MTL MOST开放式控制系统及其在油品罐区监控中的应用
2005/8/16 13:34:00
1. MTL集团及其MOST开放式控制系统概述
1.1 MTL集团简介
三十多年来，MTL已成为为众多世界顶级过程自动化公司提供过程I/O和本安产品的主导供应商。作为MTL仪器集团的成员之一，MTL开放式系统技术（MOST，MTL Open System Technologies）将其经验与世界领先的开放式市场技术相结合，提供既强大又灵活的开放式过程自动化系统Matrix。
Matrix Total Control系统以接近于普通可编程控制器（PLC）的价格，提供分布式控制系统（DCS）才可获得的性能。Matrix已在世界范围内成功用于众多不同的过程中，包括发电、气体处理装置、化工和石化过程、造纸、水和废水、制药、油品和气体管线、水泥、食品和饮料。
1.2 MOST开放式控制系统概述
MOST控制系统是面向工厂自动化的新一代模块化开放式控制系统，它为过程控制、离散控制、策略控制及过程监视提供了完整的集成化解决方案。组成MOST系统的各个组成部分都具有开放系统的特性，这些组件包括：
由MOST控制器和I/O模块组成的硬件控制平台。控制器采用266MHz 32位微处理器，24M内存，双以太网和串行通讯接口，支持API、现场总线、Modbus、HART、点对点通讯以及OPC，可以实现冗余配置，可直接安装在危险2区。I/O模块可以根据现场需要选择安装在1区和2区，内置本质安全型安全栅，无需额外安装安全栅，通道隔离、监测以及LED指示，支持多种信号类型，支持在线热插拔。
MOST Workbench，是一个完整的项目开发环境，可组态包括仪表索引、控制策略（过程和离散）、过程可视化（操作面板）、历史（报警及趋势纪录）和工程管理等多项功能的项目工程。
自由灵活的HMI软件选择方案，用户可根据自己的喜好，选择适合自己的具有标准过程接口的HMI软件包（如：Wonderware Intouch 中文版9.0以上）。1.2.1 系统特点
开放性
系统采用符合工业标准的开放协议，通讯系统网络为国际流行的冗余容错的以太网结构。
http://a.gongkong.com/newadmin/example/模块化结构
控制系统的模块化设计使得用户很容易搭建一个完整的复杂的系统。扩充灵活，可以实现从小到几个回路，大到数千个回路不同规模的应用。
极强的环境适应能力
直接安装于防爆区域2区
抗腐蚀等级： ISA SP71.04 G3等级
环境温度范围： -40ºC ~ +70ºC
湿度范围： 5% ~ 95%相对湿度
抗冲击：EN60068-2-27，30g
抗振动：EN60068-2-6，5g
高度的可靠性
MOST 获得TüV IEC61508认证，其广阔的冗余功能可以为您提供多种冗余选项，这些冗余可以包括：
冗余控制器
控制网络
系统电源
冗余控制器被用于重要控制的应用场合。采用互锁冗余方式，实现从主控制器到后备控制器的无扰动切换。MOST控制器冗余模型支持在线组态和在线的硬件更换，冗余控制器之间的共享信息被实时更新，使得冗余系统的应用变得更加简单。MOST同时支持LAN冗余。每个控制器有两个独立的以太网接口，每个接口可以连接到一个独立的网络，实现LAN的完全冗余。冗余电源被应用在重要的应用中，当一个电源故障时依然能够确保系统的连续运行。
支持对等通讯
MOST控制器采用对等的通讯方式，控制器之间共享数据信息。该能力使得重要的信息可以在现场控制器之间实现有效的共享而不必通过控制室。
在线调整
MOST允许在测试、开车和维护阶段进行在线组态的调整，从而有效地提高系统开车进度，减少操作停工时间。控制项目工程中的组态修改也相当简单，仅需一次性地调整，数据库及其相连的HMI包括PID控制面板及现场设备图形符号将被自动更新。
全面的文档自生成功能
自动生成包括I/O组态报告、材料表、仪表索引、系统启动、维护信息及接线图内容的系统文档。系统制图自动保持最新的组态，为您节省了大量时间。
２. 油品罐区控制要求
在加工制造业和运输业的生产与经营过程中，储运是一个不可缺少的重要环节，特别是液态介质（如原油、成品油、轻烃等）的存储、计量、核算和管理尤为重要。围绕着储罐乃至整个罐区的监控与管理，是储运作业中最基本的工作内容。
