1  引言

    原油外输首站涉及到双方或多方的油品交易，需要对原油含水率、进出口原油流量、油罐库存等参数进行实时准确的监测。过去采集数据、数据处理、填写报表等工作需要人工完成，既浪费人力，又很难保证数据的准确性；原油密度、含水率一般采用4小时一次取样分析，实时性差，交接双方存在作弊、扯皮等现象。鉴于这种情况，提出了原油外输首站计算机测控系统。

    在设计本监控系统时，主要考虑的问题是系统的开放性、可维护性、整个系统的的性能价格比，因此选择适当的软、硬件平台是非常重要的。集散控制系统DCS以其卓越的集中管理、集中操作与功能分散、危险分散的特点适应了工厂自动化的要求，是工控系统理想的体系结构。但国外一些厂家推出的 DCS系统大多比较庞大，硬件和软件的专用性强，系统投资很大，开发周期较长，而且提供的是外文操作平台。现在，一些国产的DCS厂家技术也已很成熟，提供了中文操作平台，硬件和软件的使用更符合我国的习惯，系统投资小。本项目采用北京和利时系统工程股份有限公司生产的DCS系统，它是一种基于现场总线技术的分布式控制系统，具有高可靠性、开放性、实用性，在中小规模的监控系统中得到了广泛应用。

2  工艺简介

    临济首站工艺流程图如图1所示。主要完成对一、二、四矿来油、鲁宁来油和外输油的压力、温度、流量、含水进行检测、计量和报警；对4座一万立方米罐的液位、油水界位进行检测，对每个罐的库存及总库存进行计量；对外输油泵房的三台泵的进出口压力、温度及每台电机的电压、电流进行检测；对四台加热炉的进出口压力、温度进行检测和报警；对罐区、泵房、计量间、化验室、燃油泵房、配气间等地方的可燃气体进行检测和报警；油罐自动切换和自动排污的实现；外输泵的变频控制；加热炉出口温度的控制。

1-腰轮流量计；2-储油罐进口电动阀；3-储油罐排污电动阀；

4-储油罐出口电动阀；5-外输泵

图1  工艺流程图

3 系统配置

    整个监控系统如图2所示，由操作站（工程师站）、主控站、I/O模块、现场设备和网络等组成。

图2  DCS系统框图

    操作站用于完成监控操作，其上运行实时监控软件，运行在抢占式的实时多任务操作系统中。该软件包含的任务主要有图形显示与会话、报警管理与显示、报表打印、各种控制运算及系统库、历史库、追忆库、事故库、共享库管理等。每台操作站也可用作工程师站，只要在操作站上安装Windows NT及组态软件，就可以进行软件组态和数据下装。

    控制站是完成现场测控的重要站点，由主控器、I/O模块、电源模块等组成，在主控器、I/O模块中分别固化了实时监控软件和I/O板级软件。主控器采用冗余配置。I/O模块配置如表1所示。

表1  I/O模块配置

    网络是DCS系统的信息通道。操作站（工程师站）之间、主控器之间及操作站与主控器之间用系统网连接，主控器与现场I/O模块用控制网即DP总线网络连接。工程师站组态完成后生成的数据通过系统网络下装到操作站、主控器，主控器再将部分组态数据下装到I/O模块上。在系统运行时，操作员发出的控制输出数据由操作站经系统网络传送到控制站；而实时数据则由控制站通过系统网络传送到各个其它节点。

4  系统组态

    由于本监控系统中模拟量控制点少，而且加热炉出口温度控制为简单闭环控制、外输泵变频控制为开环控制，所以模拟量控制的组态在这里不作详述。下面介绍本监控系统中比较有特色的一些组态策略。

4.1  储油罐原油库存的计量

    如果原油储油罐的横截面积A为常数，则质量库存M为：M=ρ?A?（H