[教育]張樹文油氣儲運系統(tǒng)自動化第四章5節(jié)scada系統(tǒng)控制邏輯_第1頁
已閱讀1頁,還剩38頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、23:28,1,第5節(jié) SCADA系統(tǒng)控制邏輯,控制邏輯是指----通過SCADA控制系統(tǒng)實現(xiàn)要求的全線啟輸停輸控制、站啟站??刂?、批輸下載、清管球發(fā)送與接收、泵切換、水擊聯(lián)鎖保護(hù)等控制。,23:28,2,一、 幾種常見控制方式1.順序控制通常指設(shè)備開、停時執(zhí)行一組人為事先編排好的邏輯動作,這類控制允許由操作人員決定是否投用。2.聯(lián)鎖保護(hù)控制3、簡單PID單回路控制4.復(fù)雜回路控制。,23:28,3,2.聯(lián)鎖保護(hù)控制,信號報

2、警和聯(lián)鎖系統(tǒng)包括信號報警系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)信號報警起到自動監(jiān)視的作用,當(dāng)工藝參數(shù)超限或運行狀態(tài)異常時,以燈光或音響的形式發(fā)出警報,提示操作員注意,并及時加以處理。聯(lián)鎖保護(hù)實際是一種自動操作系統(tǒng),能使有關(guān)設(shè)備按照規(guī)定的條件或程序完成操作任務(wù),達(dá)到消除異常,防止事故的目的。聯(lián)鎖保護(hù)的最高級別是ESD保護(hù),ESD是Emergency Shutdown System的簡稱,中文意思是緊急停車系統(tǒng),它用于監(jiān)視裝置或獨立單元的操作,如果生產(chǎn)過程超

3、出安全操作范圍,可以使其進(jìn)入安全狀態(tài),確保裝置或獨立單元具有一定的安全度。,23:28,4,2.聯(lián)鎖保護(hù)控制,聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)有3部分組成:(1)發(fā)信元件 包括工藝參數(shù)或設(shè)備狀態(tài)檢測接點、控制盤開關(guān)、按鈕、選擇開關(guān),以及操作指令等,它們起到參數(shù)檢測、發(fā)布指令的作用。這些元件的通斷狀態(tài)也是系統(tǒng)的輸入信號。如泵入口壓力開關(guān)。(2)執(zhí)行元件(3)邏輯元件,23:28,5,2.聯(lián)鎖保護(hù)控制,(2)執(zhí)行元件 也叫輸出元件,如閥門的執(zhí)行

4、機(jī)構(gòu)等。(3)邏輯元件 又叫中間元件,它們根據(jù)輸入信號進(jìn)行邏輯運算,并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號。邏輯元件以前多采用有觸點的繼電器、接觸器線路和無觸點的晶體管等,現(xiàn)在普遍采用PLC、DCS、和SCADA系統(tǒng)的控制器。,23:28,6,3、簡單PID單回路控制,3.1 了解幾個名詞被控對象-自動控制系統(tǒng)中,工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器等。被控變量-被控變量內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量-受控制器操縱的,用以克服

5、干擾的影響,使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。擾動量-除操縱變量外,作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值-被控變量的預(yù)定值。偏差-被控變量的設(shè)定值與實際值之差,23:28,7,3.2 簡單控制系統(tǒng)-通常是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器、一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器所構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng),也稱單回路控制系統(tǒng)。,,23:28,8,3.3 調(diào)節(jié)器的正、反作用將調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值,那么當(dāng)偏差增

6、加時,其輸出也增加的調(diào)節(jié)器稱為“正作用”調(diào)節(jié)器;反之,調(diào)節(jié)器的輸出信號隨偏差的增加而減少的稱為“反作用”調(diào)節(jié)器。(1)現(xiàn)場各種檢測儀表一般都認(rèn)為是正作用的;(不考慮其正反作用) (2)氣動調(diào)節(jié)閥門的正反特性由閥門定位器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性共同組成。,23:28,9,3.4 在PID調(diào)節(jié)中,比例作用是根據(jù)“偏差的大小”來動作,它的輸出與輸入偏差的大小成比例。,比例調(diào)節(jié)及時、有力,但有余差。它用比例度來表示其作用的強弱,比例度越小

