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1 概述

當(dāng)前，石油化工儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)發(fā)展快速，物料銷售在儲(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中，對(duì)于高效性、便捷性、精確性及自動(dòng)控制率的要求也越來(lái)越高。此時(shí)，系統(tǒng)的安全控制策略、物料的安全切換策略，以及如何減少人工干預(yù)等，成為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)運(yùn)一體化關(guān)注的重點(diǎn)。企業(yè)在提升外運(yùn)能力的同時(shí)，解決槽車裝卸過程中的安全問題，是現(xiàn)代化儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)向智慧工廠變革的重要工作之一。

本文介紹了一種基于現(xiàn)場(chǎng)批量控制器，綜合裝車業(yè)務(wù)管理軟件，實(shí)現(xiàn)多鶴位、多儲(chǔ)罐、多物料泵的自動(dòng)化控制方案。系統(tǒng)通過多維度業(yè)務(wù)信息驗(yàn)證，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鶴位物料安全對(duì)比，采用防誤裝策略自動(dòng)控制鶴位閥門，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐物料泵進(jìn)行有機(jī)聯(lián)動(dòng)，輔助計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)化管理，實(shí)現(xiàn)一種高效、安全的一體化儲(chǔ)運(yùn)灌裝控制。

2 整體系統(tǒng)架構(gòu)

泰地石化集團(tuán)有限公司嘉興分公司裝卸現(xiàn)場(chǎng)總計(jì)34個(gè)鶴位，涉及物料20種，大小儲(chǔ)罐42個(gè)。現(xiàn)場(chǎng)存在一個(gè)鶴位發(fā)多種物料，如1號(hào)鶴位含有92號(hào)車用汽油、汽油、乙二醇三種；也存在一種物料對(duì)應(yīng)多個(gè)儲(chǔ)罐，如汽油含有V2002、V2003、V2004、V3010、V5002，5個(gè)儲(chǔ)罐同時(shí)也對(duì)應(yīng)5個(gè)不同的發(fā)油鶴位。在這種情況下，現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)油控制，各物料泵的啟停工作按人工辨識(shí)再操作，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，很容易發(fā)錯(cuò)油，或?qū)е卤锉玫劝踩珕栴}。

經(jīng)項(xiàng)目改造后，系統(tǒng)將定量裝車與泵控系統(tǒng)進(jìn)行了一體化聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

新控制系統(tǒng)主要包括一些數(shù)據(jù)采集設(shè)備、控制設(shè)備、安全保護(hù)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量?jī)x表、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、上位機(jī)及相關(guān)的業(yè)務(wù)管理軟件。

（1）批量控制器：是實(shí)現(xiàn)定量裝車的核心設(shè)備。其主要功能是對(duì)裝車過程進(jìn)行程序控制和安全聯(lián)鎖控制，就地顯示現(xiàn)場(chǎng)重要設(shè)備的工作狀態(tài)等。本案例采用的是中控SQI系列批控器，該批控器支持雙路RS485通訊。

（2）流量計(jì)：批量控制器采集流量計(jì)脈沖信號(hào)或者毫安信號(hào)，完成對(duì)灌裝量的實(shí)時(shí)計(jì)量。流量精度高低和穩(wěn)定性直接影響整個(gè)裝車系統(tǒng)的控制精度。

（3）控制閥門：裝卸車流量控制，接受批量控制器控制。主要是消除裝車過程中的靜電危害，以及防止裝車過程中的“水擊”現(xiàn)象，同時(shí)提高裝車的控制精度。控制閥一般選擇氣動(dòng)兩段式控制球閥、電液閥、調(diào)節(jié)閥。

（4）防靜電控制器：靜電接地夾與大地連接，將槽車上的靜電導(dǎo)入接地網(wǎng)。當(dāng)接地夾與槽車接觸不良時(shí)其觸點(diǎn)信號(hào)進(jìn)入批量控制器，批量控制器將輸出控制信號(hào)自動(dòng)暫停裝車，待故障解除后，重新按批量控制器“啟動(dòng)”鍵繼續(xù)裝車。

（5）溢流控制器：當(dāng)槽內(nèi)液位過高時(shí)，溢流報(bào)警信號(hào)進(jìn)入批控器，批控器輸出控制信號(hào)，自動(dòng)暫停裝車，如為誤報(bào)可繼續(xù)灌裝，否則中止裝車。

（6）鶴管：鶴管是由旋轉(zhuǎn)接頭、剛性管道及相關(guān)輔助部件組合而成，是管道系統(tǒng)與槽車之間輸送液體介質(zhì)的專用設(shè)備。

（7）泵控控制器：負(fù)責(zé)泵控控制，油品移動(dòng)控制等，可以是小型PLC控制器，也可以是DCS控制器。本案例采用的是中控G3小型分布式PLC。

（8）物料泵：是裝車的動(dòng)力裝置，其啟、停受泵控控制器控制，或通過人工手動(dòng)操作。

（9）上位機(jī)：部署業(yè)務(wù)管理軟件，主要做訂單數(shù)據(jù)管理，裝車過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，及系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)管理等。

