān)控與歷史數(shù)據(jù)記錄。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、工藝流程控制方案及模型；2、系統(tǒng)構(gòu)成方案；3、系統(tǒng)配置選型；4、儀表量程等參數(shù)的計(jì)算及儀表的選型；5、閥門流通能力的計(jì)算、公稱直徑的選擇及閥的選型；6、監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的編程。2.2工藝流程聯(lián)合站集輸系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)油水

9、分離的重要環(huán)節(jié)，原油的油水分離過程有自然沉降脫水、化學(xué)脫水、機(jī)械過濾脫水、電脫水等多種方法。目前我國(guó)各油田普遍采用的是沉降脫水、電脫水、電化學(xué)聯(lián)合脫水等方法，采用的脫水流程主要有兩種，即兩段式脫水流程和三段式脫水流程。（1）方案一：兩段式集輸系統(tǒng)具體的流程為：具體的流程為：來自中轉(zhuǎn)站的高含水原油進(jìn)入聯(lián)合站后，首先進(jìn)入游離水脫除器，在破乳劑的化學(xué)作用和重力沉降作用下，經(jīng)合理控制，分離出大部分游離水，高含水原油變成含水在20%30%左右的中含水原油。游離水脫除器的運(yùn)行控制非常重要，要求在容器中部安裝油水界面檢測(cè)儀表，適時(shí)檢測(cè)油水界面的變化，并通過控制容器下端放水出口的調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整油水界面，使油水

10、界面保持在一定范圍內(nèi)，以保證油出口含水和水出口含油不超標(biāo)。另外，多臺(tái)游離水脫除器的出油匯到一條匯管上，要求在匯管上安裝壓力檢測(cè)儀表，適時(shí)檢測(cè)匯管壓力的變化，并通過控制安裝在匯管上的調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整匯管壓力穩(wěn)定在0.20.35MPa，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)當(dāng)壓力超高時(shí)，快速泄壓連鎖保護(hù)功能。游離水脫除器的放水匯到一條匯管上，靠自壓進(jìn)入污水沉降罐。游離水出口原油進(jìn)入脫水加熱爐，加熱升溫至4550，加熱后的含水原油在輸送管道中與一定數(shù)量的破乳劑混合，進(jìn)入復(fù)合電脫水器進(jìn)行油水分離。原油在電脫水器內(nèi)在電場(chǎng)力和化學(xué)破乳劑的共同作用下，進(jìn)行油水的最終分離，經(jīng)過合理控制電場(chǎng)強(qiáng)度、加藥量和脫水器的油水界面，使電脫水后的原油

11、含水達(dá)到0.5%以下，從而得到滿足要求的凈化原油。電脫水器的控制原理和游離水脫除器相同。脫出的污水進(jìn)入污水沉降罐，進(jìn)行污水處理。脫水后的凈化原油進(jìn)入凈化油緩沖罐，再經(jīng)過外輸泵外輸。聯(lián)合站兩段式集輸系統(tǒng)主要包括兩個(gè)子系統(tǒng)：自然沉降脫水系統(tǒng)（一段脫水系統(tǒng)）、電脫水系統(tǒng)（二段脫水系統(tǒng)）。（2）方案二：三段式集輸系統(tǒng)三段式集輸系統(tǒng)與兩段式集輸系統(tǒng)工藝原理相似，主要的區(qū)別在于中轉(zhuǎn)站的來油首先進(jìn)入游離水脫除器，進(jìn)行沉降脫水，脫水至含水70%左右，然后進(jìn)入壓力沉降罐，進(jìn)行壓力沉降脫水，脫水至30%左右，再進(jìn)入電脫水器進(jìn)行電脫水，經(jīng)電脫水后，成為凈化原油。所以三段式集輸系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)：自然沉降脫水系統(tǒng)、壓

