1、. 化工企業(yè)平安監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng) 2007年4月18PAGE ：.；第PAGE 40頁安生信息科技 效力87286339 :wqmsafetys 化工企業(yè)平安監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)研究報(bào)告安生信息科技2007年4月工程概述:對(duì)化工罐區(qū)進(jìn)展有效的監(jiān)控對(duì)提高管理程度，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的任務(wù)條件，防止事故的發(fā)生等等方面具有非常重要的意義。在我國，長(zhǎng)期以來對(duì)罐區(qū)和碼頭的管理主要是靠人工進(jìn)展，并沒有真正意義上的“監(jiān)控系統(tǒng)。隨著各種新技術(shù)、新方法運(yùn)用到儲(chǔ)罐計(jì)量領(lǐng)域，到了90年代初，各罐區(qū)儲(chǔ)罐上根本都配備了可以對(duì)液位進(jìn)展自動(dòng)丈量的儀表，操作人員就可以坐在控制室里經(jīng)過二次儀表縱觀各

2、儲(chǔ)罐的情況，但是詳細(xì)的控制任務(wù)仍需人工進(jìn)展。隨著工業(yè)總線系統(tǒng)實(shí)際的提出和產(chǎn)品大量進(jìn)入工業(yè)過程控制，自動(dòng)化控制系統(tǒng)及儀表正向著數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化(或分散化)方向開展，而利用PROFIBUS總線就能很好得實(shí)現(xiàn)對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。防爆遠(yuǎn)程I/0系統(tǒng)的出現(xiàn)處理了傳統(tǒng)防爆系統(tǒng)、產(chǎn)品投資高、可靠性低、運(yùn)用復(fù)雜等問題，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。基于Prof ibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)控制器真正表達(dá)了過程自動(dòng)化的分散控制概念，控制可以從地理上分散到各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線器件中，而不是像傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)，一切的控制戰(zhàn)略是在其內(nèi)部做出的?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)成為控制系統(tǒng)開展的方向，積極開發(fā)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，推進(jìn)工

3、業(yè)自動(dòng)化的開展成為當(dāng)今的重要課題。本報(bào)告經(jīng)過分析國內(nèi)外工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主流類型、特點(diǎn)、運(yùn)用領(lǐng)域以及對(duì)寧波港鎮(zhèn)海港埠液體化工區(qū)現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)情況進(jìn)展仔細(xì)分析，對(duì)集散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O的特點(diǎn)進(jìn)展詳細(xì)比較，提出以新型遠(yuǎn)程I/O為根底的兩層現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，對(duì)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)展了系統(tǒng)構(gòu)造和系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)，并勝利運(yùn)用于寧波港液體化工區(qū)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用支持PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的西門子SIMATIC S7-400為PLC，用德國CEAG公司的現(xiàn)場(chǎng)防爆Il0產(chǎn)品建立防爆遠(yuǎn)程I/0站采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，采用PROFIBUS-DP總線來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)化工區(qū)的遠(yuǎn)程監(jiān)控

4、。重點(diǎn)處理的是在工罐區(qū)防爆、防火、防腐的特殊條件下，PLC系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)防爆I/O產(chǎn)品的選擇。關(guān)鍵詞:PROFIBUS，現(xiàn)場(chǎng)總線，遠(yuǎn)程防爆I/0站目錄第一章緒論11. 1研討背景11. 2研討的目的和意義21. 3國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)及其開展31. 4研討的主要內(nèi)容4第二章寧波港液體化工區(qū)現(xiàn)狀分析52. 1寧波港液體化工區(qū)概略52. 2裝卸工藝簡(jiǎn)介72. 3監(jiān)控現(xiàn)狀及分析8第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的根本思緒103. 1監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么103. 2監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求123. 3監(jiān)控方案研討143. 3. 1分散控制系統(tǒng)(DCS)143. 3. 2現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)153.3.3遠(yuǎn)程I/0控制系統(tǒng)173

5、. 3. 4監(jiān)控方案比選193. 4小結(jié)20第四章監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)研討224. 1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述224.1.1現(xiàn)場(chǎng)總線的主要特點(diǎn)224. 1. 2現(xiàn)有的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線234. 1. 3現(xiàn)場(chǎng)總線的開展趨勢(shì)254. 2通訊網(wǎng)絡(luò)選型264. 2. 1三菱CC一Link網(wǎng)絡(luò)264.2.2 Omron Controller-Link網(wǎng)絡(luò)274. 2. 3 Siemens Profibus網(wǎng)絡(luò)284. 2. 4小結(jié)314.3 Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)314.3.1 Profibus-DP行規(guī)314.3.2 Profibus-DP系統(tǒng)配置32第五章監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)335. 1現(xiàn)場(chǎng)防爆設(shè)備335. 2

6、遠(yuǎn)程工/0從站的設(shè)計(jì)345. 2. 1防爆遠(yuǎn)程I/0站的選擇345. 2. 2防爆遠(yuǎn)程I/0站的設(shè)計(jì)385. 3 PLC控制站的設(shè)計(jì)375. 4監(jiān)控層的設(shè)計(jì)39第六章結(jié)論42第一章緒論1. 1背景隨著化學(xué)、石油工業(yè)的不斷開展，世界各國對(duì)液體化工制品的需求也在不斷地添加。為了滿足這一要求，各國紛紛建立為數(shù)眾多的化學(xué)工廠來消費(fèi)相關(guān)的產(chǎn)品，而為了方便液體化工原料、中間體和制品的運(yùn)輸、接卸、存儲(chǔ)，在沿海地域港口建立了許多不同功能罐區(qū)，用以存儲(chǔ)、運(yùn)輸種類繁多的液體化工原料、中間體和制品。這些港口的管理部門每天都需求掌握罐區(qū)每個(gè)儲(chǔ)罐罐內(nèi)存儲(chǔ)介質(zhì)的液位、溫度、壓力、體積和質(zhì)量、罐區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w濃度以及碼頭的管

7、道壓力、連通管道流量、閥門形狀和可燃?xì)怏w濃度等重要數(shù)據(jù)，既要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和及時(shí)，又要確保儲(chǔ)罐、碼頭的平安，防止不測(cè)事故的發(fā)生。因此，罐區(qū)儲(chǔ)罐和碼頭參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)，碼頭以及罐區(qū)各作業(yè)流程的有效管理是非常重要的。在我國，長(zhǎng)期以來對(duì)罐區(qū)和碼頭的管理主要是靠人工進(jìn)展，并沒有真正意義上的“監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)儲(chǔ)罐計(jì)量，最初只是靠有閱歷的工人利用檢尺經(jīng)過對(duì)各儲(chǔ)罐的液位高度進(jìn)展丈量(即通常所講的“人工檢尺)的方法來對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)展監(jiān)視。該方法原始而又繁瑣，人為要素影響大，精度低。為了提高對(duì)儲(chǔ)罐參數(shù)丈量的精度以及維護(hù)工人的身體安康，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，一些興隆國家從八十年代開場(chǎng)，就借助于微電子、計(jì)算機(jī)、光纖、超聲波、傳感

8、器等高科技的迅猛開展，將各種新技術(shù)、新方法運(yùn)用到儲(chǔ)罐計(jì)量領(lǐng)域，使儲(chǔ)罐自動(dòng)計(jì)量呈現(xiàn)出集功能、精度、現(xiàn)場(chǎng)一體化的新局面。到了90年代初，各罐區(qū)儲(chǔ)罐上根本都配備了可以對(duì)液位進(jìn)展自動(dòng)丈量的儀表。該儀表普通由一次儀表和二次儀表兩部分組成。位于現(xiàn)場(chǎng)的一次儀表采集各儲(chǔ)罐的液位參數(shù)并經(jīng)過一致的模擬信號(hào)如4-20mA的直流電流信號(hào)或某種公用的通訊協(xié)議送往集中控制室的二次儀表。此時(shí)操作人員就可以坐在控制室里經(jīng)過二次儀表縱觀各儲(chǔ)罐的情況了。但經(jīng)過這些二次儀表僅僅可以對(duì)儲(chǔ)罐參數(shù)進(jìn)展“監(jiān)視而無法實(shí)施控制，因此詳細(xì)的控制任務(wù)仍需人工進(jìn)展。隨著消費(fèi)規(guī)模的不斷擴(kuò)展，罐區(qū)的規(guī)模也越來越大，液體化工原料、中間體和制品的種類也不斷

