CN104298198A - 一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法 - Google Patents

Abstract

一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，该方法实现了原油调合优化子系统与原油控制子系统之间的可靠通信，它包括以下步骤：原油调合优化子系统对于生成的调合单进行校验，并且下发至原油控制子系统；原油控制子系统根据通信协议格式对于收到的调合单进行数据安全传输的校验；原油控制子系统对调合单的数据有效性进行验证；调合单执行。本发明的通讯方式保证了调合单安全、有效的下发至调合控制子系统，可有效纠正通讯故障产生的问题。

Description

一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是原油调和优化中的通信方法，具体地说是一种原油调合优化子系统与控制子系统可靠的通信方法。

背景技术

原油调合优化控制系统包含原油调合优化子系统和原油调合控制子系统，在实际生产过程中，原油调合优化子系统根据罐存、原油性质等约束条件优化出符合当前生产工艺要求的调合单(包含调合单号、调合量、调合流速、调合比例、调合罐)，并将调合单内容下发至原油调合控制子系统，原油调合控制子系统根据接收到的调合单内容，依次顺序控制现场调合设备。

当前，原油调合优化子系统将调合单下发至原油调合控制子系统后直接用于控制现场调合设备仪表。若原油调合优化子系统与原油调合控制子系统发生通讯故障或者遭到干扰，原油调合控制子系统接收到的调合单可能发生异常变化，导致调合单的内容与实际生产要求或现场生产装置不一致，此时会调合出不符合要求的产品，严重时甚至会造成生产事故。

发明内容

本发明的目的是针对原油调合优化子系统和原油调合控制子系统通讯时可能会出现的问题，提出一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法。使得调合单能够安全、完整的下发至调合控制子系统并用于生产。

本发明的技术方案是：

一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，该方法实现了原油调合优化子系统与原油控制子系统之间的可靠通信，它包括以下步骤：

(1)、原油调合优化子系统对于生成的调合单进行校验，并且下发至原油控制子系统；

(2)、原油控制子系统根据通信协议格式对于收到的调合单进行数据安全传输的校验；

(3)、原油控制子系统对调合单的数据有效性进行验证；

(4)、调合单执行。

本发明的步骤(1)中，具体包括以下步骤：

(1-1)、根据工艺约束条件检查调合单合理性：检查待调合的每路组分目标流量是否在管线工艺范围内，检查本次的调合的总量是否小于调合罐的可调入量，具体判断公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Num}<{\mathrm{Num}}_{\max }\\ F\_K_{\min }<F\_K<F\_K_{\max }\\ R\_K_{\min }<R\_K<R\_K_{\max }\end{array}\right.K=\mathrm{1,2,3}...N$

其中：

N表示组分数量，即存在N路组分参与调合，K为其中任意一路组分的编号，

Num:调合量，Num_max:调合罐限定的最大可调入量，

F_K:调合管线K的流速，F_K_min:调合管线K限定的流速下限,F_K_max:调合管线K限定的流速上限,

R_K:调合组分K占比，

R_K_min:调合组分K限定的占比下限，R_K_max:调合组分K限定的占比下限；

如果上述条件均符合，则进步步骤(1-2)；如果上述条件中任一条不符合，则停止执行，并且重新生成调合单；

(1-2)、检查原油调合优化子系统与原油控制子系统之间的通讯状态，如通讯中断则无法执行调合单下发操作，通知前级生成调合单的系统；如果通讯正常，则下发调合单至原油控制子系统；

本发明的步骤(2)具体包括以下步骤：

原油控制子系统根据通信协议格式对于收到的调合单进行数据安全传输的校验

(2-1)、原油调合优化子系统采用同步通信的方式将调合单内容下发至调合控制子系统，通信协议格式为：2个始端握手字符+调合数据帧+2个校验字符+2个末端握手字符；其中，2个始端握手字符用于和原油调合控制子系统进行发送数据帧前同步，调合数据帧包括调合单数据，分别为调合单号、目标调合量、调合总流速、各调合管线流速、各对应调合组分在目标调合量中的占比和调合罐，第1个校验字符为调合数据帧各字符的异或结果，第2个校验字符为调合数据帧各字符的相与结果；

(2-2)、原油调合控制子系统检测到2个始端握手字符后，原油调合控制子系统开始接收调合数据帧，并将调合数据帧各字符进行异或和相与，如果异或和相与的值中存在与2个校验字符不相等的情况，说明调合数据在传输过程中肯定发生改变，此时原油调合控制子系统将调合单接收状态位置0，并且提示原油调合优化子系统重新发送调合单，如果相等则说明调合数据帧在传输过程中没有发生异常，此时原油调合控制子系统将调合单内容赋值至调合单接收标签组。

