基于現(xiàn)場(chǎng)總線的煉油企業(yè)罐區(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

　?。?）、循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)速度慢。
　　在滿足本安的情況下，總線的最高傳輸速率為31.25KBaud，本身速度不快。再加上采用如圖1-1所示的結(jié)構(gòu)使得若組成一個(gè)較大的系統(tǒng)，總線對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)循環(huán)一周所需的時(shí)間就會(huì)比較長(zhǎng)，因此系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性相對(duì)較差。
　　（5）、不是所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都可以在線插拔。
　　目前面臨的這些問(wèn)題，給現(xiàn)場(chǎng)總線在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用帶來(lái)了很大的障礙。如何解決這些問(wèn)題，成為目前國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　1.1.2 新型遠(yuǎn)程I/O的出現(xiàn)
　　從上個(gè)世紀(jì)七八十年代開始，普遍采用安全柵使控制系統(tǒng)滿足防爆要求，這種方法一直沿用至今。但使用安全柵，無(wú)形中使控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變的復(fù)雜且增加了施工的難度。從上個(gè)世紀(jì)九十年代中期開始，世界上各大防爆專業(yè)廠商紛紛研制將安全柵與控制器的I/O模塊集成在一起的產(chǎn)品，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。一些具備防爆功能的遠(yuǎn)程I/O產(chǎn)品相繼問(wèn)世。為了與盡量多的控制系統(tǒng)相匹配，這些廠家制造的產(chǎn)品都采用了流行的現(xiàn)場(chǎng)總線作為與控制器通訊的介質(zhì)。并且為了能在危險(xiǎn)區(qū)中發(fā)揮遠(yuǎn)程I/O的優(yōu)勢(shì)，新型的遠(yuǎn)程I/O產(chǎn)品通過(guò)采取一系列的防爆措施使得其自身可以直接安裝在危險(xiǎn)區(qū)中。圖1-2所示為一種典型的遠(yuǎn)程I/O產(chǎn)品。

　　從圖1-2可以看出，該遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)由母板、電源模塊、支持不同總線協(xié)議的網(wǎng)關(guān)模塊、各種處理開關(guān)量輸入和輸出、模擬量輸入和輸出以及溫度輸入信號(hào)的I/O模塊所組成。系統(tǒng)的工作原理為：現(xiàn)場(chǎng)的各類儀表通過(guò)電線電纜與遠(yuǎn)程I/O的I/O接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地連接，信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)后即被I/O模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部總線（位于母板內(nèi)部）傳送到網(wǎng)關(guān)，然后由網(wǎng)關(guān)經(jīng)母板上的總線接口將信號(hào)傳送到上一層的現(xiàn)場(chǎng)總線上去，最后經(jīng)總線到達(dá)控制系統(tǒng)（DCS/PLC）。而由控制系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)則經(jīng)過(guò)相反的路徑進(jìn)行傳輸。整個(gè)遠(yuǎn)程I/O的供電由系統(tǒng)母板上連接的電源模塊提供，電源模塊的電源由外部的24V直流電經(jīng)增安型的接線端子供給。
　　該遠(yuǎn)程I/O具有如下的幾個(gè)突出的特點(diǎn)：（1）可以直接應(yīng)用于危險(xiǎn)1區(qū)，從而可節(jié)省大量的線纜；（2）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信，系統(tǒng)易于擴(kuò)展。而且電源、網(wǎng)關(guān)、內(nèi)部/外部總線均為冗余，確保了系統(tǒng)的高度安全；（3）所有模塊均可在線插拔，極大地方便了系統(tǒng)的施工及維護(hù)；（4）無(wú)需安全柵和DCS/PLC的I/O模塊并可省去大量的電纜及附件，使系統(tǒng)的初期投資大大降低；（5）強(qiáng)大的診斷與自診斷功能，高效的數(shù)字化通訊，大大地提升了系統(tǒng)的先進(jìn)性；（6）可連接傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備且無(wú)需改變傳統(tǒng)的安裝連接方式以及支持HART協(xié)議的傳輸?shù)鹊忍攸c(diǎn)，為對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改造和擴(kuò)展鋪平了道路。