9、添加。對(duì)罐區(qū)的管理也提出了越來越高的要來，而由操作人員對(duì)罐區(qū)儲(chǔ)罐、管道及碼頭的過程數(shù)據(jù)的定時(shí)巡檢記錄、匯總、分析顯然越來越顯示出其在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、合理性方面的缺乏。因此管理人員的責(zé)任和壓力也不斷添加。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷開展，可靠性的不斷提高，以及價(jià)錢的大幅度降低，計(jì)算機(jī)在工業(yè)中的運(yùn)用越來越普及。可編程控制器(PLC )以及由多臺(tái)計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)DCS (Distributed Control Systerm)被廣泛地運(yùn)用到各行各業(yè)。因此，近年來人們開場(chǎng)嘗試運(yùn)用計(jì)算機(jī)構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)來對(duì)罐區(qū)進(jìn)展綜合的管理。有關(guān)資料顯示，在興隆國家中罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)已普遍運(yùn)用了DCS。在

10、罐區(qū)DCS監(jiān)控系統(tǒng)中，罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的儀表將溫度、液位、壓力等參數(shù)轉(zhuǎn)換成一致的模擬量信號(hào)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地送往控制室可編程控制器。然而罐區(qū)突出的特點(diǎn)是:系統(tǒng)地理分布廣泛、控制分散、范圍大，因此假設(shè)系統(tǒng)構(gòu)造采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)銜接方式時(shí)，就需求用到比普通安裝多得多的電纜、接線端子及橋架等附件，系統(tǒng)施工時(shí)要耗費(fèi)大量的人力，且很難保證銜接的可靠性，為數(shù)眾多的銜接點(diǎn)及缺點(diǎn)診斷的困難也給日后系統(tǒng)的檢修及維護(hù)帶來很大的不便。并且長(zhǎng)間隔 的信號(hào)傳輸使信號(hào)的精度大大降低。為理處理這些問題，國內(nèi)外的一些專家、學(xué)者正在努力將近年來開展很快的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)運(yùn)用到罐區(qū)的管理中來?，F(xiàn)場(chǎng)總線是近年來迅速開展起來的一種數(shù)據(jù)總線，它主要用于現(xiàn)場(chǎng)的智能

11、化儀器儀表，控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、I/ 0模塊等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的信息傳送。智能儀表和安裝之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)展數(shù)字通訊，而不再用模擬信號(hào)經(jīng)過電線、電纜進(jìn)展互連，使信號(hào)傳送方式發(fā)生了根本性變化。從而將大大節(jié)省電線、電纜數(shù)量，使信號(hào)傳送更加可靠、經(jīng)濟(jì)，各個(gè)儀表及安裝的互連更加方便靈敏?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開展和成熟，將使目前常見的分散控制系統(tǒng)面臨強(qiáng)大沖擊。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)成的分散控制系統(tǒng)，功能將更加分散，系統(tǒng)構(gòu)成將更加靈敏，系統(tǒng)可靠性將大大提高。但是，目前在罐區(qū)領(lǐng)域中，由于罐區(qū)環(huán)境帶有潛在爆炸危險(xiǎn)，其運(yùn)用一定會(huì)遇到有別于其它環(huán)境的問題，因此，現(xiàn)場(chǎng)總線在罐區(qū)運(yùn)用的實(shí)例還不多見。1. 2研討的目的和意義以寧波港

12、液體化工區(qū)鎮(zhèn)海港區(qū)為例,地處，始建于1985年，現(xiàn)有各類儲(chǔ)罐180余臺(tái)，總?cè)萘拷?0萬立方米，擁有1000噸級(jí)至5萬噸級(jí)的各類液化公用泊位9座，已接卸苯、醇、酸、烴等10大類80多個(gè)種類的液化品。2005年，鎮(zhèn)海港區(qū)的液化吞吐量達(dá)350萬噸，液化品吞吐量已延續(xù)10年堅(jiān)持全國第一，是我國最大的進(jìn)口液化品中轉(zhuǎn)基地。目前，寧波港液體化工區(qū)內(nèi)各罐區(qū)的自動(dòng)化管理程度普遍很低，通常采用常規(guī)儀表進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，罐區(qū)、管道及碼頭的過程數(shù)據(jù)由操作人員定時(shí)巡檢記錄，人工匯總分析，自動(dòng)化程度低且容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。近年來，隨著寧波港化工業(yè)務(wù)量的不斷擴(kuò)展，液體化工種類的添加，以及罐區(qū)規(guī)模、儲(chǔ)罐數(shù)量的添加，對(duì)化工區(qū)儲(chǔ)存、裝卸、

13、管理提出了越來越高的要求，特別對(duì)罐區(qū)的自動(dòng)化管理程度提出了更高的要求。另一方面，隨著自動(dòng)化控制實(shí)際程度、計(jì)算機(jī)運(yùn)用技術(shù)與通訊技術(shù)不斷提高，以及工業(yè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)消費(fèi)過程中的勝利運(yùn)用，為寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的建立提供了技術(shù)保證。當(dāng)前，對(duì)寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)展改造和晉級(jí)己迫在眉睫，經(jīng)過本課題研討，可以為鎮(zhèn)海港埠正在實(shí)施的“化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)技改工程提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)根據(jù)和指點(diǎn)。新型遠(yuǎn)程I/O的出現(xiàn)為處理罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)造方面目前面臨的難題帶來了希望，但是該產(chǎn)品剛剛問世不久，還缺乏可自創(chuàng)的實(shí)踐運(yùn)用的閱歷。因此，經(jīng)過本報(bào)告的研討將其運(yùn)用到實(shí)踐的罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中去，一方面更好地處理實(shí)踐中的問題，

14、另一方面建立完成必將對(duì)于提高寧波港液體化工區(qū)自動(dòng)化管理程度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人任務(wù)條件，防止事故發(fā)生，減少系統(tǒng)改造初期投資，以及減少今后運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用等方面具有非常重要的意義。1. 3國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)及其開展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速開展，計(jì)算機(jī)廣泛地運(yùn)用到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。它的引入大大提高了工廠自動(dòng)化程度，改善了自動(dòng)化管理程度。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)兩個(gè)學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物，它是工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，促進(jìn)了消費(fèi)的柔性化和集成化，提高了工廠配備的技術(shù)程度，節(jié)約了能源，降低了耗費(fèi)，提高了產(chǎn)質(zhì)量量，提高了勞動(dòng)消費(fèi)率和產(chǎn)品的國際競(jìng)爭(zhēng)才干，降低了環(huán)境污染，改善了勞動(dòng)條

15、件，保證了消費(fèi)平安可靠，改善了企業(yè)的管理方式，建立了順應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的企業(yè)內(nèi)、外部管理機(jī)制，從而提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的開展。近年來，自動(dòng)化儀表及安裝的開展有著數(shù)字化、智能化、模塊化、高精度化和小型輕量化的特點(diǎn)，出現(xiàn)了分散型控制系統(tǒng)(DCS)、總線式工控機(jī)、可編程控制器(PLC)和調(diào)理器、智能變送器和新一代現(xiàn)場(chǎng)總線式智能儀表等。其中，智能化是自控安裝開展的最重要特點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)技術(shù)，使自控安裝間信號(hào)傳送，由模擬量變?yōu)榫幋a的數(shù)字量，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)傳送的一次革命。微電子技術(shù)的開展，使得各種體積小、功能強(qiáng)、速度快的微處置器不斷涌現(xiàn)。而自控安裝的智能化，就是以微處置器為中

16、心來研制構(gòu)成各種智能儀表、I/0模塊、模板，智能外設(shè)和其他智能控制安裝。微處置器的參與，使得各種控制設(shè)備具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯判別、信息存貯等智能，極大地提高了設(shè)備的功能，提高了可靠性，簡(jiǎn)化了電路、降低了本錢，使控制設(shè)備發(fā)生了一次“質(zhì)的飛躍。智能控制安裝有可編程、可記憶、數(shù)學(xué)運(yùn)算及豐富的數(shù)據(jù)處置才干和數(shù)字通訊功能等顯著特點(diǎn)。與常規(guī)控制安裝相比，智能控制安裝具有丈量精度高、可以自動(dòng)校準(zhǔn)、具有自動(dòng)修正誤差和自診斷(自檢)才干，允許靈敏地改動(dòng)功能，可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制，可以經(jīng)過數(shù)字通訊構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，研制和運(yùn)用智能儀表及安裝已成為當(dāng)前自控領(lǐng)域的開展趨勢(shì)，智能儀表將逐漸替代常規(guī)儀表?，F(xiàn)場(chǎng)總線是近

