摘要：介紹了聯合站汙水處理監控係統基於 研華工控機與 研華ADAM-5510的兩級控製方式，並詳細介紹了幾個典型回路的控製方案及采用組態王作為開發平台的監控軟件。
1 引言
聯合站是油田生產的一個重要部門，其主要作用是將開采的原油集中進行運輸、存儲。在此過程中，要對含水原油進行脫水處理。如圖1 所示，基本的處理流程為：含油汙水進入一次和二次沉降罐，在重力的作用下，經過一段時間，汙油、汙水和油水混合液中的汙泥自然分離。汙油從大罐中上部的溢流口排出；汙(wu)泥(ni)由(you)罐(guan)底(di)的(de)四(si)個(ge)定(ding)時(shi)開(kai)關(guan)的(de)排(pai)泥(ni)閥(fa)排(pai)入(ru)汙(wu)泥(ni)濃(nong)縮(suo)罐(guan)，由(you)汙(wu)泥(ni)濃(nong)縮(suo)泵(beng)打(da)入(ru)過(guo)濾(lv)篩(shai)，濾(lv)去(qu)水(shui)分(fen)，壓(ya)縮(suo)成(cheng)幹(gan)泥(ni)運(yun)走(zou)。汙(wu)水(shui)進(jin)入(ru)外(wai)輸(shu)緩(huan)衝(chong)罐(guan)準(zhun)備(bei)外(wai)輸(shu)。為(wei)保(bao)證(zheng)水(shui)質(zhi)，在(zai)外(wai)輸(shu)前(qian)還(hai)要(yao)經(jing)過(guo)精(jing)細(xi)過(guo)濾(lv)處(chu)理(li)。另(ling)外(wai)，各(ge)罐(guan)都(dou)使(shi)用(yong)天(tian)然(ran)氣(qi)作(zuo)密(mi)閉(bi)氣(qi)體(ti)，使(shi)得(de)汙(wu)水(shui)與(yu)氧(yang)氣(qi)分(fen)離(li)，減(jian)少(shao)對(dui)罐(guan)體(ti)和(he)管(guan)道(dao)的(de)腐(fu)蝕(shi)。
油you田tian各ge聯lian合he站zhan目mu前qian采cai用yong的de汙wu水shui處chu理li係xi統tong大da都dou設she計ji的de比bi較jiao早zao，整zheng套tao流liu程cheng大da部bu分fen依yi靠kao手shou工gong操cao作zuo，勞lao動dong強qiang度du高gao。大da罐guan液ye位wei還hai需xu定ding時shi上shang罐guan人ren工gong檢jian尺chi，效xiao率lv低di、危險性大。下麵介紹的全站汙水處理自控係統，可以較好地解決上述問題。
2 係統構成
為保證係統的穩定性和可靠性，采用兩級控製方案對整套汙水處理流程進行監控。上位機選用 研華工控機（IPC-610H），下位機選用 研華公司的ADAM-5510 亞當模塊，係統構成如圖2 所示。 
上(shang)位(wei)機(ji)的(de)作(zuo)用(yong)主(zhu)要(yao)是(shi)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)界(jie)麵(mian)，使(shi)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)直(zhi)觀(guan)的(de)了(le)解(jie)現(xian)場(chang)各(ge)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)，根(gen)據(ju)生(sheng)產(chan)需(xu)要(yao)發(fa)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)控(kong)製(zhi)指(zhi)令(ling)。另(ling)外(wai)還(hai)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)大(da)容(rong)量(liang)存(cun)儲(chu)器(qi)記(ji)錄(lu)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)，管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)據(ju)此(ci)了(le)解(jie)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)生(sheng)產(chan)狀(zhuang)況(kuang)，為(wei)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)製(zhi)定(ding)新(xin)的(de)生(sheng)產(chan)方(fang)案(an)提(ti)供(gong)可(ke)靠(kao)的(de)依(yi)據(ju)。