聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)模型設計

1、摘要聯(lián)合站油水分離過程是將高含水原油處理成合格產(chǎn)品的重要過程。從控制理論的角度看，此過程具有多變量、干擾因素復雜、非線性、大滯后、壓力和界面強耦合的特點。在本文中，利用DeviceNet現(xiàn)場總線技術對聯(lián)合站油水分離問題加以解決，建立了聯(lián)合站油水分離過程的動態(tài)模型，并對模型進行了簡化處理，研究了輸入量與輸出量之間的關系以及對干擾的響應，并將其應用于DeviceNet現(xiàn)場總線構建的系統(tǒng)中。通過前期構建DeviceNet現(xiàn)場總線網(wǎng)絡，熟悉DeviceNet設備連接配置、網(wǎng)絡組態(tài)，后期使用RSLogix 500編程，RSView制作監(jiān)控界面，使聯(lián)合站對象能夠滿足基本PID控制要求，而且能夠在人機界面上

2、反映出聯(lián)合站對象的運作情況。通過數(shù)學模型的建立和基于DeviceNet現(xiàn)場總線的系統(tǒng)的構建，從一定意義上解決了聯(lián)合站油水分離過程中的多變量控制問題。關鍵詞聯(lián)合站 油水分離 DeviceNet現(xiàn)場總線技術 多變量控制 AbstractThe oil-water separation process in oil station is an important process to change highly moisture content crude into qualified products. Viewed from the angle of control theory, this p

3、rocess has many characteristics like variables, factors that interfere with complex, nonlinear, time delay, and the strong coupling of pressure and interface. In this paper, oil-water separation in oil station is solved by the using of DeviceNet fieldbus technology, the dynamic model of the oil-wate

4、r separation in oil station is established and simplified, the relationship between the input and output as well as the response to the disturbance are discussed, and all above are adopted in the system constructed by the DeviceNet fieldbus technology. Through the early constructing of the DeviceNet

5、 fieldbus network DeviceNet equipment configuration and network configuration are well known, then RSLogix 500 are used to edit the programme , and RSView is used to construct the control interface, so that the target of the oil station can meet the basic need of PID control, and the operating condi

6、tions of the target of the oil station can be reflected on the man-machine interface.The multi-variable control in the oil-water separation process is to some degree solved through the establishment of the mathematical model and the based on the DeviceNet Fieldbus.Keywords oil station oil-water sepa

7、ration DeviceNet fieldbus technology onstruction of the system不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論51.1 聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢51.1.1 聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)自動控制的意義51.1.2 國內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢51.2 聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)面臨的問題71.3 系統(tǒng)的主要特點91.3.1 系統(tǒng)的可靠性91.3.2 系統(tǒng)的靈活性101.3.3 高度自動化101.4 本次畢業(yè)設計的意義及需要解決的問題101.5 論文內(nèi)容編排11第2章 控制系統(tǒng)基礎理論122.1 現(xiàn)場總線12

8、2.1.1 現(xiàn)場總線概念122.1.2 現(xiàn)場總線的結構132.1.3 現(xiàn)場總線的特點與優(yōu)點142.2 DeviceNet現(xiàn)場總線152.2.1 DeviceNet現(xiàn)場總線介紹152.2.2 Rockwell三層網(wǎng)絡結構162.2.3 DeviceNet現(xiàn)場總線特點172.3 系統(tǒng)控制方案比較192.3.1 聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)工藝192.3.2 系統(tǒng)控制方案192.3.3 模糊控制策略202.3.4 多變量控制策略232.4 本章小結26第3章 控制系統(tǒng)總體方案設計273.1 系統(tǒng)硬件設計273.1.1 連接線路273.1.2 網(wǎng)絡節(jié)點及傳輸設置283.1.3 系統(tǒng)硬件設計293.2 系統(tǒng)軟

9、件開發(fā)平臺323.2.1 RSLinx323.2.2 RSView32333.2.3 RSLogix 500333.3 軟件通訊配置343.3.1 RSNetWorx For DeviceNet對網(wǎng)絡組態(tài)343.3.2 RSLinx通訊設置363.3.3 RSLogix500通訊配置383.3.4 RSView32通訊配置393.3.5 DDE通信設置403.4 生產(chǎn)流程軟件的設計413.4.1 建立引用標記413.4.2 建立圖形423.4.3 趨勢圖443.4.4 工藝流程圖463.5 故障處理483.6 本章小結49第4章 系統(tǒng)調試504.1 系統(tǒng)的調試504.2 本章小結51結論52致

10、謝53參考文獻54千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行雙擊上一行的“1”“2”試試，J(本行不會被打印，請自行刪除)第1章 緒論1.1 聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1 聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)自動控制的意義聯(lián)合站油水分離主要通過游離水脫水、沉降脫水、電脫水三個階段，每個階段的放水含油和出油含水要求要達到規(guī)定的指標，從而實現(xiàn)污水回注和成品油平穩(wěn)外輸目的。油水分離過程同時要經(jīng)過加溫、加壓、加藥等工序。目前，油田原油生產(chǎn)已進入高含水期，聯(lián)合站的任務變得更加繁重。較之以前，聯(lián)

11、合站的工作效率，生產(chǎn)質量，能源消耗，都變得重要起來。聯(lián)合站油水分離過程是多入多出系統(tǒng)，且變量間耦合嚴重，干擾因素多且作用頻繁，系統(tǒng)可控性差。選擇適合此過程特點的最優(yōu)控制策略，開發(fā)出一套完善的聯(lián)合站油水分離過程在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)，故障診斷報警系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實意義。完善的控制系統(tǒng)能大幅度地節(jié)省人力及提高設備利用率?？刂葡到y(tǒng)使用后應使各階段出油含水率降低，做到平穩(wěn)外輸：并且水中含油量減少，使收油泵起停次數(shù)降低，每次運行時間減少，延長泵的使用壽命。出水含油率的降低又可大大降低二次分離的消耗。51.1.2 國內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前，在國內(nèi)各種規(guī)模的聯(lián)合站中油水分離控制過程大多數(shù)還采用手動或半自動控制