　　從上面的特點(diǎn)可以看出，應(yīng)用該遠(yuǎn)程I/O構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，既發(fā)揮了現(xiàn)場(chǎng)總線的諸多優(yōu)點(diǎn)，又克服了現(xiàn)場(chǎng)總線在危險(xiǎn)區(qū)應(yīng)用時(shí)所面臨的問(wèn)題。
　　1.2開發(fā)新型罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的意義
　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于石油制品的需求量也在大幅度地增長(zhǎng)。因此，為了快速提高煉油能力，更好地滿足這些要求，我國(guó)近些年來(lái)在各地建立起了為數(shù)眾多的煉油企業(yè)，原有的煉油企業(yè)也在不斷提高其自身的煉油能力。為了生產(chǎn)的高效與安全，煉油企業(yè)對(duì)各煉油裝置以及罐區(qū)等公用工程的自動(dòng)化管理水平提出了更高的要求。但是，對(duì)于國(guó)內(nèi)各大煉油廠的調(diào)查顯示，各罐區(qū)的自動(dòng)化管理水平普遍很低，而且長(zhǎng)期以來(lái)普遍存在著重視煉油裝置控制自動(dòng)化水平的不斷提高而輕視對(duì)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化水平提高的情況，油罐的“冒頂”及爆炸的事故率明顯高于各裝置的事故率。近年來(lái)，特別是近一、二年以來(lái)各裝置的“DCS”化改造已基本完成的情況下，對(duì)于提高各罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化水平的呼聲和要求也越來(lái)越高。為此，國(guó)內(nèi)主要從事煉油生產(chǎn)的“中石化”和“中石油”兩大公司準(zhǔn)備拿出大量的專項(xiàng)資金來(lái)對(duì)各煉油廠的罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造和升級(jí)。而采用DCS作為罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)存在上面提到的諸多的問(wèn)題，國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)解決這些問(wèn)題時(shí)又遇到了諸多的困難。因此，如何設(shè)計(jì)出一套適合于罐區(qū)的、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)是目前國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員們急需解決的一個(gè)問(wèn)題。
　　該問(wèn)題的圓滿解決必將對(duì)于提高罐區(qū)的自動(dòng)化管理水平進(jìn)而提高整個(gè)工廠的管理水平，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的工作條件，避免事故的發(fā)生，減少系統(tǒng)改造的初期投資及今后的運(yùn)行費(fèi)用等等方面具有十分重要的意義。
　　1.3新型罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
　　新型罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)具有如下的優(yōu)勢(shì)：
　　1、 分層控制及多重冗余技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)更加高效、安全。
　　2、 系統(tǒng)軟硬件均采用當(dāng)今先進(jìn)的主流產(chǎn)品，用戶無(wú)今后改造升級(jí)及二次開發(fā)的后顧之憂。
　　3、 人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單而直觀。
　　4、 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、遠(yuǎn)程I/O技術(shù)、安全柵技術(shù)的完美應(yīng)用，使系統(tǒng)今后的擴(kuò)展十分方便。
　　5、 I/O接口單元可直接放置在危險(xiǎn)1區(qū)，從而節(jié)省大量線纜及端子、槽盒、橋架等相關(guān)的材料。
　　6、 大量硬件材料的節(jié)省，使施工變得非常簡(jiǎn)單，從而節(jié)省大量的人工費(fèi)用。
　　7、 接線點(diǎn)數(shù)的減少，勢(shì)必使故障點(diǎn)數(shù)大為減少，從而使系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用顯著減少。
　　8、 多種診斷與自診斷功能，使系統(tǒng)的故障診斷及定位十分快捷。
　　9、 I/O層及現(xiàn)場(chǎng)層支持“在線插拔”，系統(tǒng)檢修及更換缺損部件時(shí)無(wú)需停機(jī)，極大地提高了系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。
　　10、 多級(jí)安全管理措施，詳細(xì)的操作記錄功能，使系統(tǒng)的管理工作更加科學(xué)、有效。