汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置和集成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成方法，該方法將控制優(yōu)化系統(tǒng)的集成分為硬件集成和軟件集成兩大部分，其中將硬件劃分為設(shè)備層、控制層、控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層、企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層共四層結(jié)構(gòu)，設(shè)備層和控制層通過各自儀表支持的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和信號(hào)線引入控制層，其余各層通過以太網(wǎng)線連接；將軟件劃分為控制軟件、優(yōu)化軟件（分為在線優(yōu)化軟件和離線優(yōu)化軟件）、以及網(wǎng)頁發(fā)布，控制軟件采用控制網(wǎng)協(xié)議和DCS或PLC通訊，優(yōu)化軟件通過OPC協(xié)議和控制軟件相連接，網(wǎng)頁發(fā)布通過OPC協(xié)議數(shù)采DCS或PLC控制網(wǎng)服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)布給企業(yè)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，通過相應(yīng)的web頁面即可查看。
【專利說明】汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置和集成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽油調(diào)合領(lǐng)域，涉及汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置和集成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽油調(diào)合作為煉油企業(yè)生產(chǎn)汽油的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)合效益在生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益中占有舉足輕重的地位。因?yàn)檎{(diào)合方式?jīng)Q定了汽油的質(zhì)量和生產(chǎn)成本，選用合理的調(diào)合方式，不僅是煉油企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得有利地位的重要保障，同時(shí)為有效解決汽油調(diào)合一次合格率低，質(zhì)量過剩高，儲(chǔ)罐資源緊張等問題提供了強(qiáng)有力的手段。
[0003]傳統(tǒng)的汽油生產(chǎn)采用人工間歇罐調(diào)方式，最大缺點(diǎn)是一次調(diào)合成功率低和質(zhì)量過剩高。造成這種問題的主要原因?yàn)椋鹘M分油品間存在復(fù)雜的調(diào)合效應(yīng)，使得對(duì)調(diào)合最終成品的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)預(yù)測(cè)或計(jì)算變得十分困難。由于上游裝置的波動(dòng)，和缺少油品質(zhì)量的在線測(cè)量手段，調(diào)合成品的質(zhì)量也存在較大的波動(dòng)，進(jìn)一步加大了調(diào)合的難度。此外，傳統(tǒng)的調(diào)合方式，需要儲(chǔ)罐數(shù)量較多，需要進(jìn)行加劑循環(huán)，導(dǎo)致了較大的儲(chǔ)運(yùn)損失和能量損耗，為了保證一次調(diào)合成功率，傳統(tǒng)方式給出的配方一般趨于保守，調(diào)合汽油的辛烷值通常比質(zhì)量指標(biāo)要高得多。
[0004] 解決傳統(tǒng)調(diào)合方式缺點(diǎn)的最有效方法即為應(yīng)用管道調(diào)合方式。管道調(diào)合工藝，采用同時(shí)收油的方式，使得各組分油直接通過靜態(tài)混合器混合均勻后，進(jìn)入產(chǎn)品罐。同傳統(tǒng)方式相比，管道調(diào)合方式，具有以下優(yōu)勢(shì):
[0005]?提高混合效果；
[0006]?減少甚至取消收油后的循環(huán)，從而降低了儲(chǔ)運(yùn)損失和儲(chǔ)罐占用時(shí)間，提高了儲(chǔ)罐資源的利用率；
[0007]?提供了對(duì)組分油和成品油進(jìn)行在線測(cè)量的可能性；
[0008]?提供了在調(diào)合過程中更新配方的可能性；
[0009]?通過控制和優(yōu)化系統(tǒng)，進(jìn)一步提高一次調(diào)合成功率，降低質(zhì)量過剩，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)的卡邊控制。
[0010]雖然管道調(diào)合方式同傳統(tǒng)的罐式調(diào)合相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)工藝管道設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、優(yōu)化系統(tǒng)、在線分析系統(tǒng)以及各系統(tǒng)的集成和實(shí)施等各個(gè)方面提出了很高的要求。任何一個(gè)方面在設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施過程中出現(xiàn)問題，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的性能降級(jí)，尤其是控制和優(yōu)化系統(tǒng)，是管道調(diào)合系統(tǒng)能否穩(wěn)定、高效和最優(yōu)運(yùn)行的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決上述對(duì)汽油管道調(diào)合實(shí)時(shí)控制的精度要求，本發(fā)明提出了一種汽油管道調(diào)合的控制優(yōu)化系統(tǒng)集成方法，以期最大限度地提高汽油管道調(diào)合的自動(dòng)化水平，優(yōu)化調(diào)合運(yùn)行系統(tǒng):
[0012]為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了汽油管道調(diào)合的系統(tǒng)集成方法，本發(fā)明包括汽油管道調(diào)合的硬件集成方法和方法集成方法兩大部分，下面詳述本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0013]I硬件集成