油品罐区主要用于存储炼油、化工生产的原料、中间产品或者最终产品，罐与罐之间分布较为分散，距离相隔较远，现场条件恶劣。同时，由于罐区所存储的产品为易燃易爆物，属于危险区域，控制系统与现场仪表之间需要采用安全栅进行隔离。除安全要求外，油品罐区监控系统同时需要满足如下要求：
（1） 信号采集。信号采集包括标准信号及非标准信号的采集、处理以及转换运算。系统应有数据存储的功能，可将各种工艺参数、检测信号、操作过程、报警事件数据按需要存入硬盘，并可随意调用。
（2） 监控操作。控制器应具备快速控制能力，包括操作控制；参数设定；阀门控制；联锁动作等。
（3） 生产调度与管理。控制系统应具备与厂方生产调度与管理系统之间的接口如OPC，实现生产管理人员直接通过计算机调用生产数据，管理生产过程。
（4） 动态显示。动态立体流程图显示，能区分不同油品介质的流向；区分动罐、静罐；显示报警；显示趋势等。
（5） 操作画面。通过操作画面查询与管理罐的相关参数；打印实时和历史报表、报警。
（6） 系统具备可扩展性。
３. MOST控制系统吉化罐区应用案例分析
3.1 系统概述
吉林化学股份有限公司乙烯厂油品罐区承担了乙烯厂、化肥厂以及炼油厂原料油、汽油、石脑油、液态烃、丁烯、富乙烯等产品的储存和输送任务，整个罐区分为5大部分：原料油罐区、汽油罐区、液态烃罐区、839罐区以及802罐区，罐区分布分散，现场与控制室之间最远距离可达5000米，现场条件较为恶劣，一部分现场仪表位于危险区域的2区，一部分现场仪表位于危险区域的1区。吉化用户选择控制系统时，除考虑到罐区监控的基本要求外，同时由于控制设备可安装空间小，要求控制设备安放在现场控制室，数据统一在油品车间操作室进行记录和操作。用户同时要求控制系统具备良好的开放性和可扩展性能，能够适应现场多种类型现场仪表的需要。工程师站和操作站可实现对硬件编辑、现场过程站编辑、现场总线智能仪表、操作员站组态一体化的编程及调试等，人机界面友好，易学易用。
3.2 控制系统概述
MTL集团公司充分考虑了用户要求和目标，同时，也对将来的扩容和改造做了充分的考虑，为其选择性价比极高的MOST（MTL开放控制技术）控制系统，该系统将控制站分散安装在各个现场操作室内，可以省去大量长距离的多芯电缆、端子柜和安全栅，从而大大减少控制室内的硬件设备、节约控制室的空间。在减少硬件的同时，系统的简单化带来了系统集成、开车和维护成本的降低。整个系统结构图如下：
控制站#1、#2、#4、#5采用EBIM控制器，只实现数据采集和现场监测功能，#3站采用MOST过程控制器，除EBIM控制器具有的功能外，所有罐区控制功能均传送至在此站实现。由于现场信号除1区信号，还存在2区信号，每个控制站IO模块采用了1区IO和2区IO模块两种。以#3站为例说明控制站系统结构图，单重化控制器，IO与控制器之间的通讯通过RailBus实现，控制器和2区IO通过一个24V DC电源供电，2区IO与1区IO之间通过总线隔离模块进行隔离，1区IO的供电通过一个单独的电源实现。IO底板上带有接线端子，通道与通道之间相互隔离。
3.3 控制功能描述
过程控制器可以实现连续和离散控制两种功能，用户能够方便地定义控制器的多种处理速度，以不同的速度运行连续控制和联锁逻辑控制，每个控制器至少能处理1000个数据库记录、64个控制回路，控制器可以在不中断正在运行程序的情况下，具有在线编程和修改的能力。
连续控制
过程控制器可以完成基本的调节和先进的控制，控制器至少提供以下算法：
－－ 各种PID控制
－－ 平方/开方
－－ 加/减/乘/除四则运算
－－ 分段线性化
－－ 超前/滞后
－－ 延时
－－ 高/中/低选择
－－ 变化率限制
－－ 质量流量补偿运算
－－ 累积、平均
－－ 采样和保持
－－ 用户自定义的功能块
－－ 硬/软操作器接口
离散控制功能
在离散控制中至少提供以下算法：
－－ 开关控制
－－ 与、或、非逻辑
－－ 计数/计时
－－ 用户自定义的功能块
系统组态和控制策略在MOST系统组态和管理软件WorkBench中实现，如下图所示.