17、年來迅速開展起來的一種數(shù)據(jù)總線，它主要用于現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表，控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、I/ 0模塊等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的信息傳送。智能儀表和安裝之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)展數(shù)字通訊，而不再用模擬信號(hào)經(jīng)過電線、電纜進(jìn)展互連，使信號(hào)傳送方式發(fā)生了根本性變化。從而將大大節(jié)省電線、電纜數(shù)量，使信號(hào)傳送更加可靠、經(jīng)濟(jì)，各個(gè)儀表及安裝的互連更加方便靈敏?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開展和成熟，將使目前常見的分散控制系統(tǒng)面臨強(qiáng)大沖擊。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)成的分散控制系統(tǒng)，功能將更加分散，系統(tǒng)構(gòu)成將更加靈敏，系統(tǒng)可靠性將大大提高?？傊?，隨著科學(xué)技術(shù)的開展，化工過程控制技術(shù)的軟硬件支撐手段有了艱苦改觀，推進(jìn)了化工過程控制技術(shù)的迅速開展。電子技

18、術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，使自動(dòng)化儀表及安裝的更新?lián)Q代速度越來越快，其中儀表的智能化和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是最有開展前景的技術(shù)。自動(dòng)控制實(shí)際和人工智能相結(jié)合，構(gòu)成了新型的智能控制實(shí)際，推出了模糊控制、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制等多種控制方法?？梢灶A(yù)測(cè)，多目的柔性化工間歇過程控制戰(zhàn)略研討、軟丈量技術(shù)運(yùn)用研討、化工過程動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)研討、人工智能技術(shù)在化工中的運(yùn)用和遠(yuǎn)程監(jiān)控與在線優(yōu)化技術(shù)研討等課題將成為21世紀(jì)化工過程控制技術(shù)所需研討處理的重點(diǎn)課題。1.4報(bào)告研討的主要內(nèi)容1.分析寧波港液體化工區(qū)目前的罐區(qū)情況、工藝流程和監(jiān)控情況，提出存在的問題;2.在滿足用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求的前提下，對(duì)寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系

19、統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)原那么和總體構(gòu)造進(jìn)展研討;3.對(duì)于罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的DCS方案，現(xiàn)場(chǎng)總線方案和遠(yuǎn)程I/O方案各自的優(yōu)缺陷進(jìn)展詳細(xì)的比較和分析;4.結(jié)合本系統(tǒng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求根底上，經(jīng)過監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)研討，完成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)造和通訊方式的選擇:5.根據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)造，完成監(jiān)控系統(tǒng)硬件的實(shí)現(xiàn)，為鎮(zhèn)海港埠正在實(shí)施的“化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)技改工程提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)根據(jù)和指點(diǎn)。第二章寧波港液體化工區(qū)現(xiàn)狀分析2. 1寧波港液體化工區(qū)概略寧波港液體化工區(qū)地處寧波港鎮(zhèn)海港區(qū)，位于寧波雨江入海口的北面，東臨東海，北靠杭州灣，前有舟山群島作天然屏障，地理位置非常優(yōu)越。該區(qū)域開展起步于1985年，自國內(nèi)首座液化公用泊位16#泊位建成

20、投產(chǎn)以來，經(jīng)過近二十年的開發(fā)建立，目前已擁有液化油品)裝卸泊位9座，其中全國最大的5萬噸級(jí)(兼靠8萬噸級(jí))液化公用泊位2座，萬噸級(jí)泊位1座，3000噸級(jí)以下泊位6座，己構(gòu)成500萬噸的年設(shè)計(jì)吞吐才干:液體化工區(qū)陸域面積0.82平方公里，建成液化油品儲(chǔ)罐180余座，總?cè)萘拷?0萬立方米。目前，寧波港液體化工區(qū)己有15家各類合資性質(zhì)的專業(yè)液化油品倉儲(chǔ)企業(yè)在此落戶，并與國內(nèi)外40多個(gè)港口和地域建立了業(yè)務(wù)往來。到2005年年底，己接卸苯，醇，酮，酸，烴等10大類80多個(gè)種類的液化品，累計(jì)完成吞吐量近1300萬噸，液化品吞吐量已延續(xù)10年堅(jiān)持全國第一，是我國最大的進(jìn)口液化品中轉(zhuǎn)基地。寧波港液體化工區(qū)共有

21、150余個(gè)單獨(dú)的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，由各種儲(chǔ)罐、管道、控制閥門等部分組成，主要儲(chǔ)存甲類、乙類、丙類等液體化工產(chǎn)品，以及原油、廢品油、燃料油等油品。液體化工區(qū)的主要作用是從輸入設(shè)備(如船舶、火車等)接納液體化工原料，暫時(shí)儲(chǔ)存后，用物料泵經(jīng)過管道、汽車、火車或船舶保送到用戶。液體化工區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)即對(duì)儲(chǔ)罐、管道、碼頭的工藝參數(shù)進(jìn)展有效的控制，是消費(fèi)過程自動(dòng)化管理的根底。寧波港液體化工區(qū)從功能構(gòu)造上來看，主要包括:碼頭裝卸系統(tǒng)，岸上倉儲(chǔ)系統(tǒng)，工藝儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，公路鐵路出運(yùn)系統(tǒng)，平安消防及環(huán)保系統(tǒng)，輔助設(shè)備系統(tǒng)等部分。本課題涉及寧波港液體化工區(qū)的主要由分布在不同地理區(qū)域的35個(gè)儲(chǔ)罐及6個(gè)碼頭的裝卸儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)組成，詳細(xì)如

22、下:碼頭:1) 12#泊位;4) 16#泊位;2) 13#泊位:5) 17#泊位;3) 14#泊位;6 ) 18#泊位;罐區(qū):(括號(hào)中標(biāo)注為各個(gè)罐區(qū)的儲(chǔ)罐數(shù)目)1)丙烯睛罐區(qū)(2 ); 9)紅劍罐區(qū)(2):2)三罐區(qū)(3); 10)翔盛罐區(qū)(2);3)一罐區(qū)(3); 11)縱橫罐區(qū)(2);4)遠(yuǎn)東罐區(qū)(3); 12)天元罐區(qū)(2);5)恒逸罐區(qū)(4); 13)華鑫罐區(qū)(2);6)賜富罐區(qū)(2); 14)南方罐區(qū)(2);7)榮盛罐區(qū)(2); 15)雄峰罐區(qū)(2);8)埃力生罐區(qū)(2);為了方便管理和數(shù)據(jù)采集，這些儲(chǔ)罐、碼頭被劃分為如下所述的7個(gè)區(qū)域。如圖2一1所示。1#區(qū)域，包括:丙烯睛罐區(qū)、1

23、2#、13#、14#泊位，共2個(gè)儲(chǔ)罐，3個(gè)泊位:2#區(qū)域，包括:三罐區(qū)、16#泊位，共3個(gè)儲(chǔ)罐，1個(gè)泊位;3#區(qū)域，包括:一罐區(qū)、遠(yuǎn)東罐區(qū)、恒逸罐區(qū)，共10個(gè)儲(chǔ)罐;4#區(qū)域，包括:賜富罐區(qū)、榮盛罐區(qū)、埃力生罐區(qū)，共6個(gè)儲(chǔ)罐;5#區(qū)域，包括:1?#泊位，共1個(gè)泊位;6#區(qū)域，包括:18#泊位，共1個(gè)泊位:7#區(qū)域，包括:紅劍罐區(qū)、翔盛罐區(qū)、縱橫罐區(qū)、天元罐區(qū)、華鑫罐區(qū)、南方罐區(qū)、雄峰罐區(qū)，共14個(gè)儲(chǔ)罐;2. 2裝卸工藝簡(jiǎn)介寧波港液體化工區(qū)是目前國內(nèi)規(guī)模最大的液化品裝卸中轉(zhuǎn)基地，由于其泊位集中，罐區(qū)密集，整個(gè)區(qū)域規(guī)劃緊湊，裝卸工藝系統(tǒng)比國內(nèi)其他從事液化作業(yè)的港口較為復(fù)雜。目前國內(nèi)從事液化品裝卸的港