[0014]將硬件的結(jié)構(gòu)層次劃分為:設(shè)備層、控制層、控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層、企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層共四層結(jié)構(gòu)。
[0015](I)設(shè)備層主要設(shè)備包括檢測(cè)類設(shè)備和執(zhí)行調(diào)節(jié)類設(shè)備，其中監(jiān)測(cè)類設(shè)備包括流量計(jì)、溫度表、壓力表、液位計(jì)、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀表、硫化氫檢測(cè)儀表、近紅外分析儀表、總硫分析儀表等現(xiàn)場(chǎng)表；執(zhí)行調(diào)節(jié)類設(shè)備主要包括泵、閥門，設(shè)備層方法通過各自支持的通信線纜和協(xié)議將信號(hào)弓I入到控制層。
[0016](2)控制層為DCS (Distribute Control System,集散控制系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱DCS)或PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器，以下簡(jiǎn)稱PLC),控制層采
集設(shè)備層信號(hào)或輸出信號(hào)到設(shè)備層。
[0017](3 )控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層主要包括和DCS或PLC相連接的工程師站和操作員監(jiān)控站。另外將優(yōu)化服務(wù)器劃分到此層，優(yōu)化服務(wù)器跨接DCS內(nèi)網(wǎng)和企業(yè)外網(wǎng)，用于優(yōu)化調(diào)合配方。
[0018](4 )企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層，屬于上層網(wǎng)頁監(jiān)視層面。網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器跨接DCS或PLC內(nèi)網(wǎng)和企業(yè)外網(wǎng)，企業(yè)網(wǎng)用戶可以通過網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器查看現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，但監(jiān)視層人員只具備監(jiān)測(cè)權(quán)限，不具備操作現(xiàn)場(chǎng)權(quán)限。
[0019]2方法集成
[0020](I)首先將汽油管道調(diào)合分為三大核心方法:控制方法、優(yōu)化方法(分為在線優(yōu)化方法和離線優(yōu)化方法)、以及網(wǎng)頁發(fā)布。
[0021](2)控制方法是在DCS或PLC系統(tǒng)平臺(tái)上開發(fā)的集成調(diào)度配方指令管理和調(diào)合比例控制于一體的實(shí)時(shí)控制方法，屬于調(diào)度配方指令的管理和執(zhí)行單元。采用ODBC (OpenDatabase Connectivity,開放數(shù)據(jù)庫互連，簡(jiǎn)稱ODBC)方式進(jìn)行人機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫之間的通信，采用DCS或PLC控制內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行人機(jī)界面和DCS系統(tǒng)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸。
[0022](3)在線優(yōu)化方法則是位于控制方法的上層，其功能為:在調(diào)度初始配方的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)合的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、罐底油屬性、調(diào)合模型、以及質(zhì)量指標(biāo)，給出當(dāng)前的最優(yōu)配方。
[0023](4)離線優(yōu)化方法無須網(wǎng)絡(luò)支持，可安裝在用戶普通電腦上，用于方便調(diào)度人員制定初始配方，調(diào)度人員輸入組分參調(diào)油尺限制，目標(biāo)油尺限制、罐底及組分屬性等，離線優(yōu)化方法會(huì)以成本最低和質(zhì)量過剩最小為目標(biāo)，自動(dòng)求解給出一組滿足產(chǎn)品指標(biāo)的最優(yōu)配方。
[0024](5)網(wǎng)頁發(fā)布用于企業(yè)網(wǎng)用戶使用，位于DCS或PLC機(jī)柜室的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)采集服務(wù)器跨接企業(yè)網(wǎng)和控制內(nèi)網(wǎng)，通過OPC (OLE for Process Control,用于過程控制的OLE,簡(jiǎn)稱0PC)采集DCS或PLC控制網(wǎng)服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)布給企業(yè)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，通過相應(yīng)的Web(World Wide Web,萬維網(wǎng)，簡(jiǎn)稱Web)頁面,企業(yè)網(wǎng)的用戶則可以實(shí)時(shí)查看調(diào)合生產(chǎn)狀況。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于將汽油管道調(diào)合系統(tǒng)硬件劃分為設(shè)備層、控制層、控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層、企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層，設(shè)計(jì)了各層之間的連接方法，保證各層之間有效的協(xié)作交互；同時(shí)在硬件系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了控制方法、優(yōu)化方法以及網(wǎng)頁發(fā)布方法的集成，集成化的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，保證了汽油管道調(diào)合系統(tǒng)的流暢、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】[0026]圖1汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成方法流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面以某煉油廠汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成為例，具體介紹本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實(shí)施方式。
