淺議基于DCS系統(tǒng)計(jì)量功能的實(shí)現(xiàn)

王冬寒 劉瑰麗 齊國(guó)紅 王 力

1.中國(guó)石油吉林油田分公司 質(zhì)量節(jié)能處 （吉林 松原 138000）

2.遼寧省電力有限公司 丹東供電分公司 （遼寧 丹東 118000）

淺議基于DCS系統(tǒng)計(jì)量功能的實(shí)現(xiàn)

王冬寒1劉瑰麗1齊國(guó)紅2王 力1

1.中國(guó)石油吉林油田分公司 質(zhì)量節(jié)能處 （吉林 松原 138000）

2.遼寧省電力有限公司 丹東供電分公司 （遼寧 丹東 118000）

針對(duì)吉林油田熱電廠原有化學(xué)除鹽水流量無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量的實(shí)際情況，將除鹽水流量信號(hào)引入DCS系統(tǒng)，通過(guò)編制流量累積模塊，最終實(shí)現(xiàn)了除鹽水流量的精確計(jì)量。

除鹽水流量 DCS計(jì)量

為了實(shí)現(xiàn)化學(xué)除鹽水流量的精確測(cè)量，2010年，吉林油田公司熱電廠在對(duì)1#機(jī)組DCS系統(tǒng)進(jìn)行改造的同時(shí)，將化學(xué)水原有的控制方式由原來(lái)的PLC控制，改造為DCS控制。將化學(xué)除鹽水流量信號(hào)引入到DCS系統(tǒng)，通過(guò)編制流量累積模塊，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)班次制水量的精確累計(jì)，降低了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，為生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)考核及節(jié)能降耗分析提供了重要的理論依據(jù)。

1 技改方案

1.1 技改思路

吉林油田熱電廠化學(xué)除鹽水流量計(jì)量原有2套測(cè)量系統(tǒng)，1套為孔板流量計(jì)，1套為超聲波流量計(jì)。經(jīng)過(guò)綜合分析，將2套流量計(jì)全部引入到DCS系統(tǒng)中，在DCS中對(duì)信號(hào)進(jìn)行判定處理，作為流量累積的輸入值。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)班次的精確累積，需要對(duì)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)判定并將交接班時(shí)間作為運(yùn)行班次除鹽水消耗總量的復(fù)位條件，使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)累積功能。將各個(gè)累計(jì)值所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)添加到DCS圖像畫(huà)面中并組態(tài)為報(bào)表，根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)，避免運(yùn)行人員在操作員站中調(diào)用數(shù)據(jù)的不便。

1.2 DCS中流量累積的邏輯編程

MACSⅤ系統(tǒng)是在原有MACS和Smartpro系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的綜合控制系統(tǒng)。它具有以下特征：

（1）MACSⅤ系統(tǒng)是DCS與FCS相結(jié)合的控制系統(tǒng)。

（2）具有 OPC和 ODBC接口,容易與 ERP、 CRM、SCM等系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化。

（3）采用Profibus－DP現(xiàn)場(chǎng)總線，能夠方便地將第三方Profibus－DP設(shè)備(如PLC、智能儀表等)集成到系統(tǒng)中。

（4）吸取了MACSⅡ系統(tǒng)和Smartpro系統(tǒng)兩者的優(yōu)勢(shì)，繼承了MACSⅡ系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、日志和管理功能、完善而豐富的離線組態(tài)功能和Smartpro系統(tǒng)控制器軟件的高執(zhí)行效率。

（5）操作站軟件保留了MACS系統(tǒng)操作站軟件的功能，并做了進(jìn)一步的完善和修改。

（6）離線組態(tài)軟件保留了MACS系統(tǒng)離線組態(tài)的所有功能，原MACS系統(tǒng)的算法組態(tài)在MACSⅤ系統(tǒng)中只用于組態(tài)服務(wù)器的算法。使用設(shè)備組態(tài)功能對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行組態(tài)，經(jīng)過(guò)編譯后生成包含設(shè)備和I/O轉(zhuǎn)換功能的Conmaker控制器組態(tài)文件；增加了模擬量I/O模塊增益的自動(dòng)設(shè)置功能，用戶無(wú)需手工選擇通道增益。

（7）控制器算法組態(tài)：使用 Smartpro系統(tǒng)的Conmaker控制器組態(tài)軟件，全部采用IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制器軟件組態(tài)設(shè)計(jì)。添加控制算法的中間變量會(huì)直接添加到MACSV的組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一。

服務(wù)器軟件：在MACS系統(tǒng)服務(wù)器軟件的基礎(chǔ)上做適應(yīng)性改進(jìn)而成。

根據(jù)上述技改思路，在DCS的控制器算法中編制出如下程序：

（1）判定系統(tǒng)時(shí)間邏輯功能塊RTC：編制程序取系統(tǒng)時(shí)間，將系統(tǒng)時(shí)間作為比對(duì)條件，進(jìn)而與設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行比較，從而對(duì)所累積出的流量進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位。

（2）時(shí)間復(fù)位條件邏輯：根據(jù)程序取得的系統(tǒng)時(shí)間與所設(shè)定的值次交接班時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，在規(guī)定的時(shí)間對(duì)所累積的流量重新進(jìn)行運(yùn)算。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，系統(tǒng)時(shí)間將和3個(gè)值次的交班時(shí)間分別進(jìn)行比對(duì)，即每天的0：00、8:00、16:00。另外，為了存檔需要，邏輯功能塊還將對(duì)月流量進(jìn)行累計(jì)，即將每月的第一天零點(diǎn)作為流量累積的復(fù)位條件。