12、力沉降脫水系統(tǒng)、電脫水系統(tǒng)。這種集輸系統(tǒng)雖流程復(fù)雜、設(shè)備較多、能耗較高，但是脫水效果較好。油田只有極少的一部分聯(lián)合站采用此種集輸系統(tǒng)進(jìn)行原油脫水。通過兩種工藝流程比較，由于目前油田絕大多數(shù)聯(lián)合站都采用兩段式脫水集輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)簡(jiǎn)單、節(jié)省設(shè)備、能耗低、脫水效果較好。因此本設(shè)計(jì)選用第一個(gè)工藝流程。聯(lián)合站原油脫水工藝流程如圖3.1所示。圖3.1聯(lián)合站原油脫水工藝流程簡(jiǎn)化如圖3.2：來自中轉(zhuǎn)站的高含原油水原油游離水脫除器破乳劑脫水加熱爐破乳劑復(fù)合電脫水器凈化油緩沖罐外輸含水率達(dá)到0.5%以下的原油污水沉降罐圖3.2聯(lián)合站原油脫水工藝流程由圖3.2可知，聯(lián)合站原油脫水自動(dòng)化監(jiān)控涉及含水率、壓力、液位等參

13、數(shù)。2.3總體設(shè)計(jì)方案2.3.1聯(lián)合站監(jiān)控系統(tǒng)的組成（1）方案一： DCS系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)（Distributed control system）是以微處理器為基礎(chǔ)的對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有優(yōu)越的控制性能，良好的可維護(hù)性、極高的可靠性、靈活的構(gòu)成方式和簡(jiǎn)易的操作方法，被認(rèn)為是目前最先進(jìn)的過程控制系統(tǒng)。它適用于測(cè)控點(diǎn)數(shù)多、測(cè)控精度高、測(cè)控速度快的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，其特點(diǎn)是分散控制和集中監(jiān)視，具有組網(wǎng)通訊能力、測(cè)控功能強(qiáng)、運(yùn)行可靠、易于擴(kuò)展、組態(tài)方便、操作維護(hù)簡(jiǎn)便，但系統(tǒng)價(jià)格昂貴。該系統(tǒng)將若干臺(tái)微機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由

14、上位管理計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制。利用DCS可以完全實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合站脫水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，歷史數(shù)據(jù)保存，使系統(tǒng)處于優(yōu)化運(yùn)行。（2）方案二： SCADA系統(tǒng)SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition,簡(jiǎn)稱SCADA）系統(tǒng)，即分布式數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，屬中小規(guī)模的測(cè)控系統(tǒng)。它主要用于數(shù)據(jù)采集，它的特點(diǎn)是控制點(diǎn)分散，通信結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了集中管理、分散控制的現(xiàn)代大系統(tǒng)控制原則，特別適用于油氣長(zhǎng)輸管道這種分散性大系統(tǒng)的運(yùn)行管理和控制。由于聯(lián)合站裝置比較集中，適于采用DCS進(jìn)行控制和管理，也更便于實(shí)現(xiàn)油田一體化，提高了工作的安全可靠性。而SCAD

15、A系統(tǒng)適用于油氣長(zhǎng)輸管道這種分散性大系統(tǒng)的運(yùn)行管理和控制。所以本設(shè)計(jì)采用DCS控制系統(tǒng)，而本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的監(jiān)控對(duì)象只是聯(lián)合站工藝流程的原油脫水部分，因此，本設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容僅僅針對(duì)該工藝流程，構(gòu)建一個(gè)站場(chǎng)控制系統(tǒng)，屬于整個(gè)聯(lián)合站DCS監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。2.3.2原油脫水站場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)成方案基于PC和PLC實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站原油脫水站場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖3.3：工作站控制器控制器壓力傳感器液位傳感器現(xiàn)場(chǎng)儀表.圖3.3總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖聯(lián)合站DCS系統(tǒng)由中央控制室操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成。用PC機(jī)及PLC組成集散控制系統(tǒng)時(shí)，PLC相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)控制站，PC機(jī)相當(dāng)于操作站和工程師站，它