本发明的步骤(3)中，原油调合控制子系统调合单接收标签组接收到新调合单后，对调合单的数据有效性进行验证，验证内容包含两个方面：

(3-1)、调合工艺检验：

检查当前调合单内容是否符合当前管线工艺范围，检查本次的调合的总量是否小于调合罐的可调入量，具体判断公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Num}<{\mathrm{Num}}_{\max }\\ F\_K_{\min }<F\_K<F\_K_{\max }\\ R\_K_{\min }<R\_K<R\_K_{\max }\end{array}\right.K=\mathrm{1,2,3}...N$

其中：

N表示组分数量，即存在N路组分参与调合，K为其中任意一路组分的编号，

Num:调合量，Num_max:调合罐限定的最大可调入量，

F_K:调合管线K的流速，F_K_min:调合管线K限定的流速下限F_K_max:调合管线K限定的流速上限

R_K:调合组分K占比，

R_K_min:调合组分K限定的占比下限，R_K_max:调合组分K限定的占比下限；

如果上述条件均符合，则进步步骤(3-2)；如果上述条件中任一条不符合，则停止执行，并且通知原油调合优化子系统重新下发调合单；

(3-2)、控制逻辑检验

检验调合单中各组分管线占比之和是否为100％，各组分的流速和与调合头总流速是否一致,具体内容如下：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{K=1}{\overset{K=N}{\mathrm{\&Sigma;}}}F\_K=F\_\mathrm{all}\\ \underset{K=1}{\overset{K=N}{\mathrm{\&Sigma;}}}R\_K=100\%\\ F\_\mathrm{all}\&times;R\_K=F\_K\end{array}\right.$

如上式判断结果均为真，说明该调合单控制逻辑校验通过，可以进行调合单执行操作；如果上述条件中任一条不符合，则停止执行，并且通知原油调合优化子系统重新下发调合单。

本发明中，调合控制子系统中设置两套调合单标签组，一套调合单接收标签组用于接收调合优化子系统下发的调合单，一套调合单执行标签组用于控制现场调合设备，实现调合单接收和执行的安全隔离；

调合单接收标签命名如下：

Bld_ID:调合单号          Num:调合量

F_all:调合总流速         F_K:调合管线K的流速

R_K:调合组分K占比     Bld_T:调合罐

K＝1,2,3...N

调合单执行标签命名如下：

Bld_ID_C:调合执行号           Num_C:目标调合量

F_all_C:调合目标总流速        F_K_C:调合管线K的目标流速

R_K_C:调合组分K目标占比     Bld_T_C:调合目标罐

K＝1,2,3...N

在步骤(4)中，如果调合接收单标签组通过数据有效性验证后，调合控制子系统将新调合单用于生产，即将调合单接收标签组内容赋值至调合单执行标签组，用于控制现场流量执行设备。如果判断该调合单不符合生产条件，则放弃该调合单，并通知原油调合优化子系统重新下发调合单。

本发明的有益效果：

本发明的通讯方式保证了调合单安全、有效的下发至调合控制子系统，可有效纠正通讯故障产生的问题。

本通讯方法目前已在金陵石化原油调合系统中使用，通过该通讯方式的使用，有效的保证了调合单下发的安全性和调合单本身的实用性。

附图说明

图1是本发明的调合单下发和接收校验流程图。

图2是本发明的原油调合优化控制系统的结构图。

图3是本发明通信协议的格式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，包括以下步骤：

原油调合优化子系统下发调合单准备

1.根据工艺约束自动检查调合单合理性，主要指每路组分目标流量是否在管线工艺范围内，本次的调合总量是否小于调合罐的可调入量。

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Num}<{\mathrm{Num}}_{\max }\\ F\_1_{\min }<F\_1<F\_1_{\max }\\ F\_2_{\min }<F\_2<F\_2_{\max }\\ F\_3_{\min }<F\_3<F\_3_{\max }\\ {R1}_{\min }<R1<{R1}_{\max }\\ {R2}_{\min }<R2<{R2}_{\max }\\ {R3}_{\min }<R3<{R3}_{\max }\end{array}\right.$

注：Num:调合量  Nmax:调合罐最大可调入量

F_(1～3)：调合管线1～3的流速  F_(1～3)min：调合管线1～3的流速下限

F_(1～3)max：调合管线1～3的流速上限

R_(1～3)：调合组分1～3的占比  R_(1～3)min：调合组分1～3的占比下限

R_(1～3)max：调合组分1～3的占比上限

2.与控制子系统通讯状态检查，如通讯中断则无法执行调合单下发操作。

3.调合控制子系统中设置了两套调合单标签组，一套调合单接收标签组用于接收调合优化子系统下发的调合配方，一套调合单执行标签组用于控制现场调合设备，实现调合单接收和执行的安全隔离。

