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石油化工仪表控制系统设计研究
论文类别:专家论文
作 者:佚名
所在地区:石油化工仪表控制系统设计研究
下载次数:252
摘 要:
    摘要:由于传统的石油化工仪表控制系统对石油化工仪表控制的分布式控制能力差,导致控制精度较低,无法对石油化工仪表进行分布式的控制。为此,提出基于DCS,设计石油化工仪表控制系统,实现对石油化工仪表的精准控制。实验结果表明,与传统系统相比,该系统对石油化工仪表控制的控制精度更高。
    关键词:DCS;石油化工仪表;控制系统;分布式控制
    由于石油化工行业信息化程度的不断提高以及城市现代化建设脚步的不断加快,石油化工仪表控制成为当今石油化工行业最重要的研究内容。石油化工仪表控制已经成为严重制约我国石油化工行业可持续发展以及与人民正常生活息息相关的关键问题[1]。因此,设计基于DCS的石油化工仪表控制系统对于促进我国石油化工行业健康、可持续发展具有重要意义[2]。DCS分布式控制系统在石油化工仪表控制的应用中发挥着举足轻重的作用,基于DCS分布式控制系统可以改变传统的石油化工仪表控制要素。通过对石油化工仪表数据进行分散控制的方式实现节本增效,提高石油化工仪表的控制精度。DCS分布式控制系统对石油化工仪表控制的总体表现为有着分布式实时控制石油化工仪表与控制平台的能力,针对影响石油化工仪表的各个环节进行精准化控制。因此,本文进行基于DCS的石油化工仪表控制系统设计。
    1基于DCS的石油化工仪表控制系统设计
    1.1DCS性能要求
    在设计石油化工仪表控制系统过程中,需要满足基本的性能要求,如:第一,具有数据采集、模拟量控制、顺序控制、联锁控制、监控报警等功能,能够满足各种运行情况的要求,确保相关设备安全、高效地运行;第二,要有分散处理单元、数据通信系统和人机接口;第三,具有中英文操作界面、模块式结构,易于组态、使用、扩展等;第四,具有高度可靠性,系统内任何一组发生故障均不影响整个系统;第五,具有监视、报警和自诊断功能,可在功能和物理上进行分散;第六,所有网关包含和安装防病毒软件,防止各类计算机病毒的侵害;第七,整个DCS的可利用率至少为99.7%,自动调节率尽量接近100%。
    1.2硬件设计
    基于DCS的石油化工仪表控制系统硬件设计的主要内容为仪表分布式控制器,仪表分布式控制器的具体型号为DCS-S254G-Pi286。仪表分布式控制器是一款电源供电的石油化工仪表控制设备,能够提高石油化工仪表控制的硬件性能[3]。仪表分布式控制器可选配GPRS或LOPETio-iot无线通信方式,在仪表分布式控制器内置高精度压力控制器,能够准确地控制石油化工仪表情况,并且具有精度高、长期稳定性好的特点。仪表分布式控制器整体采用低功耗设计,仪表分布式控制器整体采用406不锈钢壳体和接头构成,已通过防爆认证。仪表分布式控制器最重要的优势在于功能实用,能够对石油化工仪表进行分布式控制[4]。分布式控制速率仅需要1~3min,可自动调节。仪表分布式控制器可同时接收多个I/O信号,其中,使用DCS分布式控制系统能够对接收I/O信号的I/O点进行分级管理。I/O信号接石油化工仪表分级管理示意图,如图1所示如图1所示,可以将石油化工仪表整个工作状态均视为自动化控制。在仪表控制系统中,设I/O点为1000个,基于DCS的石油化工仪表控制系统的实际容量有1524个。则基于DCS的石油化工仪表控制系统I/O点数的具体分布信息,如表1所示,DI为数字量输入,DO为数字量输出,AI为模拟量输入,AO为模拟量输出。
    1.3软件设计
    在系统的软件设计方面,通过采集端收集终端数据,再根据DCS对石油化工仪表数据进行分散控制,实现对石油化工仪表精准控制[5]。在控制系统软件设计中,使用DCS分布式控制技术对石油化工仪表数据进行分散控制。再通过DCS的核心技术集中操作石油化工仪表数据,灵活配置石油化工仪表数据,利用控制端可以实现石油化工仪表数据可视化。将石油化工仪表数据以管道的形式进行存储,统一录入数据库中。基于DCS的石油化工仪表控制系统的软件设计,必须要建立一个体系成熟的数据库。经过DCS分布式控制的石油化工仪表数据通过分级管理,提高石油化工仪表的控制精度。基于DCS的石油化工仪表控制系统软件具体流程如图2所示。如图2所示,通过对基于DCS的石油化工仪表控制系统的软件设计,发现DCS分布式控制技术是实现石油化工仪表精准控制的有效途径。综上所述,有理由加大对DCS分布式控制技术的研究,最大限度地排除外界干扰因素,提高石油化工仪表的控制精度。在此基础上,还可以利用数据库启动石油化工仪表控制任务,在启动控制任务之前必须对数据库预先进行一定的设置,比如设置相关字段,提高石油化工仪表控制的稳定性以及成功率。
    2对比实验
    2.1实验准备
    本文对比实验采用对应服务器设备Ⅳ分别对两种控制系统进行检测,运用MATLAB仿真软件进行控制系统对比实验。本次实验内容为测试石油化工仪表控制的控制精度,为了体现基于DCS的石油化工仪表控制系统的有效性,利用DCS对石油化工仪表数据进行分散控制,再根据神经网络算法测出两种系统的控制精度。实验仪表需要选择技术先进、性能可靠、精度适当、价格合理的仪表。为进一步确保实验的普遍性,设定实验总次数为8次,仪表数量为6个,详细如表2所示。设置传统的石油化工仪表控制系统为对照组,进行对比实验。使用双金属温度计测试现场设备及管道内的介质温度,确保热电阻信号能够直接进入DCS中,设置合适的管道压力、氧含量、控制负荷体系,排除系统间的耦合影响,确保各个控制回路稳定,各仪表设备稳定运行。运用DCS控制石油化工仪表,根据控制情况计算控制精度,采集8组精度对比数据,将对比数据输入仿真软件中,绘制出实验对比图。在实验过程中将整个改进控制系统分为操作级、控制级、现场级3级。
    2.2实验结果分析与结论
    根据上述设计的实验,采集仿真实验数据,根据实验数据绘制出如图3所示的控制精度对比图,以求更直观地展示两个系统在控制精度上的差异。通过图3可得出如下结论:本文设计的基于DCS的石油化工仪表控制系统的控制精度明显高于传统的石油化工仪表控制系统。对石油化工仪表的控制满足各项技术指标的要求,说明本文设计的基于DCS的石油化工仪表控制系统其各项功能均可以满足对设计的硬性要求,可以实现对石油化工仪表进行控制。
    3结语
    基于DCS的石油化工仪表控制系统是针对石油化工仪表进行控制的较为实用和可靠的设计。石油化工仪表分布式控制的精度无论是对于国家还是个人都很重要,针对基于DCS的石油化工仪表控制系统的研究可以大幅度提高石油化工仪表控制的控制精度,完成传统的石油化工仪表控制系统所不能完成的任务。基于DCS的石油化工仪表控制系统是实现石油化工仪表控制的核心技术,为石油化工仪表控制提供了借鉴。
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