12、防水。即一次儀表加手操器方式或根據(jù)經(jīng)驗來控制手動閥門的開啟度。在這個環(huán)節(jié)上自動化程度很低，急待解決。而在發(fā)達國家同類設備中，已基本上實現(xiàn)了全自動控制，即脫水、加藥、污水處理、平穩(wěn)外輸過程的全自動調節(jié)及控制。在這方面，我國處于落后狀態(tài)的主要原因是傳感器及調節(jié)儀表的性能質量均達不到要求，現(xiàn)場及操作人員素質欠缺，過去開發(fā)的一類型的自動控制系統(tǒng)無法使用等。近年來，隨著各類先進控制產(chǎn)品的引入及操作人員素質的不斷提高，采用先進的全自動控制系統(tǒng)來控制脫水過程已經(jīng)實現(xiàn)，并在不斷推廣。就我國而言，聯(lián)合站自動放水經(jīng)歷了三個主要階段：第一階段：屬于探索階段，期間各種方式混雜，各種方式在部分領域取得一定發(fā)展，由于元件

13、、控制理論的局限，就其根本而言（即保證外輸油含水率）是失敗的。第二階段：由于計算機技術的發(fā)展，以其獨立開發(fā)的計算機系統(tǒng)或兼容機控制系統(tǒng)為核心，這類系統(tǒng)一般預先設置油中含水率和系統(tǒng)壓力等控制參數(shù)，通過實時優(yōu)化軟件，根據(jù)控制參數(shù)的變化、每隔3秒隨時調節(jié)放水閥及界面，含水率在規(guī)定的范圍內(nèi)變化，已基本實現(xiàn)自動控制，但還存在以下不足：根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)控制分離過程，調試階段工作復雜，投產(chǎn)使用一段時間后，某些外部關鍵參數(shù)可能變化，這將影響控制的可靠性與穩(wěn)定性，使放水及輸出油指標降低甚至不合格。由于一次儀表、特別是點位式界面儀的局限性，必然使只有部分數(shù)據(jù)取自現(xiàn)場儀表，油水界面、油中含水和水中含油指標顯示數(shù)據(jù)非實際

14、值而是計算值。這樣，對于含油率較穩(wěn)定的站而言是失敗的。第三階段：工控機場地總線、集散控制系統(tǒng)階段。通過設備網(wǎng)（DeviceNet）采集現(xiàn)場一次儀表參數(shù)和控制相關執(zhí)行機構，通過控制網(wǎng)（ControINet）實現(xiàn)本站系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測與控制，通過信息網(wǎng)（EtherNet）實現(xiàn)與整個計算機管理信息系統(tǒng)的互連。油水界面和出油含水檢測采用射頻導納連續(xù)液位變送器。這種控制方式，是油水分離智能控制發(fā)展的必然趨勢，他具有低成本、高可靠性、可擴展性等優(yōu)點。1983年，Honeywell推出了智能化儀表，它在原模擬儀表的基礎上增加了計算功能的微處理器芯片，在輸出的420mA直流信號上迭加了數(shù)字信號，使現(xiàn)場與控制室之間

15、的連接模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號。之后，世界上各大公司推出了各種智能儀表。智能儀表的出現(xiàn)為現(xiàn)場總線的誕生奠定了基礎。 智能儀表的出現(xiàn)為現(xiàn)場信號的數(shù)字化提供了條件，但不同廠商提供的設備通信標準不統(tǒng)一，束縛了底層網(wǎng)絡的發(fā)展。現(xiàn)場總線要求不同的廠商遵從相同的制造標準，組成開放的互連網(wǎng)絡是現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)場總線網(wǎng)、智能化設備儀表的發(fā)展，不可避免地影響著DCS的體系結構，現(xiàn)在可以看到的一個明顯的趨勢是DCS的進一步分散化。傳統(tǒng)的DCS，在I/O控制站這一層仍然是一個集中式的結構，有些系統(tǒng)出于成本或其它方面的考慮，將I/O控制站的規(guī)模做得很大。這種考慮包括：高性能CPU的價格己降得很低，為了充分發(fā)揮CPU

16、的能力，可以將一個I/O控制站的點數(shù)、回路數(shù)擴充，以降低成本。但是這種設計提高了危險性的集中度，如果為了提高可靠性增加冗余措施，系統(tǒng)成本仍然會上升，因此并不是一個理想的解決方案。從當前的發(fā)展趨勢看，利用現(xiàn)場總線網(wǎng)和智能化設備、智能化儀表，加上通用的工控機完全可以組成一個小型的DCS，這就對傳統(tǒng)的DCS提出了挑戰(zhàn)，因為基于現(xiàn)場總線網(wǎng)的DCS具有很多優(yōu)越性，無論從系統(tǒng)的成本上、可靠性上，安裝使用、維護的方便性及可擴充性上都有很大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的DCS只有在I/O控制站這一層進一步分散化，采用現(xiàn)場總線網(wǎng)技術，形成以現(xiàn)場總線網(wǎng)基礎的、以智能I/O模塊構成的分布式控制站。也就是說，將過去DCS中集中式的I

17、/O控制站變成分布式的控制站，在傳統(tǒng)DCS網(wǎng)絡的下一層再引入一層現(xiàn)場網(wǎng)絡，基本控制單元深入到了設備控制這一級，形成設備級網(wǎng)絡、控制級網(wǎng)絡和管理級網(wǎng)絡這樣三層網(wǎng)絡結構，以此來滿足不斷提高的應用需求。71.2 聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)面臨的問題在聯(lián)合站集輸流程中主要分為油、氣、水三個系統(tǒng)，油系統(tǒng)主要指的是游離水、電脫水、輸油等幾個崗位；氣系統(tǒng)在聯(lián)合站只進行計量，不進行控制，水系統(tǒng)包括污水、污水處理、注水等崗位。油系統(tǒng)的工程流程是全密閉的，水系統(tǒng)中存在許多緩沖罐且都是常壓的，因此，一般只在油系統(tǒng)中存在各控制參數(shù)的耦合關系。游離水崗主要控制參數(shù)有：沉降罐液位、沉降罐壓力、沉降出油量、沉降放水量、沉降罐出油含