7、,調(diào)節(jié)作用越強,比例作用太強時,會引起振蕩。積分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差是否存在”來動作,它的輸出與偏差對時間的積分成比例,只有當(dāng)余差消失時,積分作用才會停止,其作用是消除余差。用積分時間T來表示其作用的強弱,T愈小,積分作用愈強,但積分作用太強時,也會引起振蕩。微分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差變化速度”來動作。它的輸出與輸入偏差變化的速度成比例,其效果是阻止被控變量的一切變化,有超前調(diào)節(jié)的作用,它使調(diào)節(jié)過程偏差減少,時間縮短 ,余差也減?。ǖ荒芟?。

8、它用微分時間Td來表示其作用的強弱,Td大,作用強,但Td太大,也會引起振蕩。,23:28,10,,3.5 對于一個控制回路,通常由一個PID調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)反饋控制,為了使控制調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度和開度變化更加快速合理,需要對PID調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)進(jìn)行整定,根據(jù)自控回路上的設(shè)備的綜合系統(tǒng)特性,調(diào)試出一個比較合理的P、I、D參數(shù)匹配值。在長輸管道的單回路控制中,常常用來控制進(jìn)出站壓力、流量和下載流量,在自動調(diào)節(jié)中一般只用到比例和積分控制。,2

9、3:28,11,4.復(fù)雜回路控制,4.1串級控制,,23:28,12,,串級控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名得。它是由主、副兩個調(diào)節(jié)器串接工作的。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值,副調(diào)節(jié)器的輸出去操作調(diào)節(jié)閥,以實現(xiàn)對主變量的定值控制。,23:28,13,4.2選擇控制,,23:28,14,選擇性控制又叫取代控制,在該系統(tǒng)中,一般有兩只或兩只以上調(diào)節(jié)器,它們的輸出通過一只選擇器后,送往執(zhí)行器。這兩只調(diào)節(jié)器,一只在正常情況下工作,另一只

10、在非正常情況下工作。 在生產(chǎn)處于正常情況時,系統(tǒng)由用于正常工作下工作的調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制;一旦生產(chǎn)出現(xiàn)不正常情況,用于非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器將自動取代正常情況下工作的調(diào)節(jié)器,對生產(chǎn)過程進(jìn)行安全性控制,直到生產(chǎn)自行恢復(fù)到正常情況,正常情況下工作的調(diào)節(jié)器又將取代非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器,恢復(fù)對生產(chǎn)過程的正??刂啤iL輸管道 通常的選型控制采用的是低選(超馳)控制。,選擇性控制,23:28,15,例如主管道出口壓力控制閥,對于入口壓力控制

11、回路來說,只要入口壓力高于設(shè)定壓力,調(diào)節(jié)器的輸出就不斷開大,直到100%,這時以低選器選擇出口壓力調(diào)節(jié)的輸出來控制出口閥,但是,一旦入口壓力低于入口的設(shè)定壓力,調(diào)節(jié)器的輸出不斷向下減小,當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出下行到小于泵出口壓力調(diào)節(jié)的輸出時,低選器把控制權(quán)切換給入口壓力控制器,達(dá)到選擇控制的目的,流量低選回路的工作原理相同。低選控制的關(guān)鍵是設(shè)定值要合理,主輸出控制器打在自動狀態(tài),要實現(xiàn)全自動控制,還需把各參與低選的調(diào)節(jié)回路打到自動狀態(tài)。 。,

12、23:28,16,二、典型泵站的控制邏輯,1.閥門的控制2.機(jī)泵的啟??刂?. 收、發(fā)球控制4.下載控制5. 站啟、停控制6.全線自動啟、??刂?.聯(lián)鎖保護(hù),23:28,17,1.閥門的控制,1.1開關(guān)式閥門包括:球閥、閘閥、蝶閥等SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號包括:(1)現(xiàn)場過來的DI信號包括:就地/遠(yuǎn)程信號,全開信號、全關(guān)信號、故障信號。(2)SCADA輸出到現(xiàn)場的信號包括:開閥和關(guān)閥信號。部分閥門還有單獨一