為(wei)實(shi)現(xian)以(yi)上(shang)功(gong)能(neng)，組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)是(shi)最(zui)優(you)的(de)選(xuan)擇(ze)。這(zhe)裏(li)使(shi)用(yong)的(de)是(shi)目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)市(shi)場(chang)占(zhan)有(you)量(liang)第(di)一(yi)的(de)“ 組態王”作為開發平台，它集控製技術、數據庫技術、網絡技術、人機界麵技術、圖形技術於一身，包含動態顯示、報警、控件、趨勢、網絡通信等組件，提供了一個友好的用戶界麵，隻需編寫少量的代碼即可生成高質量的控製係統。 研華ADAM-5510以其體積小、功能多、可靠性高等優點，在自控行業中得到了廣泛的使用。整套汙水處理流程共有120 多個監控點，包括壓力、流量、溫度、液位、頻率、泵運行狀態等。各物理參數通過相應的變送器得到4～20mA 的標準信號，通過屏蔽電纜接至PLC的AI 或DI 模塊。由於采用電流方式傳輸，因此傳輸距離遠，而且具有較好的抗幹擾能力。控製信號通過PLC 的AO 或DO 模塊發出，控製現場的執行機構動作。由於現場有大量的油、氣，因此所有設備均采用防爆產品。
由於現場監控點多，為降低成本，減輕維護工作量，在模塊選擇上應注意以下幾點：① 模塊種類要盡量少，以減少備件，便於更換；② 單一模塊采樣點數要多，如選取的AI 模塊最多可采集8 點，DO 模塊可輸出32 點；③ 采樣精度要高，尤其是對流量的計量，關係到全站的日處理能力綜合評價。操作人員通過上位機向 研華ADAM-5510發出相應的控製指令後，由 研華ADAM-5510對現場進行直接控製，這種方案有效的降低了風險。例如操作人員可在上位機修改定時排泥時間，發送給 研華ADAM-5510後，由 研華ADAM-5510 進行控製，此時即便上位機出現故障（如死機、掉電等），也不會影響係統的正常運行。 研華ADAM-5510及所有的接線端子放在一個機櫃內，與上位機的通訊采用RS485 方式，這種方式傳輸距離遠，可將上位機放置在另外一房間內，大大改善工人的操作環境。
3 測控方案
3.1 排泥閥控製
現場使用的排泥閥為電動蝶閥，旁邊有1 個控製櫃，用3 個按鈕控製電機的正轉、反轉、停止，分別對應閥門的開、關、停。3 個按鈕的操作具有自鎖與互鎖功能。使用PLC 的DO模塊控製3 個小繼電器的動作，再把其觸點與3 個按鈕開關並聯或串聯，達到遠程控製的目的。為保證自控係統斷開時現場仍能手動操作，在使用小繼電器的觸點時，要注意常開、常閉的選擇。
3.2 連鎖停泵
當dang罐guan內nei液ye位wei較jiao低di時shi，係xi統tong發fa出chu聲sheng光guang報bao警jing，提ti醒xing操cao作zuo人ren員yuan注zhu意yi檢jian查zha，如ru液ye位wei繼ji續xu降jiang低di，則ze自zi動dong發fa出chu連lian鎖suo停ting泵beng信xin號hao，停ting止zhi外wai輸shu泵beng的de運yun行xing。原yuan外wai輸shu泵beng電dian機ji由you一yi控kong製zhi櫃gui控kong製zhi，工gong作zuo電dian壓ya為wei380V，在 研華ADAM-5510與控製櫃之間增設一中間繼電器，其常閉觸點串聯在電機控製回路中，當PLC 發fa出chu停ting機ji信xin號hao後hou，電dian機ji控kong製zhi回hui路lu斷duan電dian停ting機ji。為wei保bao證zheng操cao作zuo人ren員yuan與yu設she備bei的de安an全quan性xing，自zi控kong係xi統tong不bu設she遠yuan程cheng啟qi動dong功gong能neng，當dang需xu要yao再zai次ci開kai啟qi外wai輸shu泵beng時shi，由you操cao作zuo人ren員yuan手shou動dong控kong製zhi。
