基于現場(chǎng)總線(xiàn)的罐區遠程監控系統
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1.1.2 新型遠程I/O的出現
從上個(gè)世紀七八十年代開(kāi)始，普遍采用安全柵使控制系統滿(mǎn)足防爆要求，這種方法一直沿用至今。但使用安全柵，無(wú)形中使控制系統的結構變的復雜且增加了施工的難度。從上個(gè)世紀九十年代中期開(kāi)始，世界上各大防爆專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)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)化系統的結構。一些具備防爆功能的遠程I/O產(chǎn)品相繼問(wèn)世。為了與盡量多的控制系統相匹配，這些廠(chǎng)家制造的產(chǎn)品都采用了流行的現場(chǎng)總線(xiàn)作為與控制器通訊的介質(zhì)。并且為了能在危險區中發(fā)揮遠程I/O的優(yōu)勢，新型的遠程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區中。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系統由母板、電源模塊、支持不同總線(xiàn)協(xié)議的網(wǎng)關(guān)模塊、各種處理開(kāi)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。系統的工作原理為：現場(chǎng)的各類(lèi)儀表通過(guò)電線(xiàn)電纜與遠程I/O的I/O接口點(diǎn)對點(diǎn)地連接，信號進(jìn)入系統后即被I/O模塊轉換為數字信號，再經(jīng)過(guò)系統內部總線(xiàn)（位于母板內部）傳送到網(wǎng)關(guān)，然后由網(wǎng)關(guān)經(jīng)母板上的總線(xiàn)接口將信號傳送到上一層的現場(chǎng)總線(xiàn)上去，最后經(jīng)總線(xiàn)到達控制系統（DCS/PLC）。而由控制系統發(fā)出的信號則經(jīng)過(guò)相反的路徑進(jìn)行傳輸。整個(gè)遠程I/O的供電由系統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(xiàn)端子供給。
該遠程I/O具有如下的幾個(gè)突出的特點(diǎn)：（1）可以直接應用于危險1區，從而可節省大量的線(xiàn)纜；（2）通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行通信，系統易于擴展。而且電源、網(wǎng)關(guān)、內部/外部總線(xiàn)均為冗余，確保了系統的高度安全；（3）所有模塊均可在線(xiàn)插拔，極大地方便了系統的施工及維護；（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，高效的數字化通訊，大大地提升了系統的先進(jìn)性；（6）可連接傳統的現場(chǎng)設備且無(wú)需改變傳統的安裝連接方式以及支持HART協(xié)議的傳輸等等特點(diǎn)，為對現有系統的改造和擴展鋪平了道路。
從上面的特點(diǎn)可以看出，應用該遠程I/O構成系統時(shí)，既發(fā)揮了現場(chǎng)總線(xiàn)的諸多優(yōu)點(diǎn)，又克服了現場(chǎng)總線(xiàn)在危險區應用時(shí)所面臨的問(wèn)題。
1.2開(kāi)發(fā)新型罐區監控系統的意義
隨著(zhù)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(cháng)。因此，為了快速提高煉油能力，更好地滿(mǎn)足這些要求，我國近些年來(lái)在各地建立起了為數眾多的煉油企業(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，對于國內各大煉油廠(chǎng)的調查顯示，各罐區的自動(dòng)化管理水平普遍很低，而且長(cháng)期以來(lái)普遍存在著(zhù)重視煉油裝置控制自動(dòng)化水平的不斷提高而輕視對罐區監控系統自動(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，對于提高各罐區監控系統的自動(dòng)化水平的呼聲和要求也越來(lái)越高。為此，國內主要從事煉油生產(chǎn)的“中石化”和“中石油”兩大公司準備拿出大量的專(zhuān)項資金來(lái)對各煉油廠(chǎng)的罐區監控系統進(jìn)行改造和升級。而采用DCS作為罐區監控系統存在上面提到的諸多的問(wèn)題，國外應用現場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)解決這些問(wèn)題時(shí)又遇到了諸多的困難。因此，如何設計出一套適合于罐區的、先進(jìn)的、高效的、功能齊全的、經(jīng)濟性好的監控系統是目前國內外工程技術(shù)人員們急需解決的一個(gè)問(wèn)題。
該問(wèn)題的圓滿(mǎn)解決必將對于提高罐區的自動(dòng)化管理水平進(jìn)而提高整個(gè)工廠(chǎng)的管理水平，降低工人的勞動(dòng)強度，改善工人的工作條件，避免事故的發(fā)生，減少系統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新型罐區監控系統的優(yōu)勢
新型罐區監控系統具有如下的優(yōu)勢：
1、 分層控制及多重冗余技術(shù)的應用，系統更加高效、安全。
2、 系統軟硬件均采用當今先進(jìn)的主流產(chǎn)品，用戶(hù)無(wú)今后改造升級及二次開(kāi)發(fā)的后顧之憂(yōu)。
3、 人機界面友好，操作簡(jiǎn)單而直觀(guān)。
4、 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、遠程I/O技術(shù)、安全柵技術(shù)的完美應用，使系統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，從而節省大量線(xiàn)纜及端子、槽盒、橋架等相關(guān)的材料。
6、 大量硬件材料的節省，使施工變得非常簡(jiǎn)單，從而節省大量的人工費用。
7、 接線(xiàn)點(diǎn)數的減少，勢必使故障點(diǎn)數大為減少，從而使系統的維護費用顯著(zhù)減少。
8、 多種診斷與自診斷功能，使系統的故障診斷及定位十分快捷。
9、 I/O層及現場(chǎng)層支持“在線(xiàn)插拔”，系統檢修及更換缺損部件時(shí)無(wú)需停機，極大地提高了系統連續運轉的能力。
10、 多級安全管理措施，詳細的操作記錄功能，使系統的管理工作更加科學(xué)、有效。
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