（3）流量累積邏輯功能塊HSACCUM：編制流量累積功能塊，將復(fù)位時(shí)間設(shè)定好，流量累積功能塊的掃描周期和DCS系統(tǒng)的掃描周期要保持一致。因?yàn)镈CS系統(tǒng)的掃描周期為500ms，所以流量積算模塊的時(shí)間常數(shù)設(shè)定為：

根據(jù)以上描述，編制出最終的流量累積功能塊邏輯功能圖，編程語(yǔ)言采用可讀性強(qiáng)，易于操作的CFC語(yǔ)言格式。

1.3 圖形組態(tài)

MACSV系統(tǒng)的圖形組態(tài)軟件是MACS系統(tǒng)生成應(yīng)用系統(tǒng)所需的各種總貌圖、流程圖和工況圖。該軟件為用戶提供了方便的繪圖工具和多種動(dòng)態(tài)顯示方式。通過(guò)圖形，操作員可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況一目了然，從而方便地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行。

為了使運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到流量累積值，將班累積流量，日累積流量和月累計(jì)流量3個(gè)點(diǎn)定義為全局變量點(diǎn)并上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，在圖形中定義這3個(gè)點(diǎn)動(dòng)態(tài)特性為有文字特性并將顯示格式定義為小數(shù)點(diǎn)后兩位以便實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。根據(jù)需要，在畫(huà)面中做出流量復(fù)位按鈕，以便在自動(dòng)復(fù)位的基礎(chǔ)上也能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位功能。

1.4 報(bào)表組態(tài)

因?yàn)榱髁坷鄯e采用自動(dòng)復(fù)位模式，在設(shè)定的時(shí)間下流量累積模塊將會(huì)自動(dòng)將流量清零，重新進(jìn)行累計(jì)，查看累計(jì)值只能查看歷史數(shù)據(jù)庫(kù)采集到的實(shí)時(shí)值。但是此種辦法需反復(fù)查看歷史趨勢(shì)，對(duì)運(yùn)行人員的素質(zhì)水平也有一定的要求，故將累積值所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)組態(tài)為報(bào)表，通過(guò)終端打印機(jī)自動(dòng)對(duì)報(bào)表進(jìn)行打印。報(bào)表可以打印時(shí)間點(diǎn)、歷史點(diǎn)和實(shí)時(shí)點(diǎn)，歷史點(diǎn)必須與歷史庫(kù)的定義相吻合，報(bào)表打印的方式采用定點(diǎn)打印，即為按定義指定的打印時(shí)刻在打印機(jī)上自動(dòng)打印。

報(bào)表組態(tài)在工程師站完成，基于EXCEL實(shí)現(xiàn)。MACSV系統(tǒng)的報(bào)表組態(tài)工具具有以下功能：表格的繪制靈活方便，用戶可以隨意拖拉表格的寬度和高度，定義此單元格的顯示大?。豢梢苑奖愕闹付ň€型并繪制表格線；可以插入圖形對(duì)象，如制作餅形圖、直方圖、曲線等常用統(tǒng)計(jì)圖形；允許用戶預(yù)覽所作的報(bào)表，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得；允許同時(shí)組態(tài)多個(gè)表格，支持表格間的拷貝、插入等操作；提供給用戶一種報(bào)表描述語(yǔ)言，對(duì)于報(bào)表所需的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫(kù)中的點(diǎn)，或其他需要從應(yīng)用系統(tǒng)中讀取的數(shù)據(jù)，應(yīng)基于描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，由用戶控制需要在報(bào)表的某個(gè)單元格中顯示某種數(shù)據(jù)；能夠進(jìn)行表格上關(guān)聯(lián)的點(diǎn)名的數(shù)據(jù)庫(kù)有效性檢查；支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（Excel本身的功能），用戶可以針對(duì)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行常用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，提供常用計(jì)算公式，例如累計(jì)(SUM)、求平均值(AVG)、最大值（MAX）、最小值（MIN）、其它常用公式等等。

報(bào)表組態(tài)的內(nèi)容一般分為以下2種：靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息。

用戶在報(bào)表上顯示的所有文本描述，以及插入的圖片，表格的邊框等信息。靜態(tài)信息意味著用戶在組態(tài)時(shí)所見(jiàn)到的就是報(bào)表打印出來(lái)的信息沒(méi)有變化。

動(dòng)態(tài)信息為用戶要得到系統(tǒng)當(dāng)時(shí)報(bào)表時(shí)的數(shù)據(jù)，例如某點(diǎn)某時(shí)刻的值，當(dāng)時(shí)的打印時(shí)間，需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)等等。

動(dòng)態(tài)變量描述語(yǔ)言可以根據(jù)組態(tài)點(diǎn)自動(dòng)生成，我們不用直接改動(dòng)。

2 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)化學(xué)除鹽水流量累積功能的實(shí)現(xiàn)，首先考慮的是充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，既要滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，又要達(dá)到技改目標(biāo)。以此為借鑒，可推廣應(yīng)用到對(duì)熱電廠酸堿消耗量、天然氣消耗量等各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)的計(jì)量。改造完成后，改變了以往重要生產(chǎn)指標(biāo)人工計(jì)算的模式，實(shí)現(xiàn)了智能化精確化的現(xiàn)場(chǎng)管理，為電廠各項(xiàng)指標(biāo)考核和節(jié)能降耗管理工作提供了理論依據(jù)。

In the power plant of Jilin oilfield,it is impossible to realize the exact measurement of desalinated water flow.According to this problem,DCS system is introduced to the flow signal of desalinated water.Finally,the accurate measurement for the flow of desalinated water is reached through the composition of flow accumulation block.

desalinated water flow;DCS;measurement

王冬寒（1973-），男，工程師，從事油田能源管理工作。

尉立崗

2011-04-27