[0029]1.硬件集成
[0030]請(qǐng)參閱圖1，為煉廠汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置結(jié)構(gòu)圖，其結(jié)構(gòu)如下:包括設(shè)備層、控制層、控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層和企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層，共四層結(jié)構(gòu)。
[0031 ] (I)設(shè)備層的主要設(shè)備包括檢測(cè)類設(shè)備和執(zhí)行調(diào)節(jié)類設(shè)備以檢測(cè)油品的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，調(diào)節(jié)組分油品的泵和閥門運(yùn)行工況。其中監(jiān)測(cè)類設(shè)備采用質(zhì)量流量計(jì)(檢測(cè)油品的密度和流量)、溫度表、壓力表、集成式液位計(jì)(檢測(cè)儲(chǔ)罐中油品的液位、溫度、密度、流量)、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀表(檢測(cè)碳?xì)浠衔铩⒘蚧瘹涞?、GuidedWave公司的NIR412型近紅外分析儀表(檢測(cè)油品的辛烷值、烯烴、芳烴等化學(xué)性質(zhì))、X0S公司的SINDIE6010總硫分析儀表(檢測(cè)油品的硫含量)；執(zhí)行調(diào)節(jié)類設(shè)備包括變頻泵、非變頻泵和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，設(shè)備層方法通過各自支持的通信線纜(4?20mA信號(hào)線、頻率信號(hào)線、O?5V信號(hào)線、485串口信號(hào)線)協(xié)議將信號(hào)引入到控制層。
[0032](2)控制層為米用 Honeywell 公司的 PKS (Process Knowledge System,過程知識(shí)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱PKS)系統(tǒng)的C300冗余控制器，3塊冗余的Al卡，4塊非冗余Al卡，2塊冗余AO卡，17塊DI卡,8塊DO卡,3塊Modbus通訊卡?？刂茖硬杉O(shè)備層信號(hào)或輸出信號(hào)到設(shè)備層。
[0033](3)控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層主要包括2臺(tái)服務(wù)器站(兼做工程師站)、3臺(tái)操作員監(jiān)控站。另外將優(yōu)化服務(wù)器劃分到此層，優(yōu)化服務(wù)器跨接PKS內(nèi)網(wǎng)和企業(yè)外網(wǎng)，用于優(yōu)化調(diào)合配比。
[0034](4)企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層，屬于上層網(wǎng)頁監(jiān)視層面。網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器跨接PKS內(nèi)網(wǎng)和企業(yè)外網(wǎng)，企業(yè)網(wǎng)用戶可以通過網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器查看現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，但監(jiān)視層人員只具備監(jiān)測(cè)權(quán)限，不具備操作現(xiàn)場(chǎng)權(quán)限。
[0035]2.方法集成
[0036]請(qǐng)參閱圖2，為煉廠汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成方法流程圖。
[0037](I)首先將汽油管道調(diào)合分為三大核心方法:控制方法、優(yōu)化方法(分為在線優(yōu)化方法和離線優(yōu)化方法)、以及網(wǎng)頁發(fā)布。
[0038](2)控制方法是在PKS系統(tǒng)平臺(tái)上開發(fā)的集成調(diào)度配方指令管理和調(diào)合比例控制于一體的實(shí)時(shí)控制方法，屬于調(diào)度配方指令的管理和執(zhí)行單元。采用ODBC方式進(jìn)行人機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫之間的通信，采用PKS內(nèi)部工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行人機(jī)界面和PKS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0039](3)在線優(yōu)化方法則是位于控制方法的上層，其功能為:在調(diào)度初始配方的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)合的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、罐底油屬性、調(diào)合模型、以及質(zhì)量指標(biāo)，給出當(dāng)前的最優(yōu)配方。
[0040]該在線優(yōu)化方法不同于離線優(yōu)化方法，需要網(wǎng)絡(luò)支持，自動(dòng)讀取調(diào)合需要的相關(guān)信息。包括以下步驟:[0041]步驟一:通過OPC方式直接讀取調(diào)度人員輸入的調(diào)合配置，包括油品種類、產(chǎn)品牌號(hào)、組分參調(diào)油尺限制，目標(biāo)油尺限制、錳劑用量限制等。
[0042]步驟二:通過ODBC方式自動(dòng)讀取罐底油品屬性。
[0043]步驟三:等同于下述離線優(yōu)化方法的步驟三，計(jì)算得出一組優(yōu)化調(diào)合配方。
[0044]步驟四:將步驟三得到的優(yōu)化配方通過OPC方式自動(dòng)寫入PKS，在線修改調(diào)合配方。
[0045](4)離線優(yōu)化方法無須網(wǎng)絡(luò)支持，可安裝在用戶普通電腦上，用于方便調(diào)度人員制定初始配方，調(diào)度人員輸入組分參調(diào)油尺限制，目標(biāo)油尺限制、罐底及組分屬性等，離線優(yōu)化方法會(huì)以成本最低和質(zhì)量過剩最小為目標(biāo)，自動(dòng)求解給出一組滿足產(chǎn)品指標(biāo)的最優(yōu)配方。
