1 概述

當前，石油化工儲運行業(yè)發(fā)展快速，物料銷(xiāo)售在儲運轉運業(yè)務(wù)環(huán)節中，對于高效性、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等，成為實(shí)現儲運一體化關(guān)注的重點(diǎn)。企業(yè)在提升外運能力的同時(shí)，解決槽車(chē)裝卸過(guò)程中的安全問(wèn)題，是現代化儲運企業(yè)向智慧工廠(chǎng)變革的重要工作之一。

本文介紹了一種基于現場(chǎng)批量控制器，綜合裝車(chē)業(yè)務(wù)管理軟件，實(shí)現多鶴位、多儲罐、多物料泵的自動(dòng)化控制方案。系統通過(guò)多維度業(yè)務(wù)信息驗證，自動(dòng)實(shí)現鶴位物料安全對比，采用防誤裝策略自動(dòng)控制鶴位閥門(mén)，同時(shí)對儲罐物料泵進(jìn)行有機聯(lián)動(dòng)，輔助計算機數據化管理，實(shí)現一種高效、安全的一體化儲運灌裝控制。

2 整體系統架構

泰地石化集團有限公司嘉興分公司裝卸現場(chǎng)總計34個(gè)鶴位，涉及物料20種，大小儲罐42個(gè)?，F場(chǎng)存在一個(gè)鶴位發(fā)多種物料，如1號鶴位含有92號車(chē)用汽油、汽油、乙二醇三種；也存在一種物料對應多個(gè)儲罐，如汽油含有V2002、V2003、V2004、V3010、V5002，5個(gè)儲罐同時(shí)也對應5個(gè)不同的發(fā)油鶴位。在這種情況下，現場(chǎng)的發(fā)油控制，各物料泵的啟停工作按人工辨識再操作，勞動(dòng)強度非常大，很容易發(fā)錯油，或導致憋泵等安全問(wèn)題。

經(jīng)項目改造后，系統將定量裝車(chē)與泵控系統進(jìn)行了一體化聯(lián)動(dòng)設計。系統整體架構如圖1所示。

圖1 系統構架圖

新控制系統主要包括一些數據采集設備、控制設備、安全保護設備、現場(chǎng)計量?jì)x表、網(wǎng)絡(luò )設備、上位機及相關(guān)的業(yè)務(wù)管理軟件。

（1）批量控制器：是實(shí)現定量裝車(chē)的核心設備。其主要功能是對裝車(chē)過(guò)程進(jìn)行程序控制和安全聯(lián)鎖控制，就地顯示現場(chǎng)重要設備的工作狀態(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：批量控制器采集流量計脈沖信號或者毫安信號，完成對灌裝量的實(shí)時(shí)計量。流量精度高低和穩定性直接影響整個(gè)裝車(chē)系統的控制精度。

（3）控制閥門(mén)：裝卸車(chē)流量控制，接受批量控制器控制。主要是消除裝車(chē)過(guò)程中的靜電危害，以及防止裝車(chē)過(guò)程中的“水擊”現象，同時(shí)提高裝車(chē)的控制精度?？刂崎y一般選擇氣動(dòng)兩段式控制球閥、電液閥、調節閥。

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

（5）溢流控制器：當槽內液位過(guò)高時(shí)，溢流報警信號進(jìn)入批控器，批控器輸出控制信號，自動(dòng)暫停裝車(chē)，如為誤報可繼續灌裝，否則中止裝車(chē)。

（6）鶴管：鶴管是由旋轉接頭、剛性管道及相關(guān)輔助部件組合而成，是管道系統與槽車(chē)之間輸送液體介質(zhì)的專(zhuān)用設備。

（7）泵控控制器：負責泵控控制，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(chē)的動(dòng)力裝置，其啟、停受泵控控制器控制，或通過(guò)人工手動(dòng)操作。

（9）上位機：部署業(yè)務(wù)管理軟件，主要做訂單數據管理，裝車(chē)過(guò)程數據統計，及系統基礎參數管理等。

3 泵控聯(lián)動(dòng)設計原理

實(shí)現泵控系統聯(lián)動(dòng)首要的任務(wù)，是將現場(chǎng)工藝的鶴位、物料、儲罐、物料泵進(jìn)行詳細列舉、編碼，并找出其中對應的工藝關(guān)系。即，將一個(gè)鶴位可能對應多種物料，同一物料對應多個(gè)儲罐的關(guān)系進(jìn)行理順。

圖2 泵控數據關(guān)系原理圖

方案設計首先在Inscan SQS業(yè)務(wù)管理軟件中，將物料編碼、鶴位編碼、儲罐編碼等關(guān)系進(jìn)行綁定對應， 編碼思路如表1、表2所示：

表1 確認鶴位與物料關(guān)系

表2 確認物料與儲罐關(guān)系

其次，在PLC中控制邏輯中，將儲罐編碼與泵號綁定關(guān)系。

表3 儲罐與物料泵綁定關(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(guò)程中完成儲罐與訂單關(guān)系綁定，并形成IC卡。

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

（3）批控器按“開(kāi)始”鍵，PLC讀取批控器（鶴位1）中儲罐編碼內容，與業(yè)務(wù)軟件給的儲罐編碼進(jìn)行比較，若儲罐編碼不一致，則批控器上無(wú)法啟動(dòng)鶴位裝車(chē)；若儲罐編碼一致，且PLC綁定表中，符合鶴位1對應儲罐編碼，則PLC將批控器上的儲罐編碼一致標志置1，批控器可進(jìn)行開(kāi)始運行操作。

（4）批控器進(jìn)入運行狀態(tài)，開(kāi)泵DO信號輸出給PLC，PLC接收到鶴位1的泵啟動(dòng)信號，根據鶴位1的訂單信息中儲罐編碼，啟動(dòng)相應的泵。

（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，則可能出現通訊異常，導致PLC中儲罐編碼與訂單中的儲罐編碼不一致，會(huì )存在物料誤啟動(dòng)問(wèn)題。針對此問(wèn)題，可采取以下措施：

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

②為防止上一訂單信息中的儲罐編碼影響當前訂單控制結果，批控器在完成裝車(chē)結束后，對儲罐編碼進(jìn)行復位。

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

5 結束語(yǔ)

該系統投入生產(chǎn)兩年來(lái)，運行穩定、可靠，人機界面友好。系統通過(guò)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)濟效益得到提升。

作者簡(jiǎn)介：

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

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年7月刊