18、水。電脫水崗主要控制參數(shù)有：脫水器界面、脫水器壓力、脫水器油量、脫水器放水量、外輸油含水。主要干擾因素是來液量的變化和來液含水率的變化。其中 控制輸出：游離水脫除器油出口含水率、放水含油率、系統(tǒng)壓力；沉降脫除器油出口含水率、 放水含油率、放水含油率、系統(tǒng)壓力；電脫水器油出口含水率、放水含油率、系統(tǒng)壓力。操縱輸入：游離水脫除器放水量、油出口流量；電脫水器放水量、油出口流量。干擾輸入：中轉站來液量、來液含水率。（1）保持游離水脫除器界面平穩(wěn)對游離水脫除器來說，脫除器界面是一個重要參數(shù)，因為其界面的波動將直接影響到油水分離的效果，為此在每個脫除器上都裝有界面子控制系統(tǒng)。當界面由于某種干擾（如來液含水

19、）而變化時，界面控制子系統(tǒng)就通過改變脫除器放水量和油出口流量來維持界面平穩(wěn)。但是來液含水的改變直接影響的是油出口流量，進而影響系統(tǒng)壓力。而游離水脫除器出油量的波動對電脫除出油量的波動對電脫水器來說是一個進液擾動，使電脫水器的界面平穩(wěn)受到破壞，甚至出現(xiàn)生產(chǎn)事故。（2）保持游離水脫除器系統(tǒng)壓力平穩(wěn)對游離水脫除器來說，其系統(tǒng)壓力也是一個重要參數(shù)，因為若出現(xiàn)高壓時處理不及時，很可能造成安全閥跑油等嚴重事故，壓力過低越出限值時，影響電脫水系統(tǒng)操作，嚴重時電場波動，造成事故。為此在每個脫除器出油匯管上都裝有壓力控制子系統(tǒng)。當壓力由于某種干擾而變化時，壓力控制控制系統(tǒng)就通過改變脫除器油出口流量來維持壓力平穩(wěn)

20、。但是出油量和放水量改變將影響到游離水脫除器的界面，而影響到沉降效果。（3）保持電脫水器界面平穩(wěn)對電脫水器來說，從自身平穩(wěn)操作來說，應保持界面穩(wěn)定，為此應設置脫水器界面控制子系統(tǒng)，當界面由于某種干擾（如來液量）而變化時，界面控制控制子就通過改變脫水器放水量和油出口流量來維持界面平穩(wěn)。但是油出口流量的變化將引起脫水器匯管的壓力的波動。（4）保持電脫水器系統(tǒng)壓力平穩(wěn)作為電脫水器，其系統(tǒng)壓力是一個重要的參數(shù)，為保持系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，在每個脫水器出油匯管上都裝有壓力控制子系統(tǒng)。當壓力由于某種干擾而變化時，壓力控制子系統(tǒng)就通過改變脫水器油出口流量來維持壓力平穩(wěn)。但是油出口流量改變將影響到電脫水器界面的平穩(wěn)。

21、（5）好油緩沖罐液位與平穩(wěn)輸油之間存在耦合關系作為好油緩沖罐，其液位是最重要的控制參數(shù)，而平穩(wěn)輸油是集輸管理所要求的重要指標。對于好油緩沖罐來說，當液位由于某種干擾（如來油量變化）而變化時，變頻器或出口匯管調節(jié)閥就通過改變輸油泵排量來保持液位的穩(wěn)定。而排量的改變將影響到平穩(wěn)輸油，因此，好油緩沖罐液位與平穩(wěn)輸油之間存在耦合關系。為使各參數(shù)間達到最佳耦合關系，一般要根據(jù)不同聯(lián)合站的實際情況建立不同的數(shù)字模型隨機、調節(jié)、均衡模型，通過系統(tǒng)組態(tài)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最佳控制。1.3 系統(tǒng)的主要特點該課題所使用的控制系統(tǒng)采用了美國AB公司生產(chǎn)的可編程控制器輸入/輸出單元FLEX I/0構成，各站由DeviceN

22、et現(xiàn)場總線（設備網(wǎng)絡）同主控制站連接在一起，上位各管理監(jiān)控工作站通過DH485網(wǎng)與設備網(wǎng)相連。每臺FLEX I/0工作站連接傳感器和執(zhí)行機構，直接進行脫水工藝控制并同管理監(jiān)控計算機工作站進行數(shù)據(jù)交換。構成了即獨立又互相關聯(lián)的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)現(xiàn)場各站即可脫離管理監(jiān)控計算機獨立工作，又可以由管理監(jiān)控計算機進行操作。這樣既發(fā)揮了管理監(jiān)控計算機的強大功能和FLEX I/0的高可靠性，又避免了計算機控制方案中計算機系統(tǒng)易破壞或癱瘓使系統(tǒng)無法運行的弊端。管理監(jiān)控計算機通過美國ROCKWELL的專業(yè)組態(tài)軟件與每個站（數(shù)據(jù)采集工作和監(jiān)視控制工作站）進行數(shù)據(jù)交換，主要功能如下：（1）顯示現(xiàn)場參數(shù)、畫面，包括進出

23、口壓力、溫度、油水界面、油含水率、進出口閥開度、設備工作狀態(tài)等。（2）直接通過動畫畫面直觀控制有關參數(shù)。如設定油水界面、手動/自動、手控閥門開度、出口壓力設定等。（3）顯示現(xiàn)場參數(shù)的趨勢圖，以利于觀察和分析。包括進口壓力、出口壓力、油溫、油水界面、油含水率的變化趨勢。（4）進行數(shù)據(jù)記錄，按現(xiàn)場要求自動生成打印報表，并定時自動打印和存儲。（5）故障報警：現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障時進行報警，如傳感器斷線、損壞等；參數(shù)超過工藝要求時報警，如超壓、含水過高等。1.3.1 系統(tǒng)的可靠性在儀表選用方面，選用A34W油水界面儀，A34W油水界面儀是A32射頻電容物位計中專用于油水界面測量的專用儀表，即用于測量油和水