16、們之間通過工業(yè)以太網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)與參數(shù)可以在它們之間相互傳送?？刂普竞同F(xiàn)場(chǎng)儀表之間通過現(xiàn)場(chǎng)總線和420mA模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在安裝有PLC系統(tǒng)軟件的PC機(jī)上可以編輯梯形圖，控制應(yīng)用軟件下載到PLC后，PLC獨(dú)立完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、模擬控制等，在安裝有實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的上位機(jī)上可以方便對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。由于我們沒有實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此我們只能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬設(shè)計(jì)，構(gòu)建模擬站場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。（1）方案一：系統(tǒng)可以采用學(xué)?，F(xiàn)有的羅克韋爾ControlLogix系統(tǒng)，通過傳感器采集各部分的壓力、含水率、溫度、液位等物理量，傳感器測(cè)量的模擬電信號(hào)經(jīng)過外圍電路的初步處理之后傳給遠(yuǎn)程模擬IO端口

17、，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后（遠(yuǎn)程模擬IO模塊具有A/D轉(zhuǎn)換）的數(shù)字信息通過ControlNet（控制網(wǎng)）傳遞給Logix5000處理器，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理按照編寫的程序發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行信息，最后輸出420mAbiaozhunmA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)（或數(shù)字信號(hào)ON/OFF）去驅(qū)動(dòng)各種閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)各種工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。采用羅克韋爾現(xiàn)場(chǎng)總線搭建三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并應(yīng)用力控組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控畫面的組態(tài)。（2）方案二：系統(tǒng)也可以采用學(xué)?，F(xiàn)有的貝加萊PCC2005控制器，Automation Studio作為編程軟件。要構(gòu)建集散控制系統(tǒng)，需要完成I/O地址的分配，為控制策略編寫梯形圖，對(duì)液位、壓力、溫度等參數(shù)采用S

18、umilation仿真器進(jìn)行模擬。聯(lián)合站DCS系統(tǒng)由中央控制室操作員站、現(xiàn)場(chǎng)PCC控制站和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成。中央控制室操作員站和現(xiàn)場(chǎng)PCC控制站之間通過工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)接，數(shù)據(jù)和參數(shù)可以在PCC與中央控制室管理站之間相互傳送；PCC控制站和現(xiàn)場(chǎng)儀表之間通過現(xiàn)場(chǎng)總線和420mA模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。構(gòu)建的DCS硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示。PC(中央控制室操作員站)現(xiàn)場(chǎng)PCC控制站（工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)接PC與PCC）現(xiàn)場(chǎng)儀表（測(cè)量溫度、壓力、液位等）圖3.4 DCS硬件結(jié)構(gòu)圖以上兩種方案均可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，將在之后具體實(shí)踐中再做選擇。2.3.3監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可選擇以下方案：（1）方案一：RSVi

19、ew32，它一種易用的、可集成的、基于組件的、用于監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程的人機(jī)界面軟件。它基于微軟最成熟的Windows平臺(tái)而設(shè)計(jì)，而且是第一個(gè)把ActiveX控制嵌入畫面的人機(jī)界面軟件。由于它與羅克韋爾軟件的其他產(chǎn)品無(wú)縫連接，因此為RSView32監(jiān)視和運(yùn)行控制系統(tǒng)提供了極大的靈活性。（2）方案二：力控組態(tài)軟件，它具有方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板、可嵌入各種格式的圖片，方便畫面制作，大大降低了組態(tài)開發(fā)的工作量；它具有全新的高性能實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)，恢復(fù)功能；靈活的報(bào)表生成器以及全面升級(jí)的I/O調(diào)度。（3）方案三：組態(tài)王軟件

20、，它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

21、和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。綜上，我決定在上位機(jī)組態(tài)軟件上擬選定力控組態(tài)軟件。2.3.4聯(lián)合站原油脫水監(jiān)控系統(tǒng)主要參數(shù)的控制策略（1）方案一：?jiǎn)位芈稰ID控制PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于算法簡(jiǎn)單，魯棒性和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制。本系統(tǒng)的控制流程分為三個(gè)部分：