24、口數(shù)量正在迅速增長(zhǎng)，但相對(duì)而言這些港口在規(guī)模上均比較小，公用泊位數(shù)量少，而泊位與罐區(qū)之間的功能也相對(duì)較為固定，即一個(gè)泊位固定對(duì)應(yīng)一個(gè)或幾個(gè)罐區(qū)群落，泊位與泊位間缺乏應(yīng)有聯(lián)絡(luò)，機(jī)動(dòng)靈敏性較差。寧波港液體化工區(qū)工藝規(guī)劃的一個(gè)顯著特點(diǎn)是各主要泊位間可以經(jīng)過聯(lián)通管線進(jìn)展相互貫穿，這使得泊位利用率大大提高，機(jī)動(dòng)靈敏性加強(qiáng)，這種工藝方式可使船舶在恣意主要泊位上均能把貨卸到指定的儲(chǔ)罐，或直接在兩個(gè)泊位間進(jìn)展中轉(zhuǎn)直取裝卸。大部分液體化工產(chǎn)品均屬易燃易爆，有毒有害，污染環(huán)境的危險(xiǎn)品，在日常運(yùn)輸過程中普通均采用公用運(yùn)輸工具和管道進(jìn)展運(yùn)輸裝卸，其根本裝卸消費(fèi)工藝流程如圖2一2所示:圖2-2液化品裝卸消費(fèi)工藝流程圖停

25、靠于各泊位的海輪，其液體化工產(chǎn)品經(jīng)海輪自備泵，利用泊位上設(shè)置的輸油臂或金屬軟管，將化工液體送至各罐區(qū)儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存待發(fā)。各儲(chǔ)罐內(nèi)的化工液體，經(jīng)過罐區(qū)自備泵，將化工液體因需送往泊位裝船，或送往火車棧臺(tái)裝火車槽車外運(yùn)，以及送往各罐區(qū)自設(shè)的汽車棧臺(tái)裝汽車槽車外運(yùn)。山火車、汽車運(yùn)到的液體化工產(chǎn)品經(jīng)輸液泵送到儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，再經(jīng)泵裝船外運(yùn)或直接從火車裝船外運(yùn)。另外，經(jīng)過泊位之間設(shè)置的連通管，還可使各個(gè)泊位之間到達(dá)船舶直取的裝卸功能。2. 3監(jiān)控現(xiàn)狀及分析目前，每個(gè)儲(chǔ)罐上安裝了高位報(bào)警開關(guān)，每個(gè)儲(chǔ)罐頂、中、底三個(gè)部位分別安裝了三個(gè)PT100防爆鉑熱電阻的探頭，罐區(qū)內(nèi)安裝了可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)探頭，每個(gè)儲(chǔ)罐上還安裝了一臺(tái)

26、雷達(dá)液位計(jì)，控制室內(nèi)安裝了對(duì)應(yīng)的二次儀表。每個(gè)儲(chǔ)罐上控制液體化工制品出入的閥門均為手動(dòng)閥，操作人員經(jīng)過二次儀表所顯示的儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)的液位值，了解每個(gè)儲(chǔ)罐的情況，同時(shí)通知位于儲(chǔ)罐旁的操作工對(duì)液體化工制品的導(dǎo)入和導(dǎo)出實(shí)施控制，即系統(tǒng)的控制由人工來完成。每個(gè)儲(chǔ)罐的情況如圖2-3所示。圖2-3儲(chǔ)罐工藝控制點(diǎn)表示圖由于罐區(qū)的分布較廣，為了減少每一次實(shí)施的人工控制所需求的時(shí)間，即降低系統(tǒng)控制的時(shí)滯，就要求有一些操作工在控制室內(nèi)監(jiān)視各二次儀表的顯示數(shù)據(jù)并據(jù)此經(jīng)過可防爆的對(duì)講機(jī)向另外一些位于儲(chǔ)罐旁的操作工發(fā)出控制命令。這樣做，一方面需求的操作工的數(shù)量較多;另一方面位于室外的操作工的任務(wù)環(huán)境非常的惡劣，有毒有害氣

27、體的腐蝕以及惡劣的天氣都對(duì)這些人員的安康呵斥許多不良的影響。而且，各儲(chǔ)罐的參數(shù)也由人工進(jìn)展記錄，罐區(qū)調(diào)度室假想象了解每個(gè)罐的情況也要等這些人工報(bào)表送去以后刁可以，這就給整個(gè)罐區(qū)及時(shí)有效的管理帶來了很大的妨礙。另一方面，罐區(qū)內(nèi)的這些現(xiàn)場(chǎng)儀表大部分運(yùn)用年限較長(zhǎng)，型號(hào)繁多，功能不一，并且丈量誤差偏大，部分儀表己不能正常任務(wù)。罐區(qū)、管道及碼頭的過程數(shù)據(jù)均由操作人員完成，定時(shí)巡檢記錄、人工匯總分析，自動(dòng)化程度低且容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。大大降低了化工區(qū)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、集中性，對(duì)化工區(qū)的平安消費(fèi)管理呵斥不利。因此，為了使化工區(qū)的平安消費(fèi)得以順利進(jìn)展，提升全國港口第一大液體化工區(qū)籠統(tǒng)，對(duì)寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)展

28、改造和晉級(jí)已迫在眉睫。2005年，寧波港集團(tuán)鎮(zhèn)海港埠把化工區(qū)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)列入年度技改方案，要求改造后的系統(tǒng)能對(duì)化工區(qū)在該公司管理內(nèi)的一切儲(chǔ)罐進(jìn)展監(jiān)控，對(duì)工藝管線、碼頭進(jìn)展流程顯示及監(jiān)測(cè)，從而提高化工區(qū)自動(dòng)化管理程度。報(bào)告需經(jīng)過國內(nèi)外工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀、開展程度及方向的分析、比較，設(shè)計(jì)一套適宜于寧波港液體化工區(qū)實(shí)踐情況，先進(jìn)的、高效的、功能齊全的、經(jīng)濟(jì)性好的監(jiān)控系統(tǒng)，為鎮(zhèn)海港埠正在實(shí)施的“化工區(qū)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)技改工程提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)根據(jù)和指點(diǎn)，從而使該系統(tǒng)建成后能保證平安、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的根本思緒3. 1監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原那么鑒于寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用于化工碼頭及罐區(qū)，系統(tǒng)范圍大，

29、涉及的設(shè)備多，該系統(tǒng)是了解整個(gè)寧波港液體化工區(qū)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和形狀的關(guān)鍵系統(tǒng)，對(duì)保證平安消費(fèi)、高效運(yùn)作起著非常關(guān)鍵的作用，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，應(yīng)主要遵照以下設(shè)計(jì)原那么:1、平安可靠用于監(jiān)控系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)，尤其是直接與工業(yè)過程相連的前端計(jì)算機(jī)與普通用于科學(xué)計(jì)算或管理的計(jì)算機(jī)雖然在本質(zhì)上并沒有什么不同，但由于消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境、周圍的各種干擾和不能延續(xù)進(jìn)展的控制義務(wù)，對(duì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(普通簡(jiǎn)稱工控機(jī))在可靠性與平安性上的要求便大大高于普通的計(jì)算機(jī)。由于一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)缺點(diǎn)，控制系統(tǒng)將會(huì)癱瘓，輕者影響消費(fèi)，呵斥產(chǎn)質(zhì)量量不合格，重者那么會(huì)呵斥人員和設(shè)備的事故。另一方面，由于化工過程控制的對(duì)象往往是延續(xù)

30、工藝流程的一部分，一個(gè)系統(tǒng)的事故很能夠會(huì)引起前、后工序的聯(lián)鎖反響，最后導(dǎo)致整個(gè)消費(fèi)線的失調(diào)。因此，在計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，務(wù)必將平安可靠放在首位。首先，應(yīng)該選用高性能的工控機(jī)承當(dāng)過程控制義務(wù)。由于工控機(jī)在整機(jī)的機(jī)械、防振動(dòng)、耐沖擊、防塵、抗高溫、抗電磁干擾、抗電流干擾等方面往往針對(duì)消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，采取了特殊的處置措施，以保證系統(tǒng)在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其次，在設(shè)計(jì)控制方案時(shí)要思索各種平安維護(hù)措施，使系統(tǒng)具有諸如異常報(bào)警、事故預(yù)測(cè)、缺點(diǎn)診斷與處置、平安聯(lián)鎖、不延續(xù)電源等功能。再次，為預(yù)防計(jì)算機(jī)出缺點(diǎn)，后備安裝的設(shè)置是必需的。對(duì)于普通的控制回路，可以選用手動(dòng)操作器作為后備;對(duì)