24、混合后靜態(tài)分界面，該儀表具有精確性、免維護性和在連續(xù)性，所以能準確、實時反映出各油水脫出器的油水界面，從而保證了油中含水和水中含油等各種參數(shù)，確保出油和底部防水達到指標。在控制方面，采用美國A-B公司PLC系統(tǒng)，并使用在NT環(huán)境下運行的Rsview32軟件，該軟件嚴格地限制了操作者的使用權限，以免引起誤操作。而且損壞的文件具有再恢復性。保證了系統(tǒng)即具有較高的安全性。1.3.2 系統(tǒng)的靈活性整個系統(tǒng)分成兩級結構。這個方案有以下優(yōu)點：（1）分工協(xié)作，各司其職。PLC全力進行數(shù)據(jù)采集、計算和控制，而各監(jiān)控工作站則對整個控制過程或局部控制過程進行監(jiān)控。（2）擴展性方便、簡單，只須添加相應的模塊和PLC

25、，軟件上做少量改動就可以擴展到多個罐，完全沒有限制。（3）集中管理、分散控制，將風險分散。美國AB公司的PLC以運行可靠著稱，每臺現(xiàn)場工作站Flex I/0只負責控制本地小區(qū)域的信號的輸入與輸出，即使出現(xiàn)故障，只會導致這一小區(qū)域停產(chǎn)，并且故障處理只須更換相應模塊即可，快捷方便。監(jiān)控工作站負責系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集、存儲、監(jiān)控。即使關閉PC機，F(xiàn)lex I/0以前一時間下載的控制模式工作，生產(chǎn)照樣可以安全進行。1.3.3 高度自動化傳統(tǒng)控制模式生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采樣是二小時一次，特別是油中含水率要經(jīng)過四十分鐘的化驗才能得出結果，這樣不但不準確，而且需要大量的人力和物力。而應用集監(jiān)視、監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集于一體的Rs

26、view軟件平臺進行組態(tài)，能在監(jiān)控工作站上實時準確顯示出整個系統(tǒng)的各個參數(shù)，把工人從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)了高度自動化。1.4 本次畢業(yè)設計的意義及需要解決的問題本課題的目的就是應用DeviceNet現(xiàn)場總線技術及多變量控制技術于聯(lián)合站油水分離過程中的多變量控制中。預期在整個研究過程中，熟悉DeviceNet現(xiàn)場總線規(guī)則，學習簡單的RSView、SLC 500的編程，了解聯(lián)合站油水分離的具體工藝流程，解決聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的多變量控制問題。1.5 論文內(nèi)容編排第一章是緒論，主要介紹了畢業(yè)設計內(nèi)容的設計背景，并且介紹了以聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)為對象的DeviceNet現(xiàn)場總線組網(wǎng)作為畢業(yè)設計

27、的意義；第二章介紹了系統(tǒng)的理論基礎和方案的比較；第三章介紹了系統(tǒng)的硬、軟件設置以及硬、軟件設計，以及人機界面的構建；第四章對于系統(tǒng)的調試進行了介紹；第五章對于全文進行了總結。第2章 控制系統(tǒng)基礎理論2.1 現(xiàn)場總線2.1.1 現(xiàn)場總線概念現(xiàn)場總線是指在生產(chǎn)現(xiàn)場的測量控制設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信、完成測量控制任務的系統(tǒng)，這種開放型的工廠底層控制網(wǎng)絡構造了新一代的網(wǎng)絡集成式全分布控制系統(tǒng)，因而又被譽為自控領域的局域網(wǎng)。它溝通了過程控制領域的基本控制設備（如傳感器、控制器、智能閥門、微控制器和存儲器等）與更高層次自動控制領域的自動化控制設備之間的聯(lián)系。這里的現(xiàn)場控制設備指最底層的控制監(jiān)測、

28、執(zhí)行和計算設備，包括傳感器、控制器、智能閥門、微處理器和存儲器等各種類型的儀表產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線與各種智能化現(xiàn)場儀表共同組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS），也稱開放式控制系統(tǒng)（OCS）?，F(xiàn)場總線是20世紀80年代中期在國際上發(fā)展起來的。隨著微處理器與計算機功能的不斷增強和價格的降低，計算機與計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。現(xiàn)場總線可實現(xiàn)整個企業(yè)的信息集成，實施綜合自動化，形成工廠底層網(wǎng)絡，完成現(xiàn)場自動化設備之間的多點數(shù)字通信，實現(xiàn)底層現(xiàn)場設備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換?，F(xiàn)場總線技術是工業(yè)自動化最深刻變革之一。PLC和工控機采用現(xiàn)場總線后可方便地作為I/O站和監(jiān)控站連接在DCS系統(tǒng)中?，F(xiàn)場總線基金會總

29、線是一種取代4-20ma標準，用于連接智能現(xiàn)場設備和控制設備的雙向數(shù)字通訊技術，現(xiàn)場總線具有開放性和互操作性，它使得一些控制功能下移到現(xiàn)場設備中。現(xiàn)場總線還可以處理復雜的事情：本質安全、危險場合、多變量的過程以及法規(guī)要求嚴格的環(huán)境。現(xiàn)場總線與模擬回路相比較，具有一系列無法比擬的優(yōu)點：大大降低了系統(tǒng)的費用。儀表系統(tǒng)的電纜配線、安裝、操作和維修等方面的費用，由于采用了現(xiàn)場總線，可以節(jié)約60以上?？梢詡魉投鄠€過程變量?？梢栽趥鬏斶^程變量的同時，將儀表的標識符和簡單的診斷信息也一并傳送。這樣，有利于帶有多變量的數(shù)字儀表（如溫度、壓力、pH值的數(shù)字儀表）的開發(fā)和應用。減少了系統(tǒng)的維護量，提高了系統(tǒng)的可靠