例1：液位控制模块
例2：流量累积模块
3.4 系统画面
操作站与工程师站之间的通讯采用OPC方式，HMI软件采用WonderWare Intouch 9.0实现，可以实现现场数据的显示，控制调节，历史和实时趋势，控制设备状态显示，报警和事件记录等。监视画面如下所示：
4． 结束语
目前，MOST系统已经正常两年多，其间曾进行一次系统扩容。相比于之前的传统控制方式，MOST控制系统大大降低了生产成本，日常维护更加简便。专为危险区域设计的MOST控制系统可以直接安装于现场危险区域，大<
1.1 MTL集团简介
三十多年来，MTL已成为为众多世界顶级过程自动化公司提供过程I/O和本安产品的主导供应商。作为MTL仪器集团的成员之一，MTL开放式系统技术（MOST，MTL Open System Technologies）将其经验与世界领先的开放式市场技术相结合，提供既强大又灵活的开放式过程自动化系统Matrix。
Matrix Total Control系统以接近于普通可编程控制器（PLC）的价格，提供分布式控制系统（DCS）才可获得的性能。Matrix已在世界范围内成功用于众多不同的过程中，包括发电、气体处理装置、化工和石化过程、造纸、水和废水、制药、油品和气体管线、水泥、食品和饮料。
1.2 MOST开放式控制系统概述
MOST控制系统是面向工厂自动化的新一代模块化开放式控制系统，它为过程控制、离散控制、策略控制及过程监视提供了完整的集成化解决方案。组成MOST系统的各个组成部分都具有开放系统的特性，这些组件包括：
由MOST控制器和I/O模块组成的硬件控制平台。控制器采用266MHz 32位微处理器，24M内存，双以太网和串行通讯接口，支持API、现场总线、Modbus、HART、点对点通讯以及OPC，可以实现冗余配置，可直接安装在危险2区。I/O模块可以根据现场需要选择安装在1区和2区，内置本质安全型安全栅，无需额外安装安全栅，通道隔离、监测以及LED指示，支持多种信号类型，支持在线热插拔。
MOST Workbench，是一个完整的项目开发环境，可组态包括仪表索引、控制策略（过程和离散）、过程可视化（操作面板）、历史（报警及趋势纪录）和工程管理等多项功能的项目工程。
自由灵活的HMI软件选择方案，用户可根据自己的喜好，选择适合自己的具有标准过程接口的HMI软件包（如：Wonderware Intouch 中文版9.0以上）。1.2.1 系统特点
开放性
系统采用符合工业标准的开放协议，通讯系统网络为国际流行的冗余容错的以太网结构。
http://a.gongkong.com/newadmin/example/模块化结构
控制系统的模块化设计使得用户很容易搭建一个完整的复杂的系统。扩充灵活，可以实现从小到几个回路，大到数千个回路不同规模的应用。
极强的环境适应能力
直接安装于防爆区域2区
抗腐蚀等级： ISA SP71.04 G3等级
环境温度范围： -40ºC ~ +70ºC
湿度范围： 5% ~ 95%相对湿度
抗冲击：EN60068-2-27，30g
抗振动：EN60068-2-6，5g
高度的可靠性
MOST 获得TüV IEC61508认证，其广阔的冗余功能可以为您提供多种冗余选项，这些冗余可以包括：
冗余控制器
控制网络
系统电源
冗余控制器被用于重要控制的应用场合。采用互锁冗余方式，实现从主控制器到后备控制器的无扰动切换。MOST控制器冗余模型支持在线组态和在线的硬件更换，冗余控制器之间的共享信息被实时更新，使得冗余系统的应用变得更加简单。MOST同时支持LAN冗余。每个控制器有两个独立的以太网接口，每个接口可以连接到一个独立的网络，实现LAN的完全冗余。冗余电源被应用在重要的应用中，当一个电源故障时依然能够确保系统的连续运行。
支持对等通讯
MOST控制器采用对等的通讯方式，控制器之间共享数据信息。该能力使得重要的信息可以在现场控制器之间实现有效的共享而不必通过控制室。
在线调整
MOST允许在测试、开车和维护阶段进行在线组态的调整，从而有效地提高系统开车进度，减少操作停工时间。控制项目工程中的组态修改也相当简单，仅需一次性地调整，数据库及其相连的HMI包括PID控制面板及现场设备图形符号将被自动更新。
全面的文档自生成功能
自动生成包括I/O组态报告、材料表、仪表索引、系统启动、维护信息及接线图内容的系统文档。系统制图自动保持最新的组态，为您节省了大量时间。
２. 油品罐区控制要求
在加工制造业和运输业的生产与经营过程中，储运是一个不可缺少的重要环节，特别是液态介质（如原油、成品油、轻烃等）的存储、计量、核算和管理尤为重要。围绕着储罐乃至整个罐区的监控与管理，是储运作业中最基本的工作内容。