31、于必需采用自動(dòng)控制的重要回路或特殊回路，可采用常規(guī)控制儀表或后備計(jì)算機(jī)作為后備。這樣，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)缺點(diǎn)，就可將后備安裝切換到控制回路中，維護(hù)消費(fèi)過程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2、操作、維護(hù)與維修方便操作方便主要表達(dá)在要求系統(tǒng)便于掌握、操作簡(jiǎn)單，而且顯示畫面直觀籠統(tǒng)。由于系統(tǒng)投運(yùn)后將由操作工進(jìn)展日常操作與維護(hù)，所以在思索操作的先進(jìn)性同時(shí)，還應(yīng)兼顧操作工以往的操作習(xí)慣，使操作工容易掌握，而并不強(qiáng)求他們掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)。例如，操作工己經(jīng)習(xí)慣了PID調(diào)理器的面板操作，那就是或在硬件上或是在CRT畫面上設(shè)計(jì)成回路操作顯示面板(畫面)。另外，人機(jī)對(duì)話的操作也應(yīng)簡(jiǎn)單明了，盡量采用圖示與中文操作提示，熱鍵設(shè)置不宜太多。對(duì)重要

32、的參數(shù)要設(shè)置一些維護(hù)性措施，添加操作的魯棒性。維修方便要從軟件與硬件兩個(gè)方面思索，目的是易于查找缺點(diǎn)、排除缺點(diǎn)。硬件上宜采用規(guī)范的功能模板式構(gòu)造，便于及時(shí)查找并改換缺點(diǎn)模板。模板上還應(yīng)安裝上作形狀指示燈和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，便于檢修人員檢查與維修。廠在軟件上應(yīng)配備檢測(cè)與診斷程序，用于查找缺點(diǎn)源。必要時(shí)還應(yīng)思索設(shè)計(jì)容錯(cuò)程序，在出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)能保證系統(tǒng)的平安。3、實(shí)時(shí)性強(qiáng)實(shí)時(shí)性是絕大部分監(jiān)控系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)之一，它要對(duì)內(nèi)部和外部事件都能及時(shí)地呼應(yīng)，并在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)作出相應(yīng)的處置。系統(tǒng)處置的事件普通有兩類:一類是定時(shí)事件，如定時(shí)采樣、運(yùn)算處置、輸出控制量到被控制對(duì)象等:另一類是隨機(jī)事件，如出現(xiàn)事故后的報(bào)警、平安聯(lián)鎖

33、、打印懇求等。對(duì)于定時(shí)事件，由系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置的時(shí)鐘保證定時(shí)處置。對(duì)于隨機(jī)事件，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置中斷，根據(jù)缺點(diǎn)的輕重緩急，預(yù)先分配中斷級(jí)別，一旦事件發(fā)生，根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)別進(jìn)展處置，保證最先處置緊急缺點(diǎn)。4、通用性好監(jiān)控系統(tǒng)的研制與開發(fā)需求一定的投資和周期，在設(shè)計(jì)開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量思索采用積木式的模塊化構(gòu)造。在此根底上，再根據(jù)各種不同設(shè)備和不同控制對(duì)象的控制要求，靈敏地構(gòu)成系統(tǒng)。這樣設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)便于隨時(shí)進(jìn)展系統(tǒng)的擴(kuò)展或改造，通用性好?？刂葡到y(tǒng)的通用性和靈敏性設(shè)計(jì)詳細(xì)表達(dá)在硬件與軟件兩個(gè)方面。硬件方面宜采用規(guī)范總線構(gòu)造，配置各種通用的功能模板，并留有一定的冗余，在需求擴(kuò)展時(shí)只需添加相應(yīng)功能的通道或模板就能

34、實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)監(jiān)控軟件和控制算法等軟件設(shè)計(jì)中也應(yīng)采用規(guī)范模塊化構(gòu)造。類似硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)中也可按控制需求選擇各種功能模塊靈敏地構(gòu)成控制系統(tǒng)整體軟件。5、經(jīng)濟(jì)效益高監(jiān)控系統(tǒng)除了滿足消費(fèi)工藝所必需的技術(shù)質(zhì)量要求以外，也應(yīng)該帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。這主要表達(dá)在兩個(gè)方面:一方面是系統(tǒng)的性能價(jià)錢比要盡能夠的高，而投入產(chǎn)出比要盡能夠的低，回收周期要盡能夠地短;另一方面還要從提高產(chǎn)質(zhì)量量與產(chǎn)量，降低能耗，減少污染、改善勞動(dòng)條件等經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益各方面進(jìn)展綜合評(píng)價(jià)，有能夠是一個(gè)多目的優(yōu)化問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開展，自動(dòng)控制和自動(dòng)化設(shè)備更新?lián)Q代非常頻繁，在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分思索監(jiān)控方案的先進(jìn)性和設(shè)備、通訊等的先

35、進(jìn)性，在盡量縮短設(shè)計(jì)研制周期的同時(shí)，要有一定的預(yù)見性。3. 2監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求根據(jù)鎮(zhèn)海港埠化工隊(duì)消費(fèi)裝卸實(shí)踐情況，寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具有以下的功能:1.對(duì)罐內(nèi)液位、溫度、壓力，罐區(qū)可燃?xì)怏w，閥門形狀進(jìn)展監(jiān)測(cè):對(duì)碼頭可燃?xì)怏w濃度，連通管道壓力、流量、閥門形狀進(jìn)展監(jiān)測(cè)。監(jiān)控系統(tǒng)主要采集模擬量、數(shù)子量、開關(guān)量等數(shù)據(jù)。1)模擬量的采集。需求采集的模擬量主要有:溫度傳感器、壓力傳感器、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀等輸出的4-20mA電流信號(hào);2)開關(guān)量的采集。需求采集的開關(guān)量主要有:閥門形狀、繼電器形狀、手動(dòng)/自動(dòng)選擇開關(guān)形狀。3)數(shù)子量的采集。主要是液位變送器、輸油管上流量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖的采集。2.操作

36、控制對(duì)泵進(jìn)展啟?？刂?，對(duì)消防水噴淋進(jìn)展控制。本系統(tǒng)可以全自動(dòng)管理和控制監(jiān)控任務(wù)，流程作業(yè)情況要求能在中控室監(jiān)視器監(jiān)看，但為了在特殊情況下人可以超越計(jì)算機(jī)進(jìn)展控制，因此，應(yīng)設(shè)置手動(dòng)自動(dòng)控制方式的轉(zhuǎn)換開關(guān)。3.報(bào)警記錄為了分析現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備缺點(diǎn)的方便，應(yīng)設(shè)置缺點(diǎn)報(bào)警記錄功能，監(jiān)控單元設(shè)置好各任務(wù)參數(shù)的報(bào)警閥值，如液位、溫度、壓力上限和下限，并在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對(duì)這些任務(wù)參數(shù)循環(huán)進(jìn)展越限監(jiān)視，以便實(shí)時(shí)記錄報(bào)警事件、報(bào)警位置、發(fā)生的時(shí)間、報(bào)警緣由，并生成報(bào)警表，供查詢分析。4.事件記錄SOE (Sequence of Events)包括啟動(dòng)自檢記錄，進(jìn)出料記錄，缺點(diǎn)報(bào)警記錄，系統(tǒng)管理員登錄記錄，監(jiān)控參數(shù)閥值修正記

37、錄等，并記錄下一切事件的發(fā)生時(shí)間。5.人機(jī)交互利用工業(yè)通用組態(tài)軟件開發(fā)監(jiān)控軟件平臺(tái)，實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)情況和操作結(jié)果，比如:監(jiān)控參數(shù)閥值修正、自動(dòng)生成報(bào)表、各操作界面的切換等，界面友好，圖形元素豐富、明了，操作簡(jiǎn)便，極易上手。6.報(bào)表生成和打印按照鎮(zhèn)海港埠化工隊(duì)消費(fèi)要求的周期和格式，生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)和年報(bào)，并在局域網(wǎng)內(nèi)部共享，供管理部門打印、存檔;根據(jù)事件記錄信息生成和打印運(yùn)轉(zhuǎn)日志。 7.趨勢(shì)曲線趨勢(shì)曲線的生成和顯示作為監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，可以直觀反映一些重要任務(wù)參數(shù)的變化情況，比如液位實(shí)時(shí)和歷史曲線可以看出每個(gè)儲(chǔ)罐每天任務(wù)量(進(jìn)料和出料)，進(jìn)而來平衡各物料泵的任務(wù)時(shí)間以到達(dá)延伸物料泵運(yùn)