30、性。提高了檢測精度?，F(xiàn)場總線的數(shù)字信號比420mA模擬信號的精度提高10倍。因此，可以排除在A/D轉換中所產(chǎn)生的誤差。減少了I/O裝置。若平均每23個儀表接到一根單獨的電纜上，則可以減少一半到2/3的I/O卡、I/O柜或I/O文件等。增強了系統(tǒng)的自治性。以微控制器為基礎的現(xiàn)場設備可以完成許多先進的功能，包括部分控制功能。這樣，就可以將原來的集中的多回路或單回路控制器所完成的功能轉移到現(xiàn)場來完成，在現(xiàn)場內(nèi)實現(xiàn)一般的控制。采用國際性的現(xiàn)場總線后，可與不同廠家生產(chǎn)的儀表兼容?？偩€式結構。一對傳輸線(總線)掛接多臺現(xiàn)場設備,雙向傳輸多個數(shù)字信號。這種結構比一對一的單向模擬信號傳送結構布線簡單,安裝費用

31、低,維護簡便。92.1.2 現(xiàn)場總線的結構現(xiàn)場總線網(wǎng)絡結構是按照國際標準組織（ISO）制定的開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI（Open System Interconnection）參考模型建立的。由于現(xiàn)場總線的主要特點是使底層的控制部件、設備更加智能化，把在傳統(tǒng)DCS中的控制功能下移到現(xiàn)場儀表。在此，現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡通信起了重要作用。從OSI模式的角度看，現(xiàn)場總線結構模型將原來的7層簡化為4層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層和用戶層。（1）物理層（PL）規(guī)定信號格式與連接方式，傳輸媒介（銅線、無線電、光纜），傳輸速率 (低速H1為31.25Kb/s，高速H2為1Mb/s或2.5Mb/s)，每條線路可接儀表的數(shù)

32、量 (速率31.25Kb/s時無電源和本安要求時為232臺，有電源的本安要求時為26臺 )，最大傳輸距離 (低速1為1900，最多設4個中繼器；高速H2:1Mb/s時為750m，2.5Mb/s時為500m)，電源 (31.25Kb/s時電源電壓為932V，輸入阻抗為3K，儀表與總線必須隔離)等。（2）數(shù)據(jù)鏈路層（DDL）規(guī)定物理層與應用層之間的接口，信息傳輸?shù)牟铄e檢驗，信息流的控制方法，決定誰可以訪問、何時訪問。網(wǎng)絡存取控制方式有令牌傳送、立即響應和申請令牌三種方式。（3）應用層（AL）提供設備之間及網(wǎng)絡要求和數(shù)據(jù)服務，對現(xiàn)場過程控制予以支持，嚴格定義所傳送的信息，使網(wǎng)絡上傳遞的信息在整個系統(tǒng)

33、中具有唯一解釋，信息傳輸?shù)姆绞桨ㄖ芷谑?、立即響應式、一次性方式或使用者請求方式等。用戶層（VL）將數(shù)據(jù)規(guī)格化為特定的數(shù)據(jù)結構、定義現(xiàn)場總線設備內(nèi)部信息的存取及將這一信息傳送到網(wǎng)絡內(nèi)同一節(jié)點或不同節(jié)點上其他設備中去的方式，為現(xiàn)場總線進行過程控制提供一個類似于DCS的應用環(huán)境。用戶層定義功能塊集，并實現(xiàn)功能塊的兼容性和互換性?，F(xiàn)場總線不僅是一種信號通訊協(xié)議，而且是一種全新的控制過程的方法。目前，在PLC和工控中使用的主流現(xiàn)場總線協(xié)議有西門子的ProfiBus，羅克韋爾自動化的ControlNet和DeviceNet以及基金會現(xiàn)場總線FF等。2.1.3 現(xiàn)場總線的特點與優(yōu)點 現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)

34、控制系統(tǒng)采用的按控制回路要求，設備一對一的分別進行連線的結構形式。把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊放入現(xiàn)場設備，加上現(xiàn)場設備具有通信能力，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室中的計算機或控制儀表，直接在現(xiàn)場完成，實現(xiàn)了徹底的分散控制。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放通信網(wǎng)絡，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它把作為網(wǎng)絡節(jié)點的智能設備連接成自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)基礎控制、補償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化的綜合自動化功能。是一項以智能傳感器、控制、計算機、數(shù)字通信、網(wǎng)絡為主要內(nèi)容的綜合技術。 現(xiàn)場總線系統(tǒng)在技術上具有以下特點： 系統(tǒng)具有開放性和互用性 。通信協(xié)議遵從相同的標準，設備之

35、間可以實現(xiàn)信息交換，用戶可按自己的需要，把不同供應商的產(chǎn)品組成開放互連的系統(tǒng)。系統(tǒng)間、設備間可以進行信息交換，不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設備可以互換。 系統(tǒng)功能自治性。系統(tǒng)將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設備中完成，現(xiàn)場設備可以完成自動控制的基本功能，并可以隨時診斷設備的運行狀況。系統(tǒng)具有分散性?，F(xiàn)場總線構成的是一種全分散的控制系統(tǒng)結構，簡化了系統(tǒng)結構，提高了可靠性 系統(tǒng)具有對環(huán)境的適應性 。現(xiàn)場總線支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)供電和通信，并可以滿足安全防爆的要求。由于現(xiàn)場總線結構簡化，不再需要DCS系統(tǒng)的信號調

36、理、轉換隔離等功能單元及其復雜的接線，節(jié)省了硬件數(shù)量和投資。簡單的連線設計，節(jié)省了安裝費用。設備具有自診斷與簡單故障處理能力，減少了維護工作量。設備的互換性、智能化、數(shù)字化提高了系統(tǒng)的準確性和可靠性。還具有設計簡單，易于重構等優(yōu)點。圖 1 現(xiàn)場總線示意圖2.2 DeviceNet現(xiàn)場總線2.2.1 DeviceNet現(xiàn)場總線介紹DeviceNet現(xiàn)場總線是一種低成本的通信鏈接。它將工業(yè)設備（如：限位開關、光電傳感器、閥組、電動機起動器、過程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅動器、面板顯示器和操作員接口）連接到網(wǎng)絡，從而消除了昂貴的硬接線。直接互連性不僅改善了設備間的通信，而且同時提供了相當重要的設備

