淺議基于DCS系統計量功能的實現

王冬寒 劉瑰麗 齊國紅 王 力

1.中國石油吉林油田分公司 質量節能處 （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系統計量功能的實現

王冬寒1劉瑰麗1齊國紅2王 力1

1.中國石油吉林油田分公司 質量節能處 （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）

針對吉林油田熱電廠原有化學除鹽水流量無法實現精確計量的實際情況，將除鹽水流量信號引入DCS系統，通過編制流量累積模塊，最終實現了除鹽水流量的精確計量。

除鹽水流量 DCS計量

為了實現化學除鹽水流量的精確測量，2010年，吉林油田公司熱電廠在對1#機組DCS系統進行改造的同時，將化學水原有的控制方式由原來的PLC控制，改造為DCS控制。將化學除鹽水流量信號引入到DCS系統，通過編制流量累積模塊，最終實現了對各個班次制水量的精確累計，降低了運行人員的工作強度，為生產運行指標考核及節能降耗分析提供了重要的理論依據。

1 技改方案

1.1 技改思路

吉林油田熱電廠化學除鹽水流量計量原有2套測量系統，1套為孔板流量計，1套為超聲波流量計。經過綜合分析，將2套流量計全部引入到DCS系統中，在DCS中對信號進行判定處理，作為流量累積的輸入值。為了實現對各個班次的精確累積，需要對系統時間進行自動判定并將交接班時間作為運行班次除鹽水消耗總量的復位條件，使其實現自動累積功能。將各個累計值所對應的數據庫點添加到DCS圖像畫面中并組態為報表，根據需要實時調用數據，避免運行人員在操作員站中調用數據的不便。

1.2 DCS中流量累積的邏輯編程

MACSⅤ系統是在原有MACS和Smartpro系統的基礎上開發的綜合控制系統。它具有以下特征：

（1）MACSⅤ系統是DCS與FCS相結合的控制系統。

（2）具有 OPC和 ODBC接口,容易與 ERP、 CRM、SCM等系統連接，實現企業信息化。

（3）采用Profibus－DP現場總線，能夠方便地將第三方Profibus－DP設備(如PLC、智能儀表等)集成到系統中。

（4）吸取了MACSⅡ系統和Smartpro系統兩者的優勢，繼承了MACSⅡ系統強大的數據處理、日志和管理功能、完善而豐富的離線組態功能和Smartpro系統控制器軟件的高執行效率。

（5）操作站軟件保留了MACS系統操作站軟件的功能，并做了進一步的完善和修改。

（6）離線組態軟件保留了MACS系統離線組態的所有功能，原MACS系統的算法組態在MACSⅤ系統中只用于組態服務器的算法。使用設備組態功能對I/O設備進行組態，經過編譯后生成包含設備和I/O轉換功能的Conmaker控制器組態文件；增加了模擬量I/O模塊增益的自動設置功能，用戶無需手工選擇通道增益。

（7）控制器算法組態：使用 Smartpro系統的Conmaker控制器組態軟件，全部采用IEC61131-3標準進行控制器軟件組態設計。添加控制算法的中間變量會直接添加到MACSV的組態數據庫，實現了組態數據庫的統一。

服務器軟件：在MACS系統服務器軟件的基礎上做適應性改進而成。

根據上述技改思路，在DCS的控制器算法中編制出如下程序：

（1）判定系統時間邏輯功能塊RTC：編制程序取系統時間，將系統時間作為比對條件，進而與設定的時間進行比較，從而對所累積出的流量進行自動復位。

（2）時間復位條件邏輯：根據程序取得的系統時間與所設定的值次交接班時間進行比對，在規定的時間對所累積的流量重新進行運算。根據現場需要，系統時間將和3個值次的交班時間分別進行比對，即每天的0：00、8:00、16:00。另外，為了存檔需要，邏輯功能塊還將對月流量進行累計，即將每月的第一天零點作為流量累積的復位條件。

（3）流量累積邏輯功能塊HSACCUM：編制流量累積功能塊，將復位時間設定好，流量累積功能塊的掃描周期和DCS系統的掃描周期要保持一致。因為DCS系統的掃描周期為500ms，所以流量積算模塊的時間常數設定為：

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

1.3 圖形組態

MACSV系統的圖形組態軟件是MACS系統生成應用系統所需的各種總貌圖、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態顯示方式。通過圖形，操作員可以對現場運行情況一目了然，從而方便地監控現場運行。

為了使運行人員實時監測到流量累積值，將班累積流量，日累積流量和月累計流量3個點定義為全局變量點并上傳到數據庫中，在圖形中定義這3個點動態特性為有文字特性并將顯示格式定義為小數點后兩位以便實現精確測量。根據需要，在畫面中做出流量復位按鈕，以便在自動復位的基礎上也能實現手動復位功能。

1.4 報表組態

因為流量累積采用自動復位模式，在設定的時間下流量累積模塊將會自動將流量清零，重新進行累計，查看累計值只能查看歷史數據庫采集到的實時值。但是此種辦法需反復查看歷史趨勢，對運行人員的素質水平也有一定的要求，故將累積值所對應的數據庫點組態為報表，通過終端打印機自動對報表進行打印。報表可以打印時間點、歷史點和實時點，歷史點必須與歷史庫的定義相吻合，報表打印的方式采用定點打印，即為按定義指定的打印時刻在打印機上自動打印。

報表組態在工程師站完成，基于EXCEL實現。MACSV系統的報表組態工具具有以下功能：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小；可以方便的指定線型并繪制表格線；可以插入圖形對象，如制作餅形圖、直方圖、曲線等常用統計圖形；允許用戶預覽所作的報表，實現所見即所得；允許同時組態多個表格，支持表格間的拷貝、插入等操作；提供給用戶一種報表描述語言，對于報表所需的數據為數據庫中的點，或其他需要從應用系統中讀取的數據，應基于描述語言實現，由用戶控制需要在報表的某個單元格中顯示某種數據；能夠進行表格上關聯的點名的數據庫有效性檢查；支持數據統計（Excel本身的功能），用戶可以針對表格中的數據進行常用的數據統計計算，提供常用計算公式，例如累計(SUM)、求平均值(AVG)、最大值（MAX）、最小值（MIN）、其它常用公式等等。

報表組態的內容一般分為以下2種：靜態信息和動態信息。

用戶在報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。靜態信息意味著用戶在組態時所見到的就是報表打印出來的信息沒有變化。

動態信息為用戶要得到系統當時報表時的數據，例如某點某時刻的值，當時的打印時間，需要進行統計的數據等等。

動態變量描述語言可以根據組態點自動生成，我們不用直接改動。

2 結束語

對化學除鹽水流量累積功能的實現，首先考慮的是充分發揮DCS系統的各項功能，既要滿足現場實際需要，又要達到技改目標。以此為借鑒，可推廣應用到對熱電廠酸堿消耗量、天然氣消耗量等各項生產參數的計量。改造完成后，改變了以往重要生產指標人工計算的模式，實現了智能化精確化的現場管理，為電廠各項指標考核和節能降耗管理工作提供了理論依據。

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