摘 要：原油集輸站的安全檢測和控制是較關(guān)鍵的，一旦發(fā)生問題，可能導(dǎo)致不可挽回的事故。采用本系統(tǒng)能有效的控制現(xiàn)場，保證生產(chǎn)，避免事故的發(fā)生。
關(guān)鍵詞：FOCS，現(xiàn)場總線，主從控制器

一、方案背景
目前，集輸油站的運(yùn)行中，存在如下一些問題：
a、大部分站庫還沿用著傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，存在不足；
b、集輸系統(tǒng)操作上繁瑣，工人勞動強(qiáng)度大，效率低，系統(tǒng)運(yùn)行波動大，穩(wěn)定性差;
c、安全性差，無預(yù)警的能力；
d、能源（油、氣、電等）浪費(fèi)嚴(yán)重;
e、計(jì)量盤庫數(shù)據(jù)錄取時差大, 存在較大的人為因素，生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息流通不暢;
f、數(shù)據(jù)資源不能共享，整體協(xié)調(diào)困難；
g、現(xiàn)有的生產(chǎn)自動采集與控制設(shè)備利用率低;
h、站庫規(guī)模不同，自動化的程度不統(tǒng)一，自控技術(shù)水平各異，沒有統(tǒng)一的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，管理難度大。

集輸油站一般的運(yùn)行流程如下：

針對于以上的情況，對站內(nèi)生產(chǎn)實(shí)施罐區(qū)系統(tǒng)和加熱爐流程自控系統(tǒng)改造，使前后生產(chǎn)環(huán)節(jié)、各個崗位上的操作工能夠及時的聯(lián)系、協(xié)調(diào)、處理問題，將會極大的方便生產(chǎn)和管理；這樣提高生產(chǎn)的安全性和可靠性，而且大大減輕操作工人的工作負(fù)擔(dān)，降低操作的難度，有比較明顯的節(jié)能效果；將會使整個站內(nèi)的安全生產(chǎn)能力和管理水平提高到更高的檔次上，逐步實(shí)現(xiàn)FSC（故障安全自動控制系統(tǒng)）系統(tǒng)。

二、技術(shù)改造方案
1、控制方案
根據(jù)現(xiàn)場的情況，需要對大罐液位和界面；加熱爐爐體的壓力、溫度、液位、進(jìn)出口壓力和溫度，燃燒用天然氣的壓力，燃燒用天然氣流量；天然氣壓縮機(jī)壓力、溫度；泵房可燃性氣體報(bào)警等量進(jìn)行測量。其中，尤其是大罐液位和界面，由于采用雷達(dá)液位（界面）儀，具有精度高，安全性好，壽命長的特點(diǎn)。將采集的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線傳到FOCS控制系統(tǒng)，由程序進(jìn)行處理，達(dá)到安全控制現(xiàn)場的目的。

2、安全保護(hù)措施
在控制室設(shè)立報(bào)警顯示屏，將FOCS的控制信號接到報(bào)警顯示屏上，一旦參數(shù)越限報(bào)警，啟動燈光和聲音，提示操作人員及時處理現(xiàn)場，把事故控制在發(fā)生之前。



3、方案編制依據(jù)
防爆等級為II級防爆場所，控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表構(gòu)成本安回路，防爆等級為：iaIIBT4

4、檢測點(diǎn)說明
模擬量檢測點(diǎn)：壓力，溫度，油液位，流量，可燃性氣體報(bào)警。
開關(guān)量檢測點(diǎn)：報(bào)警開關(guān)信號。

5、設(shè)備選型
1）儀表選型：根據(jù)防爆等級
檢測儀表（壓力、液位、界面、溫度、可燃性氣體報(bào)警）選型：PMC壓力變送器、UTD電浮筒液位變送器、雷達(dá)液位（界面）計(jì)、超聲波液位計(jì)、JWB溫度變送器、JB-9600可燃性氣體報(bào)警。

