基于力控的罐区自动化监控系统

1 罐表系统概况及监控要求
   1.1 罐表系统概况
     广州石化乙烯区罐区控制系统原采用基于DOS操作的ROSEMOUNT HTG PCCONFIG 计算机操作系统，由于罐区新增油罐，造成现有罐表资源严重不足，经常死机，而且只有一台操作站，严重影响工艺操作，再加上原来罐表系统主机硬件配置较低，软件功能不完善，无报警及打印等功能，无法满足工艺操作需要。
   1.2 系统的监控要求
     自动化监控系统应满足如下条件：
（1） 信号采集。信号采集包括标准信号及非标准信号的采集、处理以及转换运算。
（2） 监控操作。包括操作控制；参数设定；阀门的自动控制；联锁动作等。
（3） 动态显示。动态立体流程图显示，能区分不同油品介质的流向；区分动罐、静罐；显示报警；显示趋势等。
（4） 操作画面。通过操作画面查询与管理罐的相关参数；打印实时和历史报表、报警。
（5） 系统具备可扩展性。
   2 系统的组成
     为此，对该系统进行了技术改造势在必行：新增两台工控机操作站，并互为冗余，增加系统可靠性；同时，改造原罐表系统的软件，采用了目前流行的WINDOWSNT操作系统，配置力控ForceControl自动化监控系统，实现数据采集及报警、报表等功能，提高了操作工对系统的监控能力及管理水平。
       该改造项目只对计算机系统进行更新,不涉及现场仪表的改造。罐区中控室操作站可以与工厂局域网相连，为相关科室提供实时或历史罐存数据。在各科室操作站上可以实时查看罐区流程图画面、罐存原料或产品数量，进而为经济核算及生产调度服务。可以在工厂生产现场和办公室之间架起一座桥梁，实现管控一体化。
       该系统由3 套工控机（PⅢ450 15G 128M）及历史趋势、实时趋势、实时及历史报警查询模块以及工控机相应外设构成。系统结构如下图1所示。
   
   3 力控ForceControl监控系统软件功能简介
3.1 力控ForceControl的体系结构
     图2是ForceControl系统的结构图。I/O Server是I/O驱动程序，能完成与各种检测、控制设备的通信，负责从过程I/O设备读取实时数据，同时将来自图形界面和实时数据库的控制命令写入I/O设备。DB是分布式实时数据库，DRAW和VIEW是功能强大的人机界面组台工具和图形界面运行程序，NetServer和NetClient是高性能的网络通信服务程序。
   3.2 ForceControl功能简介
3.2.1 画面制作
     ForceControl提供了直观的全中文图形工具，可视化的开发环境，可方便地创建各种复杂界面和逼真的动画效果。用户不必经过专门培训即可随时根据需要修改画面内容。同时ForceControl是一个ActiveX容器，可以使用第三方厂家开发的ActiveX控件，加入到画面中。
   
   3.2.2 实时数据库
     ForceControl实时数据库是整个系统数据处理的核心，它提供的基于Windows浏览器风格的数据库浏览窗口，可直观地查询并在线修改数据库中的数据内容；基于OLE技术的开放的函数接口（API）使您能利用各种常用开发工具（如：VC++、VB等）进行更深层次的开发应用。
     先进的数据压缩技术保障历史数据可以存放1年以上。
   3.2.3 报警
     ForceControl的报警系统可处理限值报警、偏差报警、变化率报警、录入超时报警等多种类型的报警，并具备报警优先级管理；可按区域或单条记录进行报警确认，能够方便地查询报警历史。
   3.2.4 报表
     ForceControl具有内嵌报表，同时也可通过DDE方式使用Excel形成报表。根据不同要求可以打印班报表、日报表
   3.2.5 网络
     ForceControl的网络服务程序基于TIP/IP协议，采用“Peer to Peer”和Client/Server相结合的分布式体系结构，支持实时数据共享和分布式数据库，易于扩展。
   3.2.6 I/O驱动
     ForceControl拥有丰富的驱动程序，支持多种硬件设备和通讯协议，支持动态数据交换（DDE）技术的通讯驱动程序，全面支持OPC（OLE for Process Control）标准驱动程序。一台运行力控ForceControl的计算机可同时连接多种I/O设备。
   3.3 系统性能
     ForceControl开发于32位 Windows平台。在设计时充分运用了32位 Windows 的多任务、多线程、内存管理等先进性能，并通过严格的测试以提高其可靠性。稳定性。
   4 监制系统软件设计
     乙烯罐区采用的是静压法油罐计量（简称HTG法）,它的测量原理是通过压力变送器测量油品介质作用在罐底部静压的方法来测量贮罐内介质质量。力控ForceControl监控系统软件具有全中文显示，界面友好，易操作的特点。软件操作画面的设计采用主菜单的形式，在每幅画面下通过按钮进行切换，画面主要有主菜单画面、工艺流程画面、总貌画面、报表画面、报警画面、历史趋势、组画面等。根据监测、观察和维护的需要，在每个画面中都设置了按钮，通过鼠标点击可进入相应画面，主菜单画面中汇总了各个画面的按钮，操作人员根据维护系统的实际需要可进入各个画面进行监护和操作。对关键参数的修改，采用分级授权制，如果操作人员的访问级别不够，系统拒绝执行。
   4.1 流程图画面显示
     根据需求可显示工艺流程，显示每个罐的动态数据和现场的实际工艺。根据阀门的开闭状况可以确定管道的流动状态及流向。
   
   4.2 报警的处理显示
     报警分紧急、高优先级、低优先级、无动作四个级别，在没幅画面的最上方都有一个系统报警窗，显示最近发生的报警事件。报警限值的修改由持有密码的工程师修改，未被授权人员无法修改。报警通知除在屏幕显示外还可以通过语音或其他声响通知操作人员。在报警查询画面上可以查看长达一年之内的历史报警。本系统采用语音报警，提示操作人员是哪个罐的什么参数报警。并可根据需要进行查询以前的报警。
   4.3 组画面显示
     组画面显示吸取了ＤＣＳ的思想，每个画面显示几个罐的工艺参数，主要是根据不同的介质进行划分的，分成原料罐区、成品罐区和碳四罐区；画面用棒形图显示工艺参数实际值，当报警发生时，棒形图由绿变红闪烁进行提示。每个棒图的值是其下面对应颜色的。棒图显示对应量的百分比填充。
   
   5 系统维护
      本系统与现场连接时，千万请注意不要带电作业。在确认现场工作器件没有问题的条件下，3402与计算机的通讯电缆连接时，请勿必先将工业机电源或3402电源关掉后进行，连接无误后再开机。否则，将损坏工控机和3402部件。
      中控室的温度，应保持20℃±3℃，湿度应保持85%左右为宜；应设计成防磁、防j静电，以减小对系统干扰，提高系统的精确度和可靠性。
   6 结束语
     贮运HTG计算机监控系统改造项目于2000年11月立项，经过组态、编程和现场安装调试等技术改造，于2001年12月顺利完成这个技改项目并投入运行，在最初的运行过程中，针对工艺操作要求及运行中存在的问题，不断进行改进、完善，现整个系统运行稳定，操作简单方便，人机界面友好，实用性强，有效地降低了操作工的劳动强度并大大提高对系统的监控能力；减少了仪表的维护量，各功能达到设计要求，满足了罐区系统的安全、稳定和长周期的运行。
   参考文献
1 马国华. 监控组态软件及其应用. 北京：清华大学出版社，2001