37、級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現(xiàn)的。DeviceNet現(xiàn)場總線是一種簡單的網(wǎng)絡解決方案，在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時，減少了配線和安裝工業(yè)自動化設備的成本和時間。DeviceNet現(xiàn)場總線是一個開放式網(wǎng)絡標準。規(guī)范和協(xié)議都是開放的 廠商將設備連接到系統(tǒng)時，無需購買硬件、軟件或許可權。任何人都能以少量的復制成本從開放式DeciceNet供貨商協(xié)會（ODVA）獲得DeviceNet現(xiàn)場總線規(guī)范。任何制造（或有打算制造）DeviceNet產(chǎn)品的公司都可以加入ODVA，并參加對DeviceNet現(xiàn)場總線規(guī)范進行增補的技術工作組。DeviceNet現(xiàn)場總線規(guī)范的購買者將得到一份不

38、受限制的、真正免費的開發(fā)DeviceNet現(xiàn)場總線產(chǎn)品的許可。尋求開發(fā)幫助的公司可以通過任何渠道購買使其工作簡易化的樣本源代碼、開發(fā)工具包和各種開發(fā)服務。關鍵的硬件可以從世界上最大的半導體供貨商那里獲得。2.2.2 Rockwell三層網(wǎng)絡結構現(xiàn)場總線技術一經(jīng)出現(xiàn)，就很快獲得廣泛的應用和快速的發(fā)展，經(jīng)過多年的發(fā)展，工業(yè)控制網(wǎng)絡逐步演變、簡化為三個基本層次。這其中，Rockwell的三層網(wǎng)絡結構比較具有代表性，Rockwell Automation/Allen-Bradley網(wǎng)絡采用三層結構（1）信息層/以太網(wǎng)處于控制系統(tǒng)的最上層，通信的主要特點是：通信數(shù)據(jù)量大，通信的發(fā)生較為集中，要求有高速鏈

39、路支持，對實時性要求不太高。通信范圍從車間級到全廠級甚至因特網(wǎng)范圍，與數(shù)據(jù)技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、數(shù)據(jù)分析和處理技術緊密關聯(lián)。（1）控制層/ControlNet 處于控制的中間層次，連接不同的可編程設備、控制器、人機終端等，數(shù)據(jù)通信量往往很大，而且很多應用實時性要求很高，包括I/O的實時刷新、互鎖信息和控制器等之間的報文傳遞等。通信的特點是要求有較高的網(wǎng)絡速率，實時性高的情況下要求通信是確定的，可重復的。（3）設備層/ DeviceNet現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡的最底層是大量的現(xiàn)場設備，包括離散型的I/O，如光電傳感器、接近開關等，也可以是溫度變送器、流量計等較為復雜的設備，通信的特點是速度要求不一定很高，

40、有一定的智能和容錯能力，要求網(wǎng)絡節(jié)點設備的經(jīng)濟性、智能化，設備添加/刪除簡單方便，故障診斷和容錯容易，適應現(xiàn)場的不同惡劣條件，等等。圖 2 三層網(wǎng)絡結構圖圖2給出了一個典型的工業(yè)自動化系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡結構：其低層是以DeviceNet現(xiàn)場總線將設備、PLC的遠程I/O點連接在一起的設備層、中間是以ControlNet（或DH+、DH485等）將PLC、工控機以及操作員界面連接在一起的控制層網(wǎng)絡，而上層的Ethernet以PC或工作站為主完成管理和信息服務任務。三層網(wǎng)絡各司其職，代表了工業(yè)控制的典型結構。2.2.3 DeviceNet現(xiàn)場總線特點從上面三層網(wǎng)絡可以看出，DeviceNet現(xiàn)場總線位

41、于最底層，它與工廠現(xiàn)場設備直接連接，一方面將現(xiàn)場測量控制設備互聯(lián)為網(wǎng)，實現(xiàn)不同網(wǎng)段，不同現(xiàn)場通信設備間的信息共享；同時又將現(xiàn)場運行的各種信息傳送到遠離現(xiàn)場的控制室，并進一步實現(xiàn)與操作終端、上層控制管理網(wǎng)絡的連接和信息共享。在把一個現(xiàn)場設備的運行參數(shù)、狀態(tài)以及故障信息等送往控制室的同時，又將各種控制、維護、組態(tài)命令，乃至現(xiàn)場設備的工作電源等送各相關的現(xiàn)場設備，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設備之間以及與更高控制管理層之間的聯(lián)系。DeviceNet現(xiàn)場總線是20世紀90年代發(fā)展起來的一種基于CAN技術的開放型、符合全球工業(yè)標準的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡。它通過一根電纜將諸如可編程序控制器、傳感器、光電開

42、關、操作員終端、電動機、變頻器和軟起動器等現(xiàn)場智能設備連接起來，是分布式控制系統(tǒng)減少現(xiàn)場I/O接口和布線數(shù)量、將控制功能下載到現(xiàn)場設備的理想解決方案。這種網(wǎng)絡雖然是工業(yè)控制網(wǎng)的低端網(wǎng)絡，通信速度不太高、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也不太大，但它采用了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通信的新技術，具有低成本、高效率、高可靠性、高性能。DeviceNet現(xiàn)場總線的技術特點如下：最多可支持64個節(jié)點，具有125500Kbps通信速率（500100m允許干線長度）。點對點、多主或主/從通信，具有通信錯誤分級檢測機制、通信故障的自動判斷和恢復功能。可帶電更換網(wǎng)絡節(jié)點，在線修改網(wǎng)絡配置，采用CAN物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約，使用CAN規(guī)約芯片。支持

43、選通、輪詢、循環(huán)、狀態(tài)變化和應用觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送。采用無損位仲裁機制實現(xiàn)按優(yōu)先級發(fā)送信息。支持多方廠家產(chǎn)品互操作的開放式通訊標準；由設備內(nèi)部的智能機制提高運行效率。11 12圖 3 DeviceNet現(xiàn)場總線結構2.3 系統(tǒng)控制方案比較油田開發(fā)進入高含水期后,現(xiàn)有控制系統(tǒng)所采用的常規(guī)或數(shù)字PID 控制方案很難滿足工藝要求，使聯(lián)合站的油水分離沉降脫水系統(tǒng)受到頻繁干擾，存在安全隱患,使生產(chǎn)過程處于改進控制方案。盡管對油水分離過程設計了自動調節(jié)系統(tǒng),但控制計算機只是完成數(shù)據(jù)采集,使聯(lián)合生產(chǎn)過程監(jiān)視等管理功能,不能參與控制,工人勞動強度大、手動操作狀態(tài),不利于生產(chǎn)過程的平穩(wěn)進行。因此有必要研究此生產(chǎn)過程