(1)调合单接收标签命名如下：

(2)调合单执行标签命名如下：

调合单数据安全传输

原油调合优化子系统采用同步通信的方式将调合单内容下发至调合控制子系统，并进行双重校验保证数据安全，具体的通信协议格式如图3所示：

由上式可知，原油调合优化子系统首先发送2个握手字符，用于和原油调合控制子系统进行发送数据帧前同步，然后发送一个调合数据帧，调合数据帧包括调合单数据，分别为调合单号、调合量、调合总流速、各调合管线流速，各调合组分占比例、调合罐、调合泵，数据校验字符1为数据帧各字符的异或结果，数据校验字符2为数据帧各字符的相加结果，用于校验数据帧通讯过程中是否发生异常。

原油调合控制子系统检测到握手字符后，原油调合控制子系统开始接收调合数据帧，并将调合数据帧各字符进行异或和相加，如果异或和相加的值与校验字符1或校验字符2不相等，说明调合数据在传输过程中肯定发生改变，此时原油调合控制子系统将调合单接收状态位置0提示原油调合优化子系统重新发送调合单，如果相等则说明调合数据帧在传输过程中没有发生异常，此时原油调合控制子系统将调合单内容赋值至调合单接收标签组。

调合单数据有效性检验

调合单接收标签组接收到新调合单后，并不立即用于生产，而是需要根据现场实际情况判断调合单接收标签组显示的内容是否正确，判断内容有：

1.调合工艺检验

判断当前调合单内容是否符合当前生产，根据工艺约束自动检查调合单合理性进行再次验证，具体判断方式与调合单下发前准备1相同。

2.控制逻辑检验

检验调合单中各组分管线占比之和是否为100％，各组分的流速和与调合头总流速是否一致,具体内容如下：

$\left\{\begin{array}{c}F\_1+F\_2+F\_3=F\_\mathrm{all}\\ R\_1+R\_2+R\_3=100\%\\ F\_\mathrm{all}\&times;R\_1=F\_1\\ F\_\mathrm{all}\&times;R\_2=F\_2\\ F\_\mathrm{all}\&times;R\_3=F\_3\end{array}\right.$

如上式判断结果均为真，说明该调合单控制逻辑校验通过，可以进行调合单执行操作。

举例：

接收到的调合单数据为

F_all:＝190 F_1:＝137.37 F_2:＝25.65 F_3:＝26.98

R_1:＝72.3％ R_2:＝13.5％ R_3:＝14.2％

根据逻辑判断要求，进行了相关判断，具体为

$\left\{\begin{array}{c}F\_1+F\_2+F\_3=137.37+25.65+26.98=190=F\_\mathrm{all}\\ R\_1+R\_2+R\_3=72.3\%+13.5\%+14.2\%=100\%\\ F\_\mathrm{all}\&times;R\_1=190\&times;72.3\%=137.37=F\_1\\ F\_\mathrm{all}\&times;R\_2=190\&times;13.5\%=25.65=F\_2\\ F\_\mathrm{all}\&times;R\_3=190\&times;14.2\%=26.98=F\_3\end{array}\right.$

因上式判断结果均为真，故逻辑校验结果通过。

原油调合优化子系统调合单执行

如果调合接收单标签组通过数据有效性验证，调合控制子系统将新调合单用于生产，即将调合单接收标签组内容赋值至调合单执行标签组，用于控制现场流量执行设备。如果判断该调合单不符合生产条件，则放弃该调合单，并通知原油调合优化子系统。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，其特征在于该方法实现了原油调合优化子系统与原油控制子系统之间的可靠通信，它包括以下步骤： 

(1)、原油调合优化子系统对于生成的调合单进行校验，并且下发至原油控制子系统； 

(2)、原油控制子系统根据通信协议格式对于收到的调合单进行数据安全传输的校验； 

(3)、原油控制子系统对调合单的数据有效性进行验证； 

(4)、调合单执行。 

2.根据权利要求1所述的一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，其特征步骤(1)中，具体包括以下步骤： 