38、用壽命的目的。趨勢(shì)曲淺分為實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線，分別對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。8.數(shù)據(jù)庫管理監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理也是很重要的環(huán)節(jié)，歷史數(shù)據(jù)的構(gòu)成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)庫管理的主要內(nèi)容，此外，為滿足寧波港液體化工區(qū)管理的需求，必需進(jìn)展一些數(shù)據(jù)處置任務(wù)。9.網(wǎng)絡(luò)功能接入內(nèi)部局域信息網(wǎng)，生成報(bào)表和數(shù)據(jù)庫文件，供管理部門讀取閱讀。10.系統(tǒng)擴(kuò)展本系統(tǒng)經(jīng)過添加模塊可以逐漸擴(kuò)展，罐區(qū)自動(dòng)灌裝、照明等部分均可以納入該系統(tǒng)，構(gòu)成寧波港液體化工區(qū)現(xiàn)場(chǎng)綜合管理控制系統(tǒng)。系統(tǒng)功能表示圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)功能表示圖3. 3監(jiān)控方案研討隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷開展，可靠性的不斷提高，以及價(jià)錢的大幅度降低，計(jì)算機(jī)在工

39、業(yè)中的運(yùn)用越來越普及。目前，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大致可分以下幾種類型:(1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);(2)操作指點(diǎn)控制系統(tǒng):(3)監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCC); (4)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC);(S)多級(jí)分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(DCS);(6)基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(FCS ); (7)遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)。根據(jù)寧波港集團(tuán)鎮(zhèn)海港埠對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，報(bào)告分別對(duì)分散控制系統(tǒng)(DCS )，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)，以及遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)加以論述、比較，提出最適宜在寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)用的系統(tǒng)總體方案。3. 3. 1分散控制系統(tǒng)(DCS)此系統(tǒng)的構(gòu)造表示如圖3-2所示。圖3-2分散控制系統(tǒng)(DCS)系統(tǒng)構(gòu)

40、造表示圖 被稱為“第四代控制系統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)(DCS )，是目前計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中采用最多的系統(tǒng)構(gòu)造方式。系統(tǒng)可分為四個(gè)大的部分。第一部分為位于現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備是各類傳感器、變送器和執(zhí)行器，它們都要是滿足本質(zhì)平安要求的設(shè)備，其中傳感器、變送器將現(xiàn)場(chǎng)各種物理量一致轉(zhuǎn)換為4-20mA電信號(hào)(或者其他類型的模擬量信號(hào))，而執(zhí)行器那么接受模擬量信號(hào)，作用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。第二部分是將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)銜接在一同的大量的電線電纜、接線端子以及現(xiàn)場(chǎng)接線箱、接線柜和鋪設(shè)電纜所需的電纜橋架等等輔助設(shè)備。第三部分為平安柵，主要起到限制從平安區(qū)到危險(xiǎn)區(qū)的能量，使該能量足夠小到缺乏以點(diǎn)燃危險(xiǎn)區(qū)中危險(xiǎn)爆炸混合物的程度，同時(shí)

41、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的短路或其它缺點(diǎn)也被平安柵隔離，平安柵還起到對(duì)一些規(guī)范信號(hào)進(jìn)展必要轉(zhuǎn)換的作用。平安柵有齊納式和隔離式兩種類型，只能放置在平安區(qū)。第四部分為控制站，采用DCS或PLC。普通由DCS或PLC的CPU單元、各種開關(guān)量(DI/DO)和模擬量(AI/AO)以及其它特殊信號(hào)的輸入/輸出卡件、供電電源模塊等組成。系統(tǒng)的任務(wù)原理為:設(shè)備將檢測(cè)到的各種物理量轉(zhuǎn)換成各種規(guī)范信號(hào)經(jīng)過電線電纜傳送到平安柵，平安柵將信號(hào)隔離后傳送到DCS/PLC的輸入卡件，輸入卡件將這些規(guī)范信號(hào)轉(zhuǎn)換成DCS/PLC內(nèi)部的信號(hào)并傳送到CPU中進(jìn)展處置，處置的結(jié)果再經(jīng)過相反的途徑傳送到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于:1.構(gòu)造的原理

42、簡(jiǎn)單，容易被普通的維護(hù)及操作人員所了解;2.某一點(diǎn)的缺點(diǎn)普通不會(huì)影響到其它的點(diǎn)即缺點(diǎn)的涉及面易于控制;3.現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為所謂的“傳統(tǒng)型，與“總線型設(shè)備比較起來歷史悠久更重要的是可選擇的范圍寬。但是，該系統(tǒng)的缺陷也是十清楚顯的:1，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室之間的間隔 遠(yuǎn)，因此在構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)就需求大量的電線電纜、接線端子及橋架等等輔助設(shè)備，系統(tǒng)的硬件本錢高;2.系統(tǒng)控制器冗余的本錢高;3.很難保證為數(shù)眾多的銜接點(diǎn)都可以一次性的做到銜接準(zhǔn)確而結(jié)實(shí);4.系統(tǒng)的安裝及調(diào)試需求大量的人工，因此系統(tǒng)的人工費(fèi)用本錢也高;5.系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)轉(zhuǎn)后的缺點(diǎn)點(diǎn)診斷非常困難;6.模擬信號(hào)的長(zhǎng)間隔 傳輸，使得信號(hào)的衰減和干擾問題非常的突出

43、;7.由于不同廠家的DCS/PLC之間有較大的差別，因此不同系統(tǒng)之間的信息無法共享，呵斥了一個(gè)又一個(gè)的“信息孤島。3. 3. 2現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)此系統(tǒng)的構(gòu)造表示如圖3-3所示?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)被稱為“第五代控制系統(tǒng)。這是一種新的控制系統(tǒng)，它是在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)開展的驅(qū)動(dòng)之下構(gòu)成的新型網(wǎng)絡(luò)集成式分布控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)以現(xiàn)場(chǎng)總線為根底將系統(tǒng)的各個(gè)部分銜接起來。從上面的表示圖可以看出該控制系統(tǒng)也分為四個(gè)部分。第一部分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。目前人們將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備按照能否具有總線接口分成“傳統(tǒng)型和“總線型兩大部分。所謂“傳統(tǒng)型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是指在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)出現(xiàn)之前就己經(jīng)開場(chǎng)運(yùn)用的不具備總線接口的產(chǎn)品，它們

44、不可以直接掛接到現(xiàn)場(chǎng)總線上。而“總線型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是伴隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開展而產(chǎn)生的具有總線接口可直接掛接到現(xiàn)場(chǎng)總線上的產(chǎn)品。在該方案中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都要采用“總線型的產(chǎn)品。第二部分為起到總線分支和防爆作用的總線H1卡和總線平安柵?？偩€主干經(jīng)過H1卡被分成許多網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段上的電流經(jīng)過總線平安柵后被限制到本質(zhì)平安防爆所允許的范圍之內(nèi)，但是每塊總線平安柵只能接8塊以下的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，因此該系統(tǒng)中要配置N塊H1網(wǎng)卡和N個(gè)總線平安柵，并且H1卡和總線平安柵只能放置在平安區(qū)(普通與控制器放置在同一個(gè)控制柜內(nèi))。第三部分為控制器，常采器具有現(xiàn)場(chǎng)總線接口的DCSIPLC的CPU單元。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具有總線接口(即可以

45、直接掛接到總線上與控制器進(jìn)展通訊)，因此就無需DCS/PLC的各種輸入輸出卡件了。第四部分為將前三部分銜接在一同的現(xiàn)場(chǎng)總線電纜，公用接插件及其它的輔助銜接設(shè)備。圖3-3現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)系統(tǒng)構(gòu)造表示圖系統(tǒng)的任務(wù)原理為:現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備將檢測(cè)到的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成符合所采用的總線協(xié)議的信號(hào)，在主控制器讀取其數(shù)據(jù)的總線周期內(nèi)將這些信號(hào)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線傳送到H1網(wǎng)卡，H1網(wǎng)卡將這些信號(hào)匯總后傳送到主控制器的總線接口模塊中，該模塊再將這些總線信號(hào)轉(zhuǎn)換成DCSIPLC內(nèi)部可以識(shí)別的信號(hào)。系統(tǒng)的控制輸出信號(hào)經(jīng)過相反的傳送到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器處?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)的優(yōu)點(diǎn)那么在于:1.無需接線端子，節(jié)省控制柜空間從