44、的特性,改進控制方案。2.3.1 聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)工藝油田聯(lián)合站生產(chǎn)工藝包括油水分離、污水處理、注水、油氣水計量等生產(chǎn)過程，其中油水分離過程是將高含水原油處理成合格產(chǎn)品的工藝過程，經(jīng)過油水分離處理合格的原油成為凈化油，其生產(chǎn)工藝如圖4所示：圖 4 聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)工藝油經(jīng)過游離水脫除器處理后出口含水在20-30%間，壓力穩(wěn)定控制在0.275Mpa，在經(jīng)加熱爐升溫至50進入復合電脫水器處理后油出口含水低于0.3%，壓力穩(wěn)定控制在0.25Mpa。聯(lián)合站現(xiàn)有的控制主要存在以下問題: 加藥量開環(huán)控制、受控變量代表性差、儀表適應性差、控制精度低、控制過程響應不及時等。另外, 聯(lián)合站油水分離過程是

45、多入多出系統(tǒng), 且變量間耦合嚴重、干擾因素多、作用頻繁、影響較大、系統(tǒng)可控性差, 一般的控制方案無法達到滿意的效果。油水分離過程的可測信息少、控制方案欠合理, 導致聯(lián)合站油水分離過程控制系統(tǒng)很難投運, 甚至無法投運。因此, 研究適合此被控過程特點的最優(yōu)控制策略, 具有重大的現(xiàn)實意義。22.3.2 系統(tǒng)控制方案為保證游離水脫除器的脫水效果，需要檢測并控制容器內(nèi)油水界面和出口壓力。具體方案是：容器上安裝界面儀檢測油水界面的變化，通過計算機調節(jié)容器放水出口的調節(jié)閥穩(wěn)定油水界面在給定值；同時在油出口安裝壓力變送器檢測壓力變化，通過控制計算機調節(jié)容器匯管調節(jié)閥穩(wěn)定壓力；當系統(tǒng)壓力超高時，實現(xiàn)快速泄壓連鎖

46、保護。游離水出口原油經(jīng)加熱爐升溫后進入復合電脫水器，進行油水的最終分離，其油水界面和壓力檢測控制方案與游離水脫除器相同，因此后面我們只針對游離水脫除器對控制方案加以討論。52.3.3 模糊控制策略2.3.3.1 控制策略設計自控流程圖如圖5所示，圖中LRT代表界面檢測儀，LRC代表油水界面變送器，PT代表壓力變送器，PC代表壓力控制器。為突出主要過程的自動控制，圖中略去加熱爐、沉降罐、緩沖罐和電脫水電場控制柜。圖 5 聯(lián)合站油水分離自動控制流程圖 油水分離控制，既要通過放水調節(jié)閥控制單臺容器的油水截面，又要通過油匯管調節(jié)閥控制油出口匯管的壓力，而且界面與壓力之間存在耦合關系，相互干擾。根據(jù)此特

47、點可降分離過程概括為非線形、多邊量、強耦合、大滯后系統(tǒng)。對此類系統(tǒng)是難以用準確的數(shù)學推理法建立過程的數(shù)學模型的。為了達到理想的控制效果，通過總結分析人工控制經(jīng)驗，可以壓力控制采用單回路PID控制，界面控制采用模糊PID控制策略。2.3.3.2 控制器設計（1）語言變量及隸屬函數(shù)的選取選取壓力偏差（PE）的語言變量的詞集為NB,NS,O,PS,PB；選取界面偏差（RE）的語言變量的詞集為NB,NM,NS,O,PS,PM,PB；選取放水調節(jié)閥開度的偏移量（FC）的語言變量的詞集為NB,NM,NS,O,PS,PM,PB；隸屬函數(shù)曲線形狀的選擇如圖6，圖7所示：表 1 壓力模糊變量定義表單位：KPa

48、NBNS0PSPB150170210290340150200260320400150230290350400210260340380400圖 6 壓力偏差隸屬函數(shù)曲線圖表 2：界面偏差模糊變量定義表 單位：含水率%NBNMNSOPSPMPB052540455585025405060755952540506075100204555607595100 圖 7 界面偏差函數(shù)隸屬度曲線圖根據(jù)實際控制經(jīng)驗，可以將壓力變化的范圍分成5個語言變量區(qū)域，隸屬函數(shù)可以用平均分配的梯形形狀來描述，梯形形狀的定義參數(shù)如表1所示。界面變化的范圍可以分成7個語言變量區(qū)域，隸屬函數(shù)可以用非平均的三角形形狀來描述，三角形形

49、狀的定義參數(shù)如表2所示。（2）控制規(guī)則的確定本系統(tǒng)是雙輸入單輸出系統(tǒng)，根據(jù)油水分離過程工藝的實際操作經(jīng)驗，當系統(tǒng)壓力偏高時，根據(jù)界面信息進行開放水閥操作可以正常進行，而進行關閥操作時要適當減弱一些，以防止關閥太大導致系統(tǒng)壓力過高造成憋壓。相反，當系統(tǒng)壓力偏低時，根據(jù)界面信息進行關閥操作可以正常進行，而進行開閥操作時要適當減弱一些，以防止放水閥開的太大導致系統(tǒng)壓力降的過低，水反而放不出去，導致系統(tǒng)失控，當系統(tǒng)壓力正常時，可以采用PID規(guī)律進行控制。根據(jù)上述經(jīng)驗，總結運行工況與控制方法之間的關系，得到控制規(guī)則，詳見表3：表 3：模糊控制規(guī)則表123456789PENBNSNSNSNSNSNSNS0