13、路ESD關(guān)閥信號。,23:28,18,阿拉山口站為例,開關(guān)量閥的控制邏輯:閥處于遠(yuǎn)控/手動狀態(tài),無故障,無報警,無停閥命令。在站控(中心)狀態(tài),閥門全開未置位,站控開閥命令 置位,2秒后自動復(fù)位。閥門開DO正常輸出,閥門在開狀態(tài)。 XV1101,02,03,04,05, XV1111,XV1421,25,23:28,19,,,23:28,20,1.閥門的控制,1.2 模擬量閥門各類調(diào)節(jié)閥(1)現(xiàn)場過來的信號包括:就地/遠(yuǎn)程

14、信號、開到位,關(guān)到位,故障信號、閥門開度控制,閥位反饋AI信號。(2)SCADA輸出到現(xiàn)場的信號 閥門輸出開度AO信號。SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號,23:28,21,,,,,,,,,PIC,,,,,,,PT,壓力控制器,壓力變送器,壓力調(diào)節(jié)閥,上游來氣,下游供氣,典型的壓力控制系統(tǒng)框圖,23:28,22,模擬量閥的控制邏輯:閥處于遠(yuǎn)控/手動狀態(tài),無故障,無報警。在站控(中心)狀態(tài),寫入閥位設(shè)定值,使能開(關(guān))置位后,AO正

15、常輸出,2秒后使能開(關(guān))復(fù)位,當(dāng)閥門到達(dá)設(shè)定的閥位后,閥停止動作。無論是就地切換到遠(yuǎn)控還是遠(yuǎn)控切換到就地,閥都能停止動作。XV1201,1202,03,04,XV1301,23:28,23,1.閥門的控制,1.3 PID調(diào)節(jié)閥門,SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號包括:(1)現(xiàn)場過來的信號包括:就地/遠(yuǎn)程信號、故障信號、閥門開度反饋AI信號、手/自、開到位、關(guān)到位、SP設(shè)定值、使能命令。(2)SCADA輸出到現(xiàn)場的信號輸出開度AO

16、信號:如出口壓力等。,23:28,24,PID調(diào)節(jié)閥的控制邏輯:閥處于遠(yuǎn)控/手動狀態(tài),無故障,無報警。在站控狀態(tài)下調(diào)試,使閥處于遠(yuǎn)控、手動狀態(tài),在站控上位機(jī)MMI上,輸入壓力設(shè)定值,點擊執(zhí)行后,閥開始動作,當(dāng)出站壓力等于設(shè)定值時,閥停止動作;在現(xiàn)場將閥門切換到就地狀態(tài)后切換回遠(yuǎn)控,閥不動作,證明沒有擾動。PV1103A,PV1103B,PV1105PV2301、TV2302,23:28,25,23:28,26,1.閥門的控制,1

17、.4 在實施該控制邏輯中,需要注意的幾點:(1)現(xiàn)場就地與遠(yuǎn)程信號切換時,應(yīng)確保無擾動切換,現(xiàn)場動作后切回遠(yuǎn)程或遠(yuǎn)程動作后切回就地,閥門都應(yīng)保位。(2)輸出DO信號應(yīng)為脈沖信號還是長信號。根據(jù)邏輯要求,就需要與現(xiàn)場閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組態(tài)協(xié)調(diào)一致,相應(yīng)的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組態(tài)時考慮點動或長動的組態(tài)方式。(3)現(xiàn)場反饋信號都失效時,SCADA應(yīng)沒任何輸出信號動作閥門,只報警提示。(4)閥門開關(guān)超時或故障報警時,SCADA應(yīng)沒任何輸出信號動

18、作閥門,只報警提示。,23:28,27,2.機(jī)泵的啟??刂?2.1 SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場信號包括:(1)現(xiàn)場過來的信號:就地/遠(yuǎn)程信號,運行信號。(2)SCADA輸出到現(xiàn)場的信號包括:啟泵信號、停泵信號。,泵的啟停邏輯:包含的點有就地/遠(yuǎn)控、啟狀態(tài)、停狀態(tài)、故障、啟動命令、停止命令、ESD命令。,23:28,28,機(jī)泵的啟??刂七壿嫲狞c有就地/遠(yuǎn)控、啟狀態(tài)、停狀態(tài)、故障、就地急停狀態(tài)、啟動命令、停止命令。泵啟動初始條

