毕业论文：油田联合站(5)

西安石油大学本科毕业设计（论文）

3 十一号联合站综合监控系统方案设计

3.1 计算机监控系统简介

3.1.1 计算机控制系统的组成原理

计算机监控系统是一门综合性的技术。它是计算机技术（包括软件技术、接口技术、通讯技术、网络技术、显示技术）、自动控制技术、自动检测和传感技术的综合应用。所谓计算机监控，就是利用传感装置将监控对象中的物理参数（如温度、压力、流量、液位等）转换为电量，再将这些代表实际物理参数的电量送入输入装置中转换为计算机可以识别的数字信号，并且在计算机的显示装置中以数字、图形、曲线的方式显示出来，从而使得操作人员能够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。

计算机监控系统的组成可以有多种划分方法。最简单的可以分为硬件和软件两个部分。一般地，一个计算机监控系统可以由以下及部分组成：计算机（含可视化的人机界面）、输入输出装置（模块）、检测、变送机构、执行机构。如图3.1所示。

图3.1 计算机监控系统的组成原理图

应用程序 组态软件/数据库 输出 操作系统 硬件 输出 功放执行 输入 检测变送 计算机 I/O接口 检测/变送 被 监控对象 检测变送 3.1.2 计算机控制系统的设计原则

控制系统按照功能齐备、工作可靠、检测准确、操作简便、自动化程度较高，具有良好的开放性、节省资金、留有继续开发余地的原则设计。

·先进性。系统需在了解国内外发展动态，吸收其经验和成果的基础上进行方案的设计，使系统的技术性能和水平具有明显的先进性。

·可靠性。系统运行安全可靠，性能稳定，可以在恶劣环境长期连续工作。计算机监测控制系统往往负担着重要的任务，一旦出现故障，将造成整个被监控过程的混乱，引起严重的后果，由此造成的经济损失往往远非计算机监测控制系统本身的造价所能比拟。所以，能否确保长期可靠地运行成为计算机监测控制系统中首要考虑的问

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题。特别是对一些影响面大的重要应用系统，如连续生产过程的控制等，均不允许故障率高的系统存在。

·通用性。一个优良的计算机监控系统应具有良好的通用性，能灵活地扩充、修改和升级。当应用对象不同时，只需在基本系统中作适当的改动，增减某些硬件模块，便可满足对象的要求。因此，在系统的总线结构、通信规约上要标准化，采用国际国内的统一标准和规范；设计指标要有一定余地，如输入输出通道数不应用满。软件的设计也应规范化、模块化。模块要易于连接、组织。程序应可读性强，清除多余语句，并有适量的说明注释，以便于修改。

·相容性。系统应能携挂不同类型的传感器，能够测量多种参数。 ·扩展性。系统的设计容量要足够大，满足系统今后的扩充需要。 ·经济性。系统的造价经济合理，性能价格比高。 ·操作维护方便性。

① 操作方便：系统应尽可能降低对操作人员的专业技术知识的要求，操作的内容尽可能简单明了，操作的顺序清晰简明，便于记忆。

② 排错方便：系统中硬件的排列和安装合理，配有明显的指示或信号，并有查错、诊断、故障报警程序，在故障出现时能及时对它定位排除。

③ 维护方便：系统应尽量采用标准零件部位，便于硬件的更换。 3.1.3 计算机控制系统的功能

1. 数据采集与存储

·系统能检测模拟和数字两种信号并存储数据；

·能将温度、压力、以及液位等等参数的实时状况记录下来，对设备进行实时数据记录；

·数字输入信号每秒扫描一次； ·对过程变量的历史数据建立数据库。 2. 控制和报警

·系统有连续控制和顺序控制的功能：执行信号的逻辑运算和判断。可自动完成过程或设备的安全，停止保护。

·系统有以下报警功能：模拟输入信号超出信号范围；模拟输入信号超出高、低限；模拟输入信号变化率超出限定范围，数字输入信号为报警状态及系统本身故障等。

3. 记录功能

·计算机监控系统具有生产运行记录的功能。

·报警记录功能。发生任何一种报警时。应自动启动打印机打印报警数据，也可以手动打印报警记录。

·事件记录功能。操作人员的任何操作均为事件记录，事件记录的内容包括：事件名称、事件内容、发生的日期和时间。

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4. 显示画面

·菜单显示画面，实现画面切换的菜单画面，列出可显示的全部画面的一个目录，可以在此画面上直接调用所需画面。

·动态流程显示画面，用图形、颜色、数据等组合显示装置的运行状态和变量实时值。

·报警画面显示。 ·趋势显示画面。 5. 操作

·系统提供工程师键盘、操作键盘、鼠标等操作。

·操作安全：操作输入采用密码或键锁方式，规定各操作站和操作员所管辖的范围，对操作员、工程师、维修人员、经理所处理的数据范围加以限制。

3.2 联合站计算机综合监控系统的方案设计

联合站监控最重要的是对工艺过程中的各项参数如温度、压力、液位、流量等进行实时监控。在原油分离过程中液位和压力、锅炉间的锅炉温度、以及各个重要工艺过程中的参数是联合站安全、高效生产的决定性因素，所以必须在各种干扰的情况下，将液位、温度、压力等稳定控制在工艺允许的误差范围内，所以对这些参量监控就是生产过程中的关键。设计号联合站计算机综合监控系统，不仅节省了人力物力，而且在准确性、灵活性以及生产效率上都有明显提高，保证了油田的安全稳定生产

针对联合站计算机监控系统的要求，我们设计了以一台研华工控机通过通信转换器组成的分布式监控系统。由PLC控制系统负责采集现场数据并且传输到上位机。上位机作为管理机构,负责文件管理、数据库维护、报表自动生成并定时打印。下位机PLC要对现场进行测量、采集信息，并通过线路送到主机,由上位机完成数据处理的任务,根据下位机传送来的信息,上位机自动生成各种报表,并在指定的时间打印输出,从而将繁重的数据处理任务交给上位机完成,大大减轻了下位机的负担,以便更好地进行各个子系统的数据采集和控制功能,保证系统的可靠性和精度。图3.1为计算机监控的系统配置图。

PLC控制系统主要完成对现场数据的采集、现场仪表和执行机构的控制。来自生产现场的生产过程参数经过传感器测量变送后变为4一20mA的标准仪表信号，经信号电缆传送至PLC。模拟信号经模数转换后变为数字信号，同时对需要控制的过程参数在PLC中进行PID运算，将运算结果经数模转换后输出4一20mA的控制信号，经放大整形后驱动执行机构，实现对过程参数的PID控制。 11号联合站计算机综合监控系统的初步方案：

本次设计采用PLC控制器来采集与控制现场数据。通过PLC控制器，将现场的模拟或数字信号传输到工控机中，通过显示器显示出现场采集的数据。在控制系统中

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应配有冗余工控机、打印机以及UPS电源装置，以提高监控系统的可靠性。

软件平台是基于Windows NT，采用北京亚控公司的组态王6.53。软件是开放式结构、模块化结构、填表方式、组态方式。其中实时过程控制软件包括组太模块、显示模块、控制模块、图形模块、历史数据模块、报警模块、报表生成模块。操作员软件在操作站上提供操作窗口、显示、趋势和手工操作。

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