基于現(xiàn)場總線的罐區(qū)遠程監(jiān)控系統(tǒng)
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1.1.2 新型遠程I/O的出現(xiàn)
從上個世紀七八十年代開始，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。從上個世紀九十年代中期開始，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，從而簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。一些具備防爆功能的遠程I/O產(chǎn)品相繼問世。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)場總線作為與控制器通訊的介質(zhì)。并且為了能在危險區(qū)中發(fā)揮遠程I/O的優(yōu)勢，新型的遠程I/O產(chǎn)品通過采取一系列的防爆措施使得其自身可以直接安裝在危險區(qū)中。圖1-2所示為一種典型的遠程I/O產(chǎn)品。
從圖1-2可以看出，該遠程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的I/O模塊所組成。系統(tǒng)的工作原理為：現(xiàn)場的各類儀表通過電線電纜與遠程I/O的I/O接口點對點地連接，信號進入系統(tǒng)后即被I/O模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過系統(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傳送到上一層的現(xiàn)場總線上去，最后經(jīng)總線到達控制系統(tǒng)（DCS/PLC）。而由控制系統(tǒng)發(fā)出的信號則經(jīng)過相反的路徑進行傳輸。整個遠程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。
該遠程I/O具有如下的幾個突出的特點：（1）可以直接應(yīng)用于危險1區(qū)，從而可節(jié)省大量的線纜；（2）通過現(xiàn)場總線進行通信，系統(tǒng)易于擴展。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；（4）無需安全柵和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)的先進性；（6）可連接傳統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備且無需改變傳統(tǒng)的安裝連接方式以及支持HART協(xié)議的傳輸?shù)鹊忍攸c，為對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造和擴展鋪平了道路。
從上面的特點可以看出，應(yīng)用該遠程I/O構(gòu)成系統(tǒng)時，既發(fā)揮了現(xiàn)場總線的諸多優(yōu)點，又克服了現(xiàn)場總線在危險區(qū)應(yīng)用時所面臨的問題。
1.2開發(fā)新型罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的意義
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對于石油制品的需求量也在大幅度地增長。因此，為了快速提高煉油能力，更好地滿足這些要求，我國近些年來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)對各煉油裝置以及罐區(qū)等公用工程的自動化管理水平提出了更高的要求。但是，對于國內(nèi)各大煉油廠的調(diào)查顯示，各罐區(qū)的自動化管理水平普遍很低，而且長期以來普遍存在著重視煉油裝置控制自動化水平的不斷提高而輕視對罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)自動化水平提高的情況，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，特別是近一、二年以來各裝置的“DCS”化改造已基本完成的情況下，對于提高各罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的自動化水平的呼聲和要求也越來越高。為此，國內(nèi)主要從事煉油生產(chǎn)的“中石化”和“中石油”兩大公司準備拿出大量的專項資金來對各煉油廠的罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)進行改造和升級。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題，國外應(yīng)用現(xiàn)場總線來解決這些問題時又遇到了諸多的困難。因此，如何設(shè)計出一套適合于罐區(qū)的、先進的、高效的、功能齊全的、經(jīng)濟性好的監(jiān)控系統(tǒng)是目前國內(nèi)外工程技術(shù)人員們急需解決的一個問題。
該問題的圓滿解決必將對于提高罐區(qū)的自動化管理水平進而提高整個工廠的管理水平，降低工人的勞動強度，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行費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
新型罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)具有如下的優(yōu)勢：
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)軟硬件均采用當今先進的主流產(chǎn)品，用戶無今后改造升級及二次開發(fā)的后顧之憂。
3、 人機界面友好，操作簡單而直觀。
4、 現(xiàn)場總線技術(shù)、遠程I/O技術(shù)、安全柵技術(shù)的完美應(yīng)用，使系統(tǒng)今后的擴展十分方便。
5、 I/O接口單元可直接放置在危險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，使施工變得非常簡單，從而節(jié)省大量的人工費用。
7、 接線點數(shù)的減少，勢必使故障點數(shù)大為減少，從而使系統(tǒng)的維護費用顯著減少。
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)場層支持“在線插拔”，系統(tǒng)檢修及更換缺損部件時無需停機，極大地提高了系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)的能力。
10、 多級安全管理措施，詳細的操作記錄功能，使系統(tǒng)的管理工作更加科學(xué)、有效。
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