46、而節(jié)省了控制室所需的空間;2.電纜銜接經(jīng)過“即插即用的接插件，接線方便、快速、準(zhǔn)確、結(jié)實(shí);3.施工簡(jiǎn)單，任務(wù)量小，可節(jié)省大量的人工費(fèi)用;4.系統(tǒng)多種的診斷與自診斷功能，使缺點(diǎn)點(diǎn)的定位非常迅速，從而縮短系統(tǒng)的缺點(diǎn)停車時(shí)間;5.在屏蔽電纜內(nèi)進(jìn)展數(shù)字信號(hào)的傳輸，信號(hào)傳輸精度大大提高;6.系統(tǒng)擴(kuò)展容易。而現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)的缺陷是:1.系統(tǒng)構(gòu)造原理較復(fù)雜，普通的維護(hù)操作人員了解起來較困難;2.總線上某一從站的缺點(diǎn)能夠會(huì)涉及到其它從站的正常任務(wù);3. H1網(wǎng)段不支持冗余，因此系統(tǒng)的高可靠性較難保證;4.系統(tǒng)原有的儀表需改換為具備總線接口的產(chǎn)品，改換費(fèi)用高;5.在構(gòu)造大系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)

47、時(shí)性較差。3.3.3遠(yuǎn)程I/O制系統(tǒng)基于遠(yuǎn)程I/O的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)的構(gòu)造表示如圖3-4所示。所謂“總線型遠(yuǎn)程I/O是針對(duì)傳統(tǒng)的采用某一廠家專有的通訊協(xié)議與主控制器進(jìn)展數(shù)據(jù)交換的遠(yuǎn)程I/O產(chǎn)品而言的，即其與主控制器之間是經(jīng)過開放的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)展數(shù)據(jù)的交換。圖3-4基于遠(yuǎn)程I/O的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)構(gòu)造表示圖 “總線型遠(yuǎn)程I/O備平安柵防爆功能的普通型和將平安柵集成在I/O防爆型。而防爆型的遠(yuǎn)程I/O只能放在平安區(qū)和可以直接放置在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)的兩類產(chǎn)品。普通型的遠(yuǎn)程I/O，一方面只能放在平安區(qū)不能接近現(xiàn)場(chǎng)，失去了遠(yuǎn)程I/O的優(yōu)勢(shì);另一方面其不具備平安柵的防爆功能，在詳細(xì)運(yùn)用時(shí)還要再另外運(yùn)用平

48、安柵來確保系統(tǒng)的平安。而對(duì)于防爆型遠(yuǎn)程I/O中只能放置在平安區(qū)的產(chǎn)品而言，其同樣具有不能接近現(xiàn)場(chǎng)而失去了遠(yuǎn)程I/O優(yōu)勢(shì)的問題。對(duì)于可以直接放置在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)的防爆型遠(yuǎn)程I/O而言，其既可以直接安裝在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)充分發(fā)揚(yáng)遠(yuǎn)程I/O的優(yōu)勢(shì)，又可以做到本質(zhì)平安防爆，因此，在做“總線型遠(yuǎn)程I/O的控制方案時(shí)，思索采用此類的產(chǎn)品。報(bào)告在后面的討論中提到的“總線型遠(yuǎn)程I/O的控制方案，如無特殊聲明都指的是采用此類遠(yuǎn)程I/O的方案。從圖3一可以看出，整個(gè)的系統(tǒng)可以分為五個(gè)部分。第一部分與FCS一樣為具有現(xiàn)場(chǎng)總線接口的DCS/PLC的CPU單元，“總線型遠(yuǎn)程I/O的運(yùn)用使得DCS/PLC的本地輸入輸出模塊也不再需求了

49、。第二部分為主控器與遠(yuǎn)程I/O之間的現(xiàn)場(chǎng)總線及銜接附件。此處，現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)為雙總線的冗余構(gòu)造。第三部分為“總線型防爆遠(yuǎn)程I/O其可以直接放置在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)并可以直接銜接“傳統(tǒng)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并將這些設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換為總線信號(hào)傳送到主控制器。第四部分為“傳統(tǒng)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。第五部分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與遠(yuǎn)程I/O之間的銜接電纜及附件。系統(tǒng)的任務(wù)原理為:現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集的各種信號(hào)以“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式傳送到遠(yuǎn)程I/O信號(hào)進(jìn)入到I/O卡件后首先經(jīng)過隔離(即平安柵的作用)然后再轉(zhuǎn)換成符合現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的信號(hào)，這些信號(hào)由遠(yuǎn)程I/O經(jīng)外部總線傳送到主控制器。從主控制器發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)過相反的途徑傳送到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于:1.遠(yuǎn)程I

50、/O直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)。從而使DCS系統(tǒng)中需運(yùn)用的現(xiàn)場(chǎng)接線箱、長(zhǎng)間隔 的銜接電纜及附件、大量的平安柵及端子和機(jī)柜、DCS/PLC的接線端子和I/O卡件等大量的硬件都不再需求了。而僅僅需求為數(shù)很少的總線電纜就可將位于現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程I/O與DCS/PLC的總線接口模塊銜接起來，遠(yuǎn)程I/O與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間可以經(jīng)過很短的線纜進(jìn)展銜接。即硬件數(shù)量大大減少，從而硬件本錢大為降低。2.采用“傳統(tǒng)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并且原有的液位儀表可以保管，進(jìn)一步節(jié)省了設(shè)備投資。3.硬件數(shù)量少那么施工就變得簡(jiǎn)單，從而減低了施工的難度和費(fèi)用。4.現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)被遠(yuǎn)程工I/O就近轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后在屏蔽電纜內(nèi)進(jìn)展數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)間隔 傳輸，因此很好地處理了

51、信號(hào)的衰減和干擾問題，從而信號(hào)的傳輸精度大大提高。 5.遠(yuǎn)程I/O的自診斷功能和現(xiàn)場(chǎng)總線的診斷功能，使系統(tǒng)缺點(diǎn)的快速定位可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。6.冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線，確保了系統(tǒng)的平安。7.系統(tǒng)擴(kuò)展容易。該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)僅僅在于將遠(yuǎn)程I/O放置在現(xiàn)場(chǎng)，添加了現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)任務(wù)量。3. 3. 4監(jiān)控方案比選在化工行業(yè)中，有兩個(gè)不同的過程，一個(gè)是所謂的“批量消費(fèi)過程，另一個(gè)是所謂的“延續(xù)消費(fèi)過程。在這兩個(gè)過程中，一個(gè)不測(cè)的中途“停車能夠會(huì)帶來很大的損失，因此，系統(tǒng)的延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)才干是需求首先思索的問題，這也就解釋了在該領(lǐng)域內(nèi)做系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候?yàn)槭裁捶浅?qiáng)調(diào)“缺點(diǎn)一平安的緣由了。也就是說，假設(shè)采用現(xiàn)場(chǎng)總線，那么，系統(tǒng)的延

52、續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)才干至少不可以比采用傳統(tǒng)的控制構(gòu)造低。傳統(tǒng)的控制構(gòu)造中，某一點(diǎn)的缺點(diǎn)只會(huì)影響這一個(gè)或幾個(gè)相關(guān)點(diǎn)的任務(wù)，不至于影響到整個(gè)的控制系統(tǒng)，但是這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的銜接(一根導(dǎo)線上只銜接兩個(gè)點(diǎn))概念就與現(xiàn)場(chǎng)總線的在一根總線電纜上盡能夠多地串接設(shè)備的概念是相互矛盾的。為了做到這一點(diǎn)，就要思索將現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)為冗余的構(gòu)造，但這樣做就會(huì)降低本錢節(jié)省的潛力。同時(shí)，又帶來了另一個(gè)重要的問題，就是要求每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備要具有兩個(gè)總線接口或者采用環(huán)型的總線構(gòu)造來銜接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，很顯然，這樣做是不經(jīng)濟(jì)的。假設(shè)采用一定數(shù)量的小型遠(yuǎn)程I/O來銜接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的話，就可以經(jīng)過在該遠(yuǎn)程I/O上配置兩個(gè)網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)總線線路的冗余，而且最大的益