2）主控設(shè)備選型
控制器選型：作為控制系統(tǒng)的核心部分，必須具有極高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力，為此我們選擇了北京和利時公司FOCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。
其具有以下優(yōu)點(diǎn)：
它集儀表、電氣、計(jì)算機(jī)于一體，集DCS、PLC、FCS優(yōu)點(diǎn)于一身，可以創(chuàng)建控制、通訊、監(jiān)測、圖形、操作、診斷等所有的應(yīng)用軟件。FOCS結(jié)構(gòu)靈活可變，可單獨(dú)使用，也可并行使用，系統(tǒng)可大可小；冗余和不冗余方式可選。軟硬件的高度集成，標(biāo)準(zhǔn)化和通用性可是設(shè)計(jì)工作量達(dá)到最少；多級隔離和本質(zhì)安全設(shè)計(jì)及特殊的模塊制造和涂覆保護(hù)技術(shù)。允許系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境下工作；完全冗余的模塊、通訊網(wǎng)絡(luò)和操作站使系統(tǒng)可構(gòu)成高可靠性容錯系統(tǒng)；WATCHDOG功能、系統(tǒng)自診斷及故障狀態(tài)下的自動處理等功能，可使系統(tǒng)防患于未然。
FOCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成（如圖）：




現(xiàn)場儀表：現(xiàn)場儀表仍然可以使用以往的三型儀表，這樣即保護(hù)了用戶的投資，也節(jié)約了成本。

主從控制站：通過現(xiàn)場總線技術(shù)與現(xiàn)場儀表和操作站進(jìn)行連接，運(yùn)行FOCSCON軟件，完成實(shí)時控制,最多300個I/O點(diǎn), 32個回路。冗余站，作為備份站點(diǎn)，一旦主控站發(fā)生故障，冗余站可以馬上接受控制，避免系統(tǒng)徹底崩潰，提高系統(tǒng)的可靠性。

操作站：用于組態(tài)編程、監(jiān)視與操作、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能，運(yùn)行FOSFIG 與FOSCADA軟件。

手工錄入數(shù)據(jù)接口：對站內(nèi)的密度、含水等參數(shù)無法通過儀表檢測，直接手工輸入。

實(shí)時數(shù)據(jù)庫：該FOCS系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)發(fā)布到MIS網(wǎng)上，直接進(jìn)入實(shí)時數(shù)據(jù)庫，為用戶瀏覽數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)源。

其基本工作原理是：現(xiàn)場儀表通過脈沖輸入模塊、模擬量輸入模塊、熱電阻輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊等模塊接到普通端子底座模塊上，模塊通過現(xiàn)場總線連接到主控器上，主控器通過arcnet網(wǎng)絡(luò)與操作站相連，操作站之間通過以太網(wǎng)連接，形成局域網(wǎng)通訊系統(tǒng)，并由操作站完成組態(tài)、監(jiān)控和人機(jī)交互等功能。而主控器可以脫離操作站獨(dú)立運(yùn)行，形成了分級控制。

3）直流電源選型：24V、線性、最大額定電流5A。

4）交流電源：供電系統(tǒng)采用由凈化電源、UPS、UPS電池組組成的串聯(lián)系統(tǒng)，在外來供電突然停掉的時候，UPS會自動啟用UPS電池組后備電源，來繼續(xù)維持整個系統(tǒng)用電，持續(xù)時間可達(dá)2小時以上，甚至可達(dá)6、7小時。為整個系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的后盾。