19、件:泵入口閥門處于全開或全關(guān)位,閥處于遠(yuǎn)控自動狀態(tài),無故障,無報警,泵入口壓力值達(dá)到最低啟泵要求,泵處于遠(yuǎn)控狀態(tài),無故障,無保護(hù)報警、無連鎖報警、無ESD命令、4個罐前閥不在全關(guān)位。當(dāng)泵滿足初始條件時,啟泵條件的信號置位。泵入口閥開到位后,開出口閥到10%后啟泵,泵運轉(zhuǎn)后出口閥在10%位置停留3秒,然后繼續(xù)開至全開位,當(dāng)泵按照啟動程序完成啟泵命令后,泵啟動成功信號置位。停泵順序:出口閥關(guān)至10%,……,23:28,29,2.機(jī)泵的啟

20、??刂?2.2 基于工藝及設(shè)備本身的安全考慮,機(jī)泵的啟停需要考慮與之相關(guān)的壓力及泵進(jìn)出閥門的狀態(tài),在實施機(jī)泵控制邏輯中,需要注意的幾點:(1)機(jī)泵啟動前應(yīng)滿足的條件,如壓力是否滿足,進(jìn)口閥和出口閥是否已經(jīng)處于預(yù)先考慮好的位置,機(jī)泵本身涉及的機(jī)械密封、振動條件、溫度等條件是否滿足。這個可考慮作為啟泵前的一個必要條件加入保護(hù)邏輯中。(2)啟泵/停泵信號是脈沖信號還是長信號,一般都是脈沖信號,因為通常SCADA輸出先到繼電器的干觸點,觸

21、發(fā)繼電器閉合輸出信號到電氣柜來動作機(jī)泵。(3)需要考慮機(jī)泵運行或停止后與閥門動作的聯(lián)系。,啟泵時,通常閥門開始處于一個小開度的位置,延時一定時間,待機(jī)泵運行平穩(wěn)后,出口閥再慢慢打開。停泵時,通常先關(guān)小閥門再停泵,避免甩泵造成壓力及流量的大波動。如果是緊急停泵,如聯(lián)鎖條件觸發(fā),那么可考慮另外停泵的方法。,23:28,30,3. 收、發(fā)球控制,清管器控制包括清管器自動接收操作和自動發(fā)送操作。主要設(shè)備包括收發(fā)裝置,SCADA系統(tǒng)和各種檢

22、測儀表組成,其操作控制由站控系統(tǒng)的清管器控制邏輯實現(xiàn);可由中心控制室的計算機(jī)發(fā)出邏輯指令實現(xiàn),也可站控人員發(fā)出指令實現(xiàn)。需要注意的幾點:1)站外指示器 2)進(jìn)出站閥的開度 3)邏輯失效,23:28,31,3. 收、發(fā)球控制,3.1收球控制現(xiàn)場手動導(dǎo)通相關(guān)的流程,啟動收球程序,待站外清管指示器檢測到球進(jìn)站時,自動打開進(jìn)筒閥門,進(jìn)筒閥全開后,慢慢關(guān)小進(jìn)站閥到達(dá)設(shè)定的開度。待收球筒上的指示器檢測到球進(jìn)筒后,自動打開進(jìn)站閥,進(jìn)站閥全開后

23、,關(guān)閉進(jìn)筒閥。 3.2 發(fā)球控制現(xiàn)場手動導(dǎo)通相關(guān)的流程,啟動發(fā)球程序,自動打開出筒閥門,出筒閥全開后,慢慢關(guān)小進(jìn)站閥到達(dá)設(shè)定的開度。待出站管線上的指示器檢測到球出站后,自動打開出站閥,出站閥全開后,關(guān)閉進(jìn)筒閥。,23:28,32,4.下載控制,,(1)下載前的準(zhǔn)備:包括工藝要求的流程的導(dǎo)通,批輸數(shù)據(jù)的錄入,如下載油品種類、介質(zhì)特性、下載流量、下載總量等。(2)下載開始:開始的標(biāo)志,可以分為自動方式和手動方式,考慮人工觸發(fā)命令還是

24、按照設(shè)定時間觸發(fā)命令,是否加入介質(zhì)特性判斷。(3)下載結(jié)束:如果設(shè)定總量,那么到達(dá)總量時自動下載;如果下載過程中發(fā)現(xiàn)非本次下載的油品到達(dá),那么應(yīng)啟動意外情況停止下載;,下載控制邏輯是長輸管道中非常重要的一環(huán),某一站的下載涉及到設(shè)備的動作,流量及壓力的控制對全線的影響。通常來講,下載控制邏輯包括下載前的準(zhǔn)備、下載開始和下載結(jié)束3部分。,23:28,33,5. 站啟、??刂?站啟、??刂浦饕紤]幾臺泵的連續(xù)啟動以及進(jìn)出站閥的動作。程序應(yīng)分