3.3 bengyunxingzhuangtaidejianceyouyubengxuyaodingqiweihu，yincixuyaoleijibengdeyunxingshijian，zhejiuyaoqiuduibengdeyunxingzhuangtaijinxingjiance。jiancefangfaweicongbengdekongzhihuiludefuzhuchudianquxinhao，songru 研華ADAM-5510的開關量測量模塊。為使現場與 研華ADAM-5510完全隔離，中間需加輔助繼電器。
4 軟件設計
由you於yu上shang位wei機ji監jian控kong軟ruan件jian采cai用yong組zu態tai王wang作zuo為wei開kai發fa平ping台tai，因yin此ci大da大da縮suo短duan了le開kai發fa周zhou期qi。在zai設she計ji中zhong，首shou先xian要yao把ba實shi時shi數shu據ju庫ku建jian好hao，它ta是shi整zheng套tao監jian控kong係xi統tong的de核he心xin，然ran後hou把ba各ge功gong能neng模mo塊kuai進jin行xing恰qia當dang的de組zu合he。監jian控kong係xi統tong的de大da部bu分fen功gong能neng都dou可ke由you組zu態tai王wang直zhi接jie完wan成cheng，以yi下xia是shi在zai軟ruan件jian設she計ji中zhong幾ji個ge比bi較jiao典dian型xing的de應ying用yong。
4.1 流量的累計
係統中共有6 條(tiao)水(shui)管(guan)線(xian)需(xu)要(yao)檢(jian)測(ce)流(liu)量(liang)，所(suo)配(pei)備(bei)的(de)流(liu)量(liang)計(ji)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)為(wei)瞬(shun)時(shi)流(liu)量(liang)，而(er)站(zhan)內(nei)要(yao)求(qiu)計(ji)量(liang)每(mei)天(tian)的(de)汙(wu)水(shui)處(chu)理(li)總(zong)量(liang)。為(wei)實(shi)現(xian)此(ci)功(gong)能(neng)，在(zai)組(zu)態(tai)王(wang)的(de)變(bian)量(liang)定(ding)義(yi)轉(zhuan)換(huan)方(fang)式(shi)中(zhong)，提(ti)供(gong)直(zhi)接(jie)累(lei)計(ji)和(he)差(cha)值(zhi)累(lei)計(ji)兩(liang)種(zhong)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)，對(dui)流(liu)量(liang)的(de)累(lei)計(ji)應(ying)采(cai)用(yong)直(zhi)接(jie)累(lei)計(ji)法(fa)（參見組態王使用說明）。為保證累計精度，采樣周期應設置的盡量小。
4.2 實時監視
整套係統共有6 幅實時顯示畫麵，包括係統總貌（如圖3 所示）、沉降罐、外輸罐、反衝洗流程、外輸泵組、jiayaoliucheng。meigehuamianjunkeshishixianshigegongyicanshu。weibaozhengcaozuorenyuankeyimulerandeguanchaquanzhanyunxingzhuangkuang，zaigongyiliuchenghuamianzhong，suoyoushebeidefangzhiyuxianchangwanquanyizhi，guantishangyongbangzhuangtubiaoshiyeweidegaodi，qitacanshu（如流量、壓力等）在相應位置用數值表示。組態王提供了實時趨勢曲線組件，它可以自動滾動。其中Ｘ軸為時間軸，可以設定時間顯示的格式、時間跨度和更新頻率等。Ｙ軸為數值軸，為使同一畫麵顯示多條曲線，Y 軸單位以百分數表示，即以變量值與變量範圍的比值來表示。