22、自然沉降脫水系統(tǒng)（一段脫水系統(tǒng)）、加熱爐溫度控制系統(tǒng)、電脫水系統(tǒng)（二段脫水系統(tǒng)）。（1）原油脫水工藝液位、界面、壓力控制系統(tǒng)都屬于閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)（如圖3.5）。工作過程：當(dāng)上述參數(shù)受到干擾變量（罐壓或進(jìn)液流量、出水流量、出混合液流量）變化的擾動(dòng)后，被控參數(shù)發(fā)生變化，控制部分根據(jù)偏差e(t)，產(chǎn)生控制作用u(t)信號(hào)給調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)控制變量Fi(t)克服干擾變量Ff（t）的影響，使系統(tǒng)輸出C（t）（液位高度）回復(fù)到設(shè)定值。在工藝過程控制中，由于擾動(dòng)經(jīng)常發(fā)生，控制作用也就不斷的進(jìn)行下去?？刂撇糠终{(diào)節(jié)閥被控對(duì)象測(cè)量變送器R（t）e(t)u(t)Fi(t)Ff(t)C(t)Z(t)圖3.5液面控制系

23、統(tǒng)方框圖（2）加熱爐溫度控制系統(tǒng)框圖如圖3.6：TC調(diào)節(jié)閥加熱爐TT截止閥21圖3.6溫度控制系統(tǒng)框圖TC代表溫度控制器，TT代表溫度變送器，1代表來自游離水脫除器的含水原油的溫度，2代表加熱爐出口的原油溫度。（2）方案二：預(yù)測(cè)控制與常規(guī)PID控制相結(jié)合這個(gè)方案對(duì)原油脫水這一干擾作用頻繁、參數(shù)間相互關(guān)聯(lián)的多變量系統(tǒng)具有較好控制效果。預(yù)測(cè)控制自問世以來，在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了多種適應(yīng)生產(chǎn)過程特點(diǎn)的算法。狀態(tài)反饋預(yù)測(cè)控制具有抗干擾能力強(qiáng)、可適用于不穩(wěn)定對(duì)象、魯棒性好、理想控制具有一定的解耦作用等特點(diǎn)，應(yīng)用于煉廠催化裂化反應(yīng)深度控制，取得了較好的控制效果。本設(shè)計(jì)先擬選擇單回路PID

24、控制。3系統(tǒng)配置與選型檢測(cè)儀表一般均由傳感器、變送器、顯示部分三大功能部件及傳輸通道組成，用來檢測(cè)生產(chǎn)過程中各個(gè)有關(guān)的參數(shù)。檢測(cè)儀表是生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最重要的組成部分之一，其可靠性和精度直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和性能。熟悉檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥的工作原理對(duì)正確地選擇、合理地使用和維護(hù)儀表，以及正確地設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)有重要意義。在本設(shè)計(jì)中，需要選擇溫度、壓力、流量和液位檢測(cè)儀表、合適的閥門以及控制器，可以根據(jù)石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)以及聯(lián)合站原油脫水工藝，對(duì)儀表量程進(jìn)行計(jì)算，對(duì)閥門流通能力進(jìn)行計(jì)算、選擇公稱直徑及閥門的選型。由于這些硬件的選擇需要經(jīng)過仔細(xì)的分析和嚴(yán)格地計(jì)算，因此這部分會(huì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)后期階段進(jìn)行。4 預(yù)期結(jié)果基本要求：1、設(shè)計(jì)應(yīng)符合工程技術(shù)的要求及規(guī)范對(duì)DCS系統(tǒng)和控制過程中的裝置儀表計(jì)；2、設(shè)計(jì)日處理原油1萬(wàn)噸；3、具有安全報(bào)警裝置：壓力、溫度、流量的安全報(bào)警裝置；提交成果：1、提交開題報(bào)告一份2、完成總體方案圖（含部分結(jié)構(gòu)圖）及所選儀表閥門詳細(xì)清單。3、完成調(diào)試后的控制軟件一套。4