[0046]該離線優(yōu)化方法包括以下汽油調(diào)合離線優(yōu)化方法，具體包括以下步驟:
[0047]步驟一:選定參與調(diào)合的組分油品種類、進(jìn)行調(diào)合的產(chǎn)品牌號(hào)；
[0048]步驟二:設(shè)置參與調(diào)合組分的配方百分比上下限制，添加劑用量上下限約束范圍，輸入各個(gè)參與調(diào)合的組分油屬性；建立汽油調(diào)合模型的目標(biāo)函數(shù)為:調(diào)合成本最低、質(zhì)量過剩最小、錳劑用量最小及汽油調(diào)和后的組分達(dá)到國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；
[0049]步驟三:采用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化汽油調(diào)和配方，約束條件為:汽油產(chǎn)品屬性指標(biāo)約束、組分油庫存約束、錳劑用量約束和物料平衡約束。
[0050]步驟二中所述汽油調(diào)合模型目標(biāo)函數(shù)如下:
[0051 ]
【權(quán)利要求】
1.一種汽油管道調(diào)合控制優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置，其特征在于:包括 一設(shè)備層，包括檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行調(diào)節(jié)設(shè)備，以檢測(cè)和執(zhí)行調(diào)節(jié)目標(biāo)對(duì)象，及通信設(shè)備以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸； 一控制層，該控制層同設(shè)備層相連接，包括集散控制系統(tǒng)或可編程邏輯控制器，以將設(shè)備層檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳、或?qū)⒃O(shè)備層接收到的上層數(shù)據(jù)交付于執(zhí)行調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行執(zhí)行調(diào)節(jié)； 一控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層，該控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層同控制層相連接，包括工程師站、操作員監(jiān)控站以便工程師或操作員進(jìn)行監(jiān)控及現(xiàn)場(chǎng)操作，及優(yōu)化服務(wù)器，以優(yōu)化汽油調(diào)合配方； 和一企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層，包括一網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器，以便發(fā)布網(wǎng)頁供企業(yè)網(wǎng)用戶瀏覽監(jiān)測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)設(shè)備包括流量計(jì)、溫度表、壓力表、液位計(jì)、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀表、硫化氫檢測(cè)儀表、近紅外分析儀表和/或總硫分析儀表；所述執(zhí)行調(diào)節(jié)設(shè)備包括泵和/或閥門；所述通信設(shè)備包括通信線纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置，其特征在于:所述優(yōu)化服務(wù)器包括在線優(yōu)化服務(wù)器和/或離線優(yōu)化服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置，其特征在于:所述離線優(yōu)化服務(wù)器為個(gè)人電腦。
5.一種使用權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置進(jìn)行的優(yōu)化系統(tǒng)集成方法，其特征在于:包括 步驟1:設(shè)備層檢測(cè)得到數(shù)據(jù)，通過控制層上傳至優(yōu)化服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化或上傳至企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層進(jìn)行發(fā)布以便企業(yè)網(wǎng)用戶瀏覽監(jiān)測(cè)。
6.一種使用權(quán)利要求1所述的優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置進(jìn)行的優(yōu)化系統(tǒng)集成方法，其特征在于:包括 步驟1:控制網(wǎng)監(jiān)視優(yōu)化層根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，通過優(yōu)化服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化，并將優(yōu)化后的配方通過控制層交付于設(shè)備層進(jìn)行執(zhí)行調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求6所述的優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置進(jìn)行的優(yōu)化系統(tǒng)集成方法，其特征在于:所述獲得的數(shù)據(jù)包括設(shè)備層檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或由企業(yè)網(wǎng)用戶通過企業(yè)網(wǎng)監(jiān)視層輸入的罐底油屬性數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求6所述的優(yōu)化系統(tǒng)集成裝置進(jìn)行的優(yōu)化系統(tǒng)集成方法，其特征在于:所述優(yōu)化服務(wù)器包括在線優(yōu)化服務(wù)器或離線服務(wù)器。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK103728884SQ201410021076
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】錢鋒, 程輝, 杜文莉, 劉朝 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)