油品罐区主要用于存储炼油、化工生产的原料、中间产品或者最终产品，罐与罐之间分布较为分散，距离相隔较远，现场条件恶劣。同时，由于罐区所存储的产品为易燃易爆物，属于危险区域，控制系统与现场仪表之间需要采用安全栅进行隔离。除安全要求外，油品罐区监控系统同时需要满足如下要求：
（1） 信号采集。信号采集包括标准信号及非标准信号的采集、处理以及转换运算。系统应有数据存储的功能，可将各种工艺参数、检测信号、操作过程、报警事件数据按需要存入硬盘，并可随意调用。
（2） 监控操作。控制器应具备快速控制能力，包括操作控制；参数设定；阀门控制；联锁动作等。
（3） 生产调度与管理。控制系统应具备与厂方生产调度与管理系统之间的接口如OPC，实现生产管理人员直接通过计算机调用生产数据，管理生产过程。
（4） 动态显示。动态立体流程图显示，能区分不同油品介质的流向；区分动罐、静罐；显示报警；显示趋势等。
（5） 操作画面。通过操作画面查询与管理罐的相关参数；打印实时和历史报表、报警。
（6） 系统具备可扩展性。
３. MOST控制系统吉化罐区应用案例分析
3.1 系统概述
吉林化学股份有限公司乙烯厂油品罐区承担了乙烯厂、化肥厂以及炼油厂原料油、汽油、石脑油、液态烃、丁烯、富乙烯等产品的储存和输送任务，整个罐区分为5大部分：原料油罐区、汽油罐区、液态烃罐区、839罐区以及802罐区，罐区分布分散，现场与控制室之间最远距离可达5000米，现场条件较为恶劣，一部分现场仪表位于危险区域的2区，一部分现场仪表位于危险区域的1区。吉化用户选择控制系统时，除考虑到罐区监控的基本要求外，同时由于控制设备可安装空间小，要求控制设备安放在现场控制室，数据统一在油品车间操作室进行记录和操作。用户同时要求控制系统具备良好的开放性和可扩展性能，能够适应现场多种类型现场仪表的需要。工程师站和操作站可实现对硬件编辑、现场过程站编辑、现场总线智能仪表、操作员站组态一体化的编程及调试等，人机界面友好，易学易用。
3.2 控制系统概述
MTL集团公司充分考虑了用户要求和目标，同时，也对将来的扩容和改造做了充分的考虑，为其选择性价比极高的MOST（MTL开放控制技术）控制系统，该系统将控制站分散安装在各个现场操作室内，可以省去大量长距离的多芯电缆、端子柜和安全栅，从而大大减少控制室内的硬件设备、节约控制室的空间。在减少硬件的同时，系统的简单化带来了系统集成、开车和维护成本的降低。整个系统结构图如下：
控制站#1、#2、#4、#5采用EBIM控制器，只实现数据采集和现场监测功能，#3站采用MOST过程控制器，除EBIM控制器具有的功能外，所有罐区控制功能均传送至在此站实现。由于现场信号除1区信号，还存在2区信号，每个控制站IO模块采用了1区IO和2区IO模块两种。以#3站为例说明控制站系统结构图，单重化控制器，IO与控制器之间的通讯通过RailBus实现，控制器和2区IO通过一个24V DC电源供电，2区IO与1区IO之间通过总线隔离模块进行隔离，1区IO的供电通过一个单独的电源实现。IO底板上带有接线端子，通道与通道之间相互隔离。
3.3 控制功能描述
过程控制器可以实现连续和离散控制两种功能，用户能够方便地定义控制器的多种处理速度，以不同的速度运行连续控制和联锁逻辑控制，每个控制器至少能处理1000个数据库记录、64个控制回路，控制器可以在不中断正在运行程序的情况下，具有在线编程和修改的能力。
连续控制
过程控制器可以完成基本的调节和先进的控制，控制器至少提供以下算法：
－－ 各种PID控制
－－ 平方/开方
－－ 加/减/乘/除四则运算
－－ 分段线性化
－－ 超前/滞后
－－ 延时
－－ 高/中/低选择
－－ 变化率限制
－－ 质量流量补偿运算
－－ 累积、平均
－－ 采样和保持
－－ 用户自定义的功能块
－－ 硬/软操作器接口
离散控制功能
在离散控制中至少提供以下算法：
－－ 开关控制
－－ 与、或、非逻辑
－－ 计数/计时
－－ 用户自定义的功能块
系统组态和控制策略在MOST系统组态和管理软件WorkBench中实现，如下图所示.
例1：液位控制模块
例2：流量累积模块
3.4 系统画面
操作站与工程师站之间的通讯采用OPC方式，HMI软件采用WonderWare Intouch 9.0实现，可以实现现场数据的显示，控制调节，历史和实时趋势，控制设备状态显示，报警和事件记录等。监视画面如下所示：
4． 结束语
目前，MOST系统已经正常两年多，其间曾进行一次系统扩容。相比于之前的传统控制方式，MOST控制系统大大降低了生产成本，日常维护更加简便。专为危险区域设计的MOST控制系统可以直接安装于现场危险区域，大<
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