測量參數不在正常值範圍內時，報警窗口顯示越限時間、變量名(對應於溫度或液位)、當(dang)前(qian)值(zhi)及(ji)界(jie)限(xian)值(zhi)等(deng)。當(dang)新(xin)報(bao)警(jing)出(chu)現(xian)時(shi)，報(bao)警(jing)窗(chuang)口(kou)自(zi)動(dong)滾(gun)動(dong)，窗(chuang)口(kou)總(zong)是(shi)顯(xian)示(shi)最(zui)後(hou)出(chu)現(xian)的(de)報(bao)警(jing)事(shi)件(jian)。畫(hua)麵(mian)中(zhong)的(de)閥(fa)門(men)和(he)泵(beng)可(ke)手(shou)動(dong)操(cao)作(zuo)改(gai)變(bian)其(qi)狀(zhuang)態(tai)。由(you)組(zu)態(tai)王(wang)提(ti)供(gong)的(de)功(gong)能(neng)，可(ke)為(wei)各(ge)個(ge)實(shi)時(shi)顯(xian)示(shi)的(de)參(can)數(shu)設(she)置(zhi)顏(yan)色(se)，如(ru)高(gao)報(bao)為(wei)紅(hong)色(se)，低(di)報(bao)為(wei)黃(huang)色(se)，正(zheng)常(chang)值(zhi)為(wei)綠(lv)色(se)。
4.3 曆史記錄的存儲和查詢
在定義變量時，記錄可設定為不記錄、數據變化時記錄和定時記錄。要根據實際情況選擇相應的設置，如流量變化較快，可選擇“定時記錄”；大罐液位變化較慢，可選擇“數據變化時記錄”，這(zhe)樣(yang)有(you)利(li)於(yu)節(jie)省(sheng)存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian)。對(dui)於(yu)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)的(de)查(zha)詢(xun)，組(zu)態(tai)王(wang)提(ti)供(gong)了(le)曆(li)史(shi)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)，該(gai)曲(qu)線(xian)的(de)使(shi)用(yong)和(he)實(shi)時(shi)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)相(xiang)似(si)，但(dan)不(bu)能(neng)自(zi)動(dong)滾(gun)動(dong)，隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)設(she)定(ding)查(zha)詢(xun)的(de)起(qi)始(shi)、終止時間來顯示曲線的走向。
4.4 報表的顯示和打印
報表有實時報表和曆史報表2 種。實時報表的製作比較簡單，可用WORD 創建報告的模板，然後借助組態王提供的相關函數，把當前的參數值顯示於RichText 控件中。曆史報表有日報、月報和年報，由於報表格式複雜，中間還有大量的公式計算，因此使用Excel 電子表格，自行編寫程序從曆史數據庫中讀取相關變量，添入表格。
5 係統功能
(1) 具有汙水處理生產工況動態顯示功能。
(2) 各檢測參數均有實時及曆史趨勢顯示功能。
(3) 具有生產預警和狀態報警提示等功能，有效監視生產運行狀態，可設置參數報警優先級和報警上下限。
(4) 具有生產運行參數修改功能，對係統內所有可變參數，如儀表量程、上下限報警值、控製器參數等均可根據調整需要加以修正。
(5) 具有生產運行參數報表打印功能，可隨時打印各種實時報表和曆史數據報表。
(6) 通過PID 調節功能，可實現汙水加藥量的自動控製。
(7) 實時監測各泵的運行狀態（啟、停、故障）。
(8) 一次、二次沉降罐定時收油，定時排泥。
(9) 液位高、低限報警連鎖停泵。
(10) 具有檢測信號的故障自診斷功能。
(11) 係統設置多級安全密碼，可有效的避免重要參數被隨意修改。
6 結語
綜上所述，係統采用組態王作為開發平台，實現了實時監控、故障報警、曆史數據的存儲和查詢，報表的顯示和打印等功能，且用戶界麵操作方便、易於學習，深受用戶好評。該係統具有較好的通用性、擴展性和可維護性，投入使用以來，運行穩定、可靠，數據采集準確，大大降低了工人的勞動強度，提高了管理水平 | 