三、安全監(jiān)控改造實(shí)現(xiàn)的功能和目標(biāo)
1、提高安全生產(chǎn)能力
由于FOCS自動監(jiān)控系統(tǒng)是對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，可以使操作工人對生產(chǎn)流程的各個環(huán)節(jié)清楚的把握，及時的反饋生產(chǎn)信息。因此可以對各個需要報(bào)警的量進(jìn)行報(bào)警保護(hù)，而且可以人工設(shè)定報(bào)警的方式以及報(bào)警的上、下限，極大的靈活性方便了使用。報(bào)警到來時，系統(tǒng)會用聲、光、圖象等報(bào)警信號來提示操作人員，及時的對故障進(jìn)行處理，并且可以記憶報(bào)警數(shù)據(jù)，具有事故追憶等功能，為以后的事故分析提供了真實(shí)有效的資料，提高安全生產(chǎn)能力而且還大大減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度，有效的保障了生產(chǎn)的運(yùn)行。自動監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)約了大量的維護(hù)費(fèi)用、減少了生產(chǎn)事故的發(fā)生，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同時系統(tǒng)具有良好的保護(hù)功能，如超壓自動停泵等。

2、提高整個系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)實(shí)時報(bào)表處理和多層次管理
FOCS自動監(jiān)控系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，使之在最佳的效率點(diǎn)上運(yùn)行，其報(bào)表管理功能可以對生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的各個數(shù)據(jù)量進(jìn)行自動存儲、自動顯示、自動打印，以及歷史數(shù)據(jù)的查詢，完全改變過去人工抄表、計(jì)算、制表的工作方式。同時各層領(lǐng)導(dǎo)可以隨時掌握運(yùn)行動態(tài)。

3、提高自動化生產(chǎn)管理能力、降低勞動強(qiáng)度
采用FOCS自動監(jiān)控系統(tǒng)，可以使操作工人對整個生產(chǎn)流程的各個環(huán)節(jié)清楚的把握，及時的反饋生產(chǎn)信息，提高自動化生產(chǎn)能力而且還大大減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度。此外，F(xiàn)OCS自動監(jiān)控系統(tǒng)還有自動計(jì)量、事故追憶等功能，為以后的事故分析提供了真實(shí)有效的資料。

4、改善分水器的油水處理工藝
自動控制系統(tǒng)可以對一、二級分水器進(jìn)行實(shí)時調(diào)控，使分水器運(yùn)行在最佳的分水狀態(tài)效果上，有效的降低出油含水，而且，該系統(tǒng)所處理的各個數(shù)據(jù)量，可以通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)紽OCS系統(tǒng)的操作站上，實(shí)現(xiàn)了對分水器的遠(yuǎn)程控制與管理，達(dá)到輸油站的統(tǒng)一監(jiān)控與管理。

5、建立油氣集輸智能化管理新模式
FOCS系統(tǒng)不僅可以有效的對一個站點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控和管理，同時可以通過其先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)油氣集輸智能化管理模式。在站內(nèi)操作站可以完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示、報(bào)警、設(shè)備保護(hù)和裝置的控制。該操作站對站內(nèi)的控制管理具有最高的權(quán)限，可以設(shè)定各個調(diào)節(jié)器的工作參數(shù)，報(bào)警上下限等，是一個完善的小型控制系統(tǒng)。
FOCS系統(tǒng)可與MIS網(wǎng)連接，將數(shù)據(jù)在網(wǎng)上發(fā)布。通過該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，管理者可瀏覽所有數(shù)據(jù)，參與生產(chǎn)抉擇，形成一個分級分層的管理系統(tǒng)，開辟了油氣集輸智能化管理的新模式。使油氣集輸?shù)纳a(chǎn)運(yùn)行、管理提到一個更高的層次，逐步形成智能化管理新模式。

四、應(yīng)用效果
該FOCS系統(tǒng)在河口采油廠投用以來，取得了用戶的好評，普遍認(rèn)為應(yīng)用效果較好，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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作者：
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張澤宇(13954605283) 項(xiàng)目工程師,2000年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）自動化系自動化儀表及應(yīng)用專業(yè)。畢業(yè)后一直從事油田自動化改造，曾多次參與站庫自動化改造。先后多次在和利時培訓(xùn)，對FOCS系統(tǒng)有較好的掌握。
王紅蓮 2001年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院自動化應(yīng)用專業(yè)，項(xiàng)目工程師；2002年參與河口集輸站的改造。