3 泵控聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)原理

實(shí)現(xiàn)泵控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)首要的任務(wù)，是將現(xiàn)場(chǎng)工藝的鶴位、物料、儲(chǔ)罐、物料泵進(jìn)行詳細(xì)列舉、編碼，并找出其中對(duì)應(yīng)的工藝關(guān)系。即，將一個(gè)鶴位可能對(duì)應(yīng)多種物料，同一物料對(duì)應(yīng)多個(gè)儲(chǔ)罐的關(guān)系進(jìn)行理順。

圖2 泵控?cái)?shù)據(jù)關(guān)系原理圖

方案設(shè)計(jì)首先在Inscan SQS業(yè)務(wù)管理軟件中，將物料編碼、鶴位編碼、儲(chǔ)罐編碼等關(guān)系進(jìn)行綁定對(duì)應(yīng)， 編碼思路如表1、表2所示：

表1 確認(rèn)鶴位與物料關(guān)系

表2 確認(rèn)物料與儲(chǔ)罐關(guān)系

其次，在PLC中控制邏輯中，將儲(chǔ)罐編碼與泵號(hào)綁定關(guān)系。

表3 儲(chǔ)罐與物料泵綁定關(guān)系

最后，訂單下發(fā)，業(yè)務(wù)作業(yè)自動(dòng)判斷訂單信息，進(jìn)行系統(tǒng)間控制聯(lián)動(dòng)。

4 業(yè)務(wù)流程

圖3 泵控控制流程圖

（1）在業(yè)務(wù)軟件錄單，錄單過程中完成儲(chǔ)罐與訂單關(guān)系綁定，并形成IC卡。

（2）業(yè)務(wù)下單，操作員通過刷卡等方式將訂單信息寫入到批控器中（例如鶴位1），同時(shí)InscanSQS業(yè)務(wù)管理軟件將儲(chǔ)罐編碼發(fā)送給泵控PLC，以及鶴位1批控器對(duì)應(yīng)儲(chǔ)罐編碼的寄存器中。

（3）批控器按“開始”鍵，PLC讀取批控器（鶴位1）中儲(chǔ)罐編碼內(nèi)容，與業(yè)務(wù)軟件給的儲(chǔ)罐編碼進(jìn)行比較，若儲(chǔ)罐編碼不一致，則批控器上無(wú)法啟動(dòng)鶴位裝車；若儲(chǔ)罐編碼一致，且PLC綁定表中，符合鶴位1對(duì)應(yīng)儲(chǔ)罐編碼，則PLC將批控器上的儲(chǔ)罐編碼一致標(biāo)志置1，批控器可進(jìn)行開始運(yùn)行操作。

（4）批控器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，開泵DO信號(hào)輸出給PLC，PLC接收到鶴位1的泵啟動(dòng)信號(hào)，根據(jù)鶴位1的訂單信息中儲(chǔ)罐編碼，啟動(dòng)相應(yīng)的泵。

（5）異常狀態(tài)下的物料泵的防誤啟動(dòng)措施若PLC僅從批控器中獲取儲(chǔ)罐編碼，或僅從業(yè)務(wù)軟件獲取業(yè)務(wù)物料編碼，則可能出現(xiàn)通訊異常，導(dǎo)致PLC中儲(chǔ)罐編碼與訂單中的儲(chǔ)罐編碼不一致，會(huì)存在物料誤啟動(dòng)問題。針對(duì)此問題，可采取以下措施：

①系統(tǒng)增加儲(chǔ)罐編碼判斷，在PLC控制器中比較業(yè)務(wù)軟件發(fā)送的儲(chǔ)罐編碼同讀取批控器中的儲(chǔ)罐編碼比較，比較一致后才可啟動(dòng)；

②為防止上一訂單信息中的儲(chǔ)罐編碼影響當(dāng)前訂單控制結(jié)果，批控器在完成裝車結(jié)束后，對(duì)儲(chǔ)罐編碼進(jìn)行復(fù)位。

③PLC控制器中存儲(chǔ)的信息，增加有鶴位與儲(chǔ)罐的綁定，防止業(yè)務(wù)軟件下發(fā)的訂單信息中儲(chǔ)罐編碼有誤。

5 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)投入生產(chǎn)兩年來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，人機(jī)界面友好。系統(tǒng)通過自動(dòng)化訂單策略，減少了人工參與，避免了不必要的人為影響。在減輕企業(yè)人力資源的投入同時(shí)，大大提高了業(yè)務(wù)工作效率，也使企業(yè)的安全生產(chǎn)得到更高的保障，經(jīng)濟(jì)效益得到提升。

作者簡(jiǎn)介：

鐘彩浚（1985-），男，江西上饒人，現(xiàn)任浙江中控自動(dòng)化儀表公司裝車產(chǎn)品經(jīng)理，從事液體裝卸車行業(yè)10年，致力研究推廣定量控制產(chǎn)品與控制系統(tǒng)解決方案及應(yīng)用。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年7月刊