53、處就是大大減少了現(xiàn)場(chǎng)儀表與總線的銜接部件從而大大降低了接線本錢。另一個(gè)更為復(fù)雜的問題是現(xiàn)場(chǎng)的爆炸防護(hù)。常規(guī)的爆炸防護(hù)方法很簡(jiǎn)單，例如，經(jīng)過限制能量來防止產(chǎn)生火花的本安(EX i )方法，經(jīng)過特殊的外殼來防護(hù)的隔爆(EX d)和澆封(EX m)的方法等等。但是，這些方法都與現(xiàn)場(chǎng)總線的根本概念有相抵觸的地方。假設(shè)，從限制能量的角度思索(運(yùn)用本安方法)，那么，每個(gè)總線分支上允許銜接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)量就會(huì)大大的減少，例如，PROFIBUS PA或FOUNDATION FIELDBUS的每一個(gè)總線分支上允許銜接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)量被限制在6-10個(gè)，但是本來假設(shè)沒有能量限制的話，PROFIBUS DP的一個(gè)分

54、支上可以銜接100多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(經(jīng)過中繼器)。如運(yùn)用隔爆(EX d)或澆封(EX m )的方法(它們經(jīng)常與增安方法組合運(yùn)用)，那么，對(duì)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)的能量根本上是沒有什么限制，但是，這兩種方法的缺陷就是在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)展檢修或改換之前必需求把供電切斷。但對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)來說，設(shè)備的“熱插拔應(yīng)該是一個(gè)起碼的要求。當(dāng)然，可以采用總線是本安的，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用隔爆(EX d)或澆封(EX m)方法的系統(tǒng)方案，也就是說，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均選用無需總線供電的獨(dú)立供電方式，總線上傳送的信號(hào)能量到達(dá)本安的程度。假設(shè)這樣做，就需求在有一條通訊電纜的同時(shí)鋪設(shè)一條供電電纜。但是，每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的供電也存在較大的困難，由于目前大多數(shù)儀表

55、的供電電壓都是直流24伏，但直流24伏電源的遠(yuǎn)傳是一個(gè)較難處理的問題;假設(shè)采用交流220付供電，儀表需求改型不說，交流220伏進(jìn)入危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)本身就存在著較大的平安隱患。有沒有更好的處理方法呢?比較起來，遠(yuǎn)程I/O應(yīng)該是最正確的選擇:.與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用傳統(tǒng)的安裝銜接方式;.運(yùn)用單一的電源模塊(如必要，也可冗余配置)為眾多的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電;.檢修或改換現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)可以“熱插拔;.更加經(jīng)濟(jì)?？偨Y(jié)一下上述的情況，發(fā)現(xiàn)采用遠(yuǎn)程I/O的方案要比采用現(xiàn)今的現(xiàn)場(chǎng)總線方案具有更多的優(yōu)勢(shì)。但是，遠(yuǎn)程I/O并不是用來取代現(xiàn)場(chǎng)總線的，它要經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC或DCS相連。運(yùn)用遠(yuǎn)程I/O的主要目的一方面是為理處理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與總線

56、相連需求一致的總線接口的問題，由于給每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(包括傳送開關(guān)量的設(shè)備)都配置一個(gè)總線接口目前來看是既不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)踐的;另一方面是為理處理現(xiàn)場(chǎng)的防爆問題，既可以做到本安防爆又可以帶電插拔。進(jìn)一步分析后，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O處理了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與總線相連時(shí)需求一致的總線接口這一問題的同時(shí)，假設(shè)其可以直接安裝在危險(xiǎn)區(qū)域之內(nèi)，也就是說它不僅僅作為一個(gè)本安設(shè)備的關(guān)聯(lián)設(shè)備(需放置在平安區(qū))而且其本身可以經(jīng)過不同的防爆方法直接安裝在危險(xiǎn)區(qū)的話，那么，從危險(xiǎn)區(qū)到平安區(qū)的大量的電線和電纜就可以非常輕松地省掉了?？梢詳嘌?，這種可以直接安裝在危險(xiǎn)區(qū)(I區(qū))的具有總線接口的遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)將是我們近年內(nèi)所最最需求的。綜上所述，

57、集散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程工I/O三個(gè)系統(tǒng)比較起來，基于遠(yuǎn)程I/O的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的本錢最低且既發(fā)揚(yáng)了現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)抑制了其優(yōu)勢(shì)，又延續(xù)了維護(hù)和操作人員原有的任務(wù)習(xí)慣;另外，寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)需采集的數(shù)據(jù)較多，一方面這些數(shù)據(jù)采集點(diǎn)分布范圍較廣，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間的最遠(yuǎn)間隔 到達(dá)了500-600米，另一方面是部分?jǐn)?shù)據(jù)采集點(diǎn)位置相對(duì)集中;因此，寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)方案應(yīng)按照基于遠(yuǎn)程I/0的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的思想進(jìn)展。3. 4小結(jié)寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)利用高精度防爆變送器，對(duì)罐區(qū)每個(gè)儲(chǔ)罐的溫度、壓力、液位、各種可燃?xì)怏w含量進(jìn)展檢測(cè)。數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的分布有范圍廣，間隔 遠(yuǎn)的特點(diǎn)。根據(jù)點(diǎn)

58、的分布和與中控室的間隔 ，在中控室設(shè)置集中PLC系統(tǒng)來采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯然是不可行的，因此，如上節(jié)所述，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本思緒應(yīng)該是采用分布式I/O系統(tǒng)，即在I/O點(diǎn)較集中的區(qū)域，設(shè)置分布式I/O站，現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)就近直接進(jìn)入分布式I/O站上的I/O模塊，然后經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到中控室的PLC中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處置?；诖?，系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)如圖3-5所示。圖3-5監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)造圖該監(jiān)控系統(tǒng)共有三層體系構(gòu)造，最低層為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從現(xiàn)場(chǎng)各類傳感器設(shè)備中采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令:第二層為實(shí)時(shí)信息處置系統(tǒng)，由現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)及其相關(guān)信息寫入在這一層的Web效力器和數(shù)據(jù)庫效力器中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展統(tǒng)計(jì)、

59、分析等處置。將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等以Web的方式實(shí)時(shí)發(fā)布;實(shí)時(shí)發(fā)布的信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)同第三層用戶端相連，客戶計(jì)算機(jī)賦予一定的權(quán)限后可以經(jīng)過閱讀器直接運(yùn)用和監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)。操作人員可在監(jiān)控層計(jì)算機(jī)上監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)情況并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)閥門、泵實(shí)施操作、控制，而控制站完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和現(xiàn)場(chǎng)閥門的聯(lián)鎖控制。此構(gòu)造可以滿足系統(tǒng)二級(jí)控制的要求。第四章監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)研討由于寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)是基于遠(yuǎn)程I/0的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，因此，監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)是以現(xiàn)場(chǎng)總線為根底構(gòu)架起來的。下面將就監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展論述和設(shè)計(jì)。4. 1現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)的開展而出現(xiàn)的一項(xiàng)系

60、統(tǒng)技術(shù)，它的概念來源于70年代，當(dāng)時(shí)主要思索將操作室的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和到控制儀器的控制信號(hào)由一組總線以數(shù)字信號(hào)的方式傳送，不用每個(gè)信號(hào)都用一組信號(hào)線。隨著儀表智能化和通訊數(shù)字化技術(shù)的開展，現(xiàn)場(chǎng)總線曾經(jīng)開展成為集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)控制、消費(fèi)管理等內(nèi)容為一體的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS 1 .5M )o第五章監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5. 1現(xiàn)場(chǎng)防爆設(shè)備根據(jù)有關(guān)國家規(guī)范，罐區(qū)屬于1區(qū)(Zone 1)，即爆炸性氣體混合物有能夠出現(xiàn)的場(chǎng)所。寧波港液體化工區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)一切現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的選型均需符合國家關(guān)于罐區(qū)防爆平安方面的規(guī)定:如隔爆熱電阻、防爆壓力變送器、防爆雷達(dá)液位計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)防爆箱、防爆光纖適配器、防爆工/0站、防爆開關(guān)電源等