50、RENBNMNS0PSPMPBFCNBNBNBNMNS00PSPID91011121314151617PE0PSPSPSPSPSPSPSPBRENBNMNS0PSPMPBFCPIDNS00PSPMPBPBPB模擬控制器的輸出是一個模糊集合，它反映控制語言不同取值的一種組合，因為被控制過程只能接受一個控制量，這就需要從輸出的模糊子集判別出一個精確的控制量，也就是將模糊量轉化為精確量的過程。本系統(tǒng)采用加權平均法進行判決，這樣概括的信息比較全面。加權平均法對論域中每個元素Xi，以它作為待判決輸出模糊集合U1的隸屬度u1（Xi）的加權系數(shù)，取乘積Xiu1（Xi），在計算該乘積的和對于隸屬度和的平均值X

51、0，即最后，由語言變量控制變化U的賦值表查出論域元素對應的精確量，它便是實際加到被控過程上的控制量的變化。62.3.4 多變量控制策略2.3.4.1 游離水脫水系統(tǒng)數(shù)學模型根據(jù)聯(lián)合站油水分離生產(chǎn)過程的特性分析, 給出如下幾點假設：（1）游離水脫除器可以等效為圓柱體容器; （2）在同一裝置中, 同一橫截面上流體的密度處處相等; （3）容器內(nèi)等效界面兩側的液體混合均勻;（4）流經(jīng)調節(jié)閥的流體為不可壓縮流體; （5）油水分離過程中使用的游離水脫除器為多臺并聯(lián)使用, 同一組并聯(lián)的各臺容器的流入量均相等, 油出口管流量也相等。1在實際生產(chǎn)過程中, 脫除器的主要變量參數(shù)為脫除器的油水界面 及脫除器油出口匯

52、管壓力 。影響這些變量的因素還有從中轉站流入的液體量，每臺的脫除水量，以及出油匯管流量。故此，對沉降段模型選取、為輸出變量，、為輸入?yún)?shù)。經(jīng)推導可以得到游離水脫除器數(shù)學模型： 當排水閥開度增大時，脫除器油水界面下降，壓力降低；當油出口匯管流量階躍增加時，油水界面降低，壓力也降低；當輸入液量階躍增加時，脫除器內(nèi)油水界面上升，壓力增大。2.3.4.2 電脫水系統(tǒng)過程數(shù)學模型建模過程中的基本假設和沉降脫水過程數(shù)學模型中的假設類似。脫水器的主要操作變量為脫水器的油水界面和脫水器壓力。影響、的因素有脫除器的來液量、脫水器的脫水量、油匯管流量。對脫水段取、為輸出，、為輸入。經(jīng)推導可以得到脫水器數(shù)學模型為：

53、 2.3.4.3 油水分離系統(tǒng)控制方案聯(lián)合站油水分離過程由沉降脫水系統(tǒng)和電脫水系統(tǒng)完成,見下圖。U1 , U2 分別為沉降脫水系統(tǒng)、電脫水系統(tǒng)的操縱變量; X1 , X2 分別為系統(tǒng)的輸出變量; Z12 , Z21表示兩系統(tǒng)的關聯(lián)影響。由此可建立沉降脫水系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型。聯(lián)合站沉降脫水系統(tǒng)的主要工藝設備為游離水脫除器,主要操作指標為脫水后原油含水量、脫出污水含油量、系統(tǒng)壓力。原油含水及污水含油的測量均采用脫除器內(nèi)油水界面做為原油含水及污水含油的間接變量。以兩臺脫除器的油水界面和系統(tǒng)壓力為輸出參數(shù),以脫除器的放水量及油出口匯管控制閥開度為輸入?yún)?shù),建立了對象的數(shù)學模型。圖 8 聯(lián)合站油水分離過程

54、結構圖為便于應用,采用工作點附近線性化的方法簡化模型,求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型為：2.3.4.4 對油水分離系統(tǒng)控制方案的進一步完善PID控制器的傳遞函數(shù)為：(1)控制器輸入量為：(2)對壓力給出的約束條件為 (3)式（3）中，為沉降脫水系統(tǒng)壓力的上、下限。當壓力滿足式（3）時，采用式（2）的控制算法，當壓力超出式（3）的范圍是，脫出器的油水界面和系統(tǒng)壓力分別采用控制算法為其中，分別為油水界面和壓力的偏差；為待整定的協(xié)調因數(shù)；為越限補償函數(shù)。由上述分析我們可以看到聯(lián)合站油水分離過程是多邊量強耦合、非線形、大滯后的過成，必須結合實際，確定切實可行的總體控制方案。模糊控制方案中，我們可以看到過于依賴

55、對于經(jīng)驗的總結，對于油田油水分離系統(tǒng)的建立來說，需要總結出一個龐大的數(shù)據(jù)庫，才能滿足模糊控制中的需求。而多變量控制方案中，對于其抗干擾能力強，適應能力強的特點，能滿足我們在開題是提到的“經(jīng)濟、合理、適用、先進”。所以我們最終選用多變量控制的方法，對聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)進行控制。82.4 本章小結本章著重介紹了聯(lián)合站油水分離控制系統(tǒng)的理論基礎，對于現(xiàn)場總線技術、DeviceNet現(xiàn)場總線技術進行了詳細的論述，并且對于聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的系統(tǒng)工藝、控制策論進行了介紹和分析。第3章 控制系統(tǒng)總體方案設計3.1 系統(tǒng)硬件設計3.1.1 連接線路多變量系統(tǒng)的結構如圖9所示：圖 9 多變量系統(tǒng)的結構圖控制網(wǎng)絡采用先進的DeviceNet現(xiàn)場總線結構，現(xiàn)場模擬量信號從對象采集上來，不是直接送到控制器，而是送到連接在DeviceNet現(xiàn)場總線上的Flex I/O模塊，這種將布線集中在現(xiàn)場的方法，可以避免集中控制所帶來的繁瑣的布線和潛在的危險。Flex I/O通過設備網(wǎng)掃描器的掃描，把數(shù)據(jù)送往控制器處理。1747-SDN掃描器作為SLC 5/05與DeviceNet現(xiàn)場總線之間的接口，它實現(xiàn)了控制器接入DeviceNet現(xiàn)場總線，同時它能掃描掛在DeviceNet現(xiàn)場總線上的設備，進行數(shù)據(jù)交換。SLC 5/