(1-1)、根据工艺约束条件检查调合单合理性：检查待调合的每路组分目标流量是否在管线工艺范围内，检查本次的调合的总量是否小于调合罐的可调入量，具体判断公式如下： 

其中： 

N表示组分数量，即存在N路组分参与调合，K为其中任意一路组分的编号， 

Num:调合量，Num_max:调合罐限定的最大可调入量， 

F_K:调合管线K的流速，F_K_min:调合管线K限定的流速下限,F_K_max:调合管线K限定的流速上限, 

R_K:调合组分K占比， 

R_K_min:调合组分K限定的占比下限，R_K_max:调合组分K限定的占比下限； 

如果上述条件均符合，则进步步骤(1-2)；如果上述条件中任一条不符合，则停止执行，并且重新生成调合单； 

(1-2)、检查原油调合优化子系统与原油控制子系统之间的通讯状态，如通讯中断则无法执行调合单下发操作，通知前级生成调合单的系统；如果通讯正常，则下发调合 单至原油控制子系统。 

3.根据权利要求1所述的一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，其特征是步骤(2)具体包括以下步骤： 

原油控制子系统根据通信协议格式对于收到的调合单进行数据安全传输的校验 

(2-1)、原油调合优化子系统采用同步通信的方式将调合单内容下发至调合控制子系统，通信协议格式为：2个始端握手字符+调合数据帧+2个校验字符+2个末端握手字符；其中，2个始端握手字符用于和原油调合控制子系统进行发送数据帧前同步，调合数据帧包括调合单数据，分别为调合单号、目标调合量、调合总流速、各调合管线流速、各对应调合组分在目标调合量中的占比和调合罐，第1个校验字符为调合数据帧各字符的异或结果，第2个校验字符为调合数据帧各字符的相与结果； 

(2-2)、原油调合控制子系统检测到2个始端握手字符后，原油调合控制子系统开始接收调合数据帧，并将调合数据帧各字符进行异或和相与，如果异或和相与的值中存在与2个校验字符不相等的情况，说明调合数据在传输过程中肯定发生改变，此时原油调合控制子系统将调合单接收状态位置0，并且提示原油调合优化子系统重新发送调合单，如果相等则说明调合数据帧在传输过程中没有发生异常，此时原油调合控制子系统将调合单内容赋值至调合单接收标签组。 

4.根据权利要求1所述的一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，其特征步骤(3)中，原油调合控制子系统调合单接收标签组接收到新调合单后，对调合单的数据有效性进行验证，验证内容包含两个方面： 

(3-1)、调合工艺检验： 

检查当前调合单内容是否符合当前管线工艺范围，检查本次的调合的总量是否小于调合罐的可调入量，具体判断公式如下： 

其中： 

N表示组分数量，即存在N路组分参与调合，K为其中任意一路组分的编号， 

Num:调合量，Num_max:调合罐限定的最大可调入量， 

F_K:调合管线K的流速，F_K_min:调合管线K限定的流速下限,F_K_max:调合管线 

K限定的流速上限, 

R_K:调合组分K占比， 

R_K_min:调合组分K限定的占比下限，R_K_max:调合组分K限定的占比下限； 

如果上述条件均符合，则进步步骤(3-2)；如果上述条件中任一条不符合，则停止执行，并且通知原油调合优化子系统重新下发调合单； 

(3-2)、控制逻辑检验 

检验调合单中各组分管线占比之和是否为100％，各组分的流速和与调合头总流速是否一致,具体内容如下： 

如上式判断结果均为真，说明该调合单控制逻辑校验通过，可以进行调合单执行操作；如果上述条件中任一条不符合，则停止执行，并且通知原油调合优化子系统重新下发调合单。 

5.根据权利要求1所述的一种原油调合优化控制系统中的可靠通信方法，其特征是调合控制子系统中设置两套调合单标签组，一套调合单接收标签组用于接收调合优化子系统下发的调合单，一套调合单执行标签组用于控制现场调合设备，实现调合单接收和执行的安全隔离； 

调合单接收标签命名如下： 

Bld_ID:调合单号          Num:调合量 

F_all:调合总流速         F_K:调合管线K的流速 

R_K:调合组分K占比     Bld_T:调合罐 

K＝1,2,3...N 

调合单执行标签命名如下： 

Bld_ID_C:调合执行号           Num_C:目标调合量 

F_all_C:调合目标总流速        F_K_C:调合管线K的目标流速 

R_K_C:调合组分K目标占比     Bld_T_C:调合目标罐 

K＝1,2,3...N 

在步骤(4)中，如果调合接收单标签组通过数据有效性验证后，调合控制子系统将新调合单用于生产，即将调合单接收标签组内容赋值至调合单执行标签组，用于控制现场流量执行设备。如果判断该调合单不符合生产条件，则放弃该调合单，并通知原油调合优化子系统重新下发调合单。