浅议基于DCS系统计量功能的实现

王冬寒 刘瑰丽 齐国红 王 力

1.中国石油吉林油田分公司 质量节能处 （吉林 松原 138000）

2.辽宁省电力有限公司 丹东供电分公司 （辽宁 丹东 118000）

浅议基于DCS系统计量功能的实现

王冬寒1刘瑰丽1齐国红2王 力1

1.中国石油吉林油田分公司 质量节能处 （吉林 松原 138000）

2.辽宁省电力有限公司 丹东供电分公司 （辽宁 丹东 118000）

针对吉林油田热电厂原有化学除盐水流量无法实现精确计量的实际情况，将除盐水流量信号引入DCS系统，通过编制流量累积模块，最终实现了除盐水流量的精确计量。

除盐水流量 DCS计量

为了实现化学除盐水流量的精确测量，2010年，吉林油田公司热电厂在对1#机组DCS系统进行改造的同时，将化学水原有的控制方式由原来的PLC控制，改造为DCS控制。将化学除盐水流量信号引入到DCS系统，通过编制流量累积模块，最终实现了对各个班次制水量的精确累计，降低了运行人员的工作强度，为生产运行指标考核及节能降耗分析提供了重要的理论依据。

1 技改方案

1.1 技改思路

吉林油田热电厂化学除盐水流量计量原有2套测量系统，1套为孔板流量计，1套为超声波流量计。经过综合分析，将2套流量计全部引入到DCS系统中，在DCS中对信号进行判定处理，作为流量累积的输入值。为了实现对各个班次的精确累积，需要对系统时间进行自动判定并将交接班时间作为运行班次除盐水消耗总量的复位条件，使其实现自动累积功能。将各个累计值所对应的数据库点添加到DCS图像画面中并组态为报表，根据需要实时调用数据，避免运行人员在操作员站中调用数据的不便。

1.2 DCS中流量累积的逻辑编程

MACSⅤ系统是在原有MACS和Smartpro系统的基础上开发的综合控制系统。它具有以下特征：

（1）MACSⅤ系统是DCS与FCS相结合的控制系统。

（2）具有 OPC和 ODBC接口,容易与 ERP、 CRM、SCM等系统连接，实现企业信息化。

（3）采用Profibus－DP现场总线，能够方便地将第三方Profibus－DP设备(如PLC、智能仪表等)集成到系统中。

（4）吸取了MACSⅡ系统和Smartpro系统两者的优势，继承了MACSⅡ系统强大的数据处理、日志和管理功能、完善而丰富的离线组态功能和Smartpro系统控制器软件的高执行效率。

（5）操作站软件保留了MACS系统操作站软件的功能，并做了进一步的完善和修改。

（6）离线组态软件保留了MACS系统离线组态的所有功能，原MACS系统的算法组态在MACSⅤ系统中只用于组态服务器的算法。使用设备组态功能对I/O设备进行组态，经过编译后生成包含设备和I/O转换功能的Conmaker控制器组态文件；增加了模拟量I/O模块增益的自动设置功能，用户无需手工选择通道增益。

（7）控制器算法组态：使用 Smartpro系统的Conmaker控制器组态软件，全部采用IEC61131-3标准进行控制器软件组态设计。添加控制算法的中间变量会直接添加到MACSV的组态数据库，实现了组态数据库的统一。

服务器软件：在MACS系统服务器软件的基础上做适应性改进而成。

根据上述技改思路，在DCS的控制器算法中编制出如下程序：

（1）判定系统时间逻辑功能块RTC：编制程序取系统时间，将系统时间作为比对条件，进而与设定的时间进行比较，从而对所累积出的流量进行自动复位。

（2）时间复位条件逻辑：根据程序取得的系统时间与所设定的值次交接班时间进行比对，在规定的时间对所累积的流量重新进行运算。根据现场需要，系统时间将和3个值次的交班时间分别进行比对，即每天的0：00、8:00、16:00。另外，为了存档需要，逻辑功能块还将对月流量进行累计，即将每月的第一天零点作为流量累积的复位条件。

（3）流量累积逻辑功能块HSACCUM：编制流量累积功能块，将复位时间设定好，流量累积功能块的扫描周期和DCS系统的扫描周期要保持一致。因为DCS系统的扫描周期为500ms，所以流量积算模块的时间常数设定为：

根据以上描述，编制出最终的流量累积功能块逻辑功能图，编程语言采用可读性强，易于操作的CFC语言格式。

1.3 图形组态

MACSV系统的图形组态软件是MACS系统生成应用系统所需的各种总貌图、流程图和工况图。该软件为用户提供了方便的绘图工具和多种动态显示方式。通过图形，操作员可以对现场运行情况一目了然，从而方便地监控现场运行。

为了使运行人员实时监测到流量累积值，将班累积流量，日累积流量和月累计流量3个点定义为全局变量点并上传到数据库中，在图形中定义这3个点动态特性为有文字特性并将显示格式定义为小数点后两位以便实现精确测量。根据需要，在画面中做出流量复位按钮，以便在自动复位的基础上也能实现手动复位功能。

1.4 报表组态

因为流量累积采用自动复位模式，在设定的时间下流量累积模块将会自动将流量清零，重新进行累计，查看累计值只能查看历史数据库采集到的实时值。但是此种办法需反复查看历史趋势，对运行人员的素质水平也有一定的要求，故将累积值所对应的数据库点组态为报表，通过终端打印机自动对报表进行打印。报表可以打印时间点、历史点和实时点，历史点必须与历史库的定义相吻合，报表打印的方式采用定点打印，即为按定义指定的打印时刻在打印机上自动打印。

报表组态在工程师站完成，基于EXCEL实现。MACSV系统的报表组态工具具有以下功能：表格的绘制灵活方便，用户可以随意拖拉表格的宽度和高度，定义此单元格的显示大小；可以方便的指定线型并绘制表格线；可以插入图形对象，如制作饼形图、直方图、曲线等常用统计图形；允许用户预览所作的报表，实现所见即所得；允许同时组态多个表格，支持表格间的拷贝、插入等操作；提供给用户一种报表描述语言，对于报表所需的数据为数据库中的点，或其他需要从应用系统中读取的数据，应基于描述语言实现，由用户控制需要在报表的某个单元格中显示某种数据；能够进行表格上关联的点名的数据库有效性检查；支持数据统计（Excel本身的功能），用户可以针对表格中的数据进行常用的数据统计计算，提供常用计算公式，例如累计(SUM)、求平均值(AVG)、最大值（MAX）、最小值（MIN）、其它常用公式等等。

报表组态的内容一般分为以下2种：静态信息和动态信息。

用户在报表上显示的所有文本描述，以及插入的图片，表格的边框等信息。静态信息意味着用户在组态时所见到的就是报表打印出来的信息没有变化。

动态信息为用户要得到系统当时报表时的数据，例如某点某时刻的值，当时的打印时间，需要进行统计的数据等等。

动态变量描述语言可以根据组态点自动生成，我们不用直接改动。

2 结束语

对化学除盐水流量累积功能的实现，首先考虑的是充分发挥DCS系统的各项功能，既要满足现场实际需要，又要达到技改目标。以此为借鉴，可推广应用到对热电厂酸碱消耗量、天然气消耗量等各项生产参数的计量。改造完成后，改变了以往重要生产指标人工计算的模式，实现了智能化精确化的现场管理，为电厂各项指标考核和节能降耗管理工作提供了理论依据。

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，工程师，从事油田能源管理工作。

尉立岗

2011-04-27