25、幾部分來考慮:(1)啟站前,進(jìn)站閥、出站閥的應(yīng)處于什么位置,泵的啟動條件是否滿足,壓力條件的判斷;(2)啟站程序過程中,幾臺泵的啟動順序以及中間等待時間;(3)啟站過程如果某一臺泵或閥無法動作,應(yīng)允許人工介入控制;(4)站停程序需要考慮停的先后順序,是從后往前停還是從前往后停,以及泵之間發(fā)停命令的條件。,23:28,34,6.全線自動啟、??刂?全線自動啟或??刂剖前凑找欢ǖ捻樞蜃詣娱_啟或停全線各站的泵及閥門,相當(dāng)于把各站的站啟

26、串聯(lián)起來,一般來說,全線自動啟都是按照從前往后正輸方式啟。(1)從上一站啟動到下一站啟動條件的判斷,時間和壓力條件來判斷觸發(fā)。(2)考慮中間某一站無法啟動,應(yīng)確保人工干預(yù)不影響后面的站的執(zhí)行。(3)保證程序執(zhí)行過程中,人工干預(yù)自動退出,但不影響前面已經(jīng)執(zhí)行的站。,23:28,35,7.聯(lián)鎖保護(hù),7.1站場保護(hù)如發(fā)生火災(zāi)或可燃?xì)怏w報警時,可執(zhí)行緊急停車保護(hù)。7.2 油罐保護(hù)液位低報警,液位低低聯(lián)鎖關(guān)閥,防止油罐抽空;設(shè)立液位高

27、報警,液位高高聯(lián)鎖關(guān)閥,防止冒罐。 7.3機(jī)泵的保護(hù)對泵機(jī)組的工況進(jìn)行監(jiān)視和控制,23:28,36,三、水擊及控制,管線中的液流突然變速必然引起管中壓力的突然升高或降低,速度變化過程越快,則瞬時升降的壓力就越大,這種壓力瞬變現(xiàn)象稱為水擊。水擊現(xiàn)象中產(chǎn)生的瞬時壓力叫水擊壓力,它的大小與速度變化過程的快慢及流動質(zhì)量和動量的大小有關(guān),輕微時只表現(xiàn)為噪音和振動,嚴(yán)重時能使管線破裂。在長輸管道的設(shè)計和管理工作中,如不能準(zhǔn)確地掌握可能發(fā)生地不

28、穩(wěn)定工況參數(shù),則可能因盲目加大安全系數(shù)而造成巨額浪費,或因估計不足而引起嚴(yán)重事故。尤其是在密閉輸送地管道上,更必須按照對不穩(wěn)定工況地預(yù)測和計算,來制定運行規(guī)程和調(diào)度方案,為自控系統(tǒng)在各種情況下地運行提供依據(jù)。,23:28,37,三、水擊及控制,1.水擊工況長輸管道在輸油過程中發(fā)生水擊的情況大體有:(1)開泵和停泵,泵機(jī)組轉(zhuǎn)速變化或運行不穩(wěn),機(jī)組因動力故障而自行停機(jī);(2)線路閥室突然關(guān)閉;(3)站場干線閥門突然關(guān)閉或開啟,如節(jié)流

29、、進(jìn)出站閥關(guān)閉。(4)空氣進(jìn)入泵或管道;(5)站內(nèi)發(fā)生回流;(6)管道始端或終端倒換油罐;(7)中間站下載或停止下載,下載順序輸送切換油品;(8)泄漏、安全閥開啟或關(guān)閉。,23:28,38,2. 水擊控制,在長輸管道上,各站設(shè)有壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng),保證各進(jìn)、出壓力穩(wěn)定在一定范圍內(nèi),防止水擊產(chǎn)生,壓力地控制設(shè)定值由SCADA系統(tǒng)主機(jī)軟件根據(jù)實際工藝參數(shù)計算出。一般地站場都在進(jìn)、出站設(shè)有水擊泄放閥。因此在針對上述工況發(fā)生水擊時,提出

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論