文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2024）08-068-04中圖分類(lèi)號：TP273

★孟秀玉（中國石化潤滑油濟南分公司，山東濟南255001）

關(guān)鍵詞：潤滑油；組態(tài)；控制系統；SMB

1　引言

中國石化潤滑油濟南分公司根據自己多年生產(chǎn)經(jīng)驗，在原有裝置的基礎上，采取和利時(shí)MACS-K系列DCS與引進(jìn)SMB技術(shù)相結合的方式，自行設計了一套完整的控制系統，利用Batch系統自動(dòng)實(shí)現配方編輯、驗證、發(fā)布到潤滑油批量調合。該系統自2023年6月份運行以來(lái)，大大縮短了調合周期，降低了生產(chǎn)成本，并且提高了產(chǎn)品的一次合格率。

2　工藝要求

利用SMB同步計量調合技術(shù)，實(shí)現內燃機油、工業(yè)油及齒輪油三類(lèi)同步計量調合。同步計量調合設備明細表如表1所示。

表1 同步計量調合設備明細表

2.1　Batch系統

Batch系統自動(dòng)實(shí)現配方編輯、驗證、發(fā)布，無(wú)縫連接和利時(shí)MACS-K控制系統，從而實(shí)現潤滑油SMB批量調合。

2.2　過(guò)程實(shí)時(shí)監控

DCS系統接到Batch系統命令后，自動(dòng)執行自檢、伸桿、發(fā)第一球、開(kāi)泵、計量、球掃、收球等任務(wù)。主監控畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示整個(gè)SMB過(guò)程，操作員只是對監控畫(huà)面進(jìn)行監控，查看對應設備狀態(tài)是否正常。當閥門(mén)打開(kāi)或管線(xiàn)流通時(shí)畫(huà)面顯示為綠色，反之為紅色，若閥門(mén)、收發(fā)球站出現錯誤，或反饋信號與實(shí)時(shí)顯示信號不符時(shí)，系統將按順序停止設備運行，避免事故發(fā)生。監控主界面如圖1所示。

2.3　歷史數據查詢(xún)

和利時(shí)MACSV6.5.4軟件包括歷史數據查詢(xún)系統，該系統具有歷史趨勢查詢(xún)、報表導出打印等功能。變量歷史數據以特定格式自動(dòng)保存到對應的目錄中，通過(guò)選擇變量及區間日期，可以在線(xiàn)或導出查看變量的趨勢文件。

圖1 監控主界面

3　MACS-K網(wǎng)絡(luò )結構

和利時(shí)MACS-K的網(wǎng)絡(luò )采用P2P結構，由上到下分為系統網(wǎng)絡(luò )、控制網(wǎng)絡(luò )兩個(gè)層次。通信介質(zhì)采用雙絞線(xiàn)或光纖，傳輸速率100Mbps。MACS-K系統網(wǎng)絡(luò )結構如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò )結構

3.1　系統網(wǎng)絡(luò )

系統網(wǎng)絡(luò )（SNET）由100M高速冗余網(wǎng)絡(luò )構成，用于系統歷史站與操作員站、工程師站、控制器、通信站、網(wǎng)絡(luò )打印機的連接，完成整個(gè)系統的數據監視，并對操作員的各種操作請求做出響應，如圖形切換、數據顯示、趨勢顯示、報表打印、屏幕拷貝、表格日志查詢(xún)等。

工程師站與I/O控制站連接，完成控制站的數據下裝，歷史站與控制站之間進(jìn)行實(shí)時(shí)數據通信。歷史站上運行多種服務(wù)：實(shí)時(shí)庫服務(wù)、歷史庫服務(wù)、I/O服務(wù)。

潤滑油生產(chǎn)系統采用128、129兩個(gè)網(wǎng)段來(lái)構成系統網(wǎng)的冗余。以#10站為例，A機系統網(wǎng)的SNET1對應128.0.0.10，SNET2對應129.0.0.10；B機系統網(wǎng)的SNET1對應128.0.0.138，SNET2對應129.0.0.138。MACS-K系統網(wǎng)絡(luò )的傳輸介質(zhì)為非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP），最大傳輸距離為100米。

3.2　控制網(wǎng)絡(luò )

控制網(wǎng)絡(luò )（CNET）由IO-BUS總線(xiàn)構成，用來(lái)實(shí)現過(guò)程I/O模塊與I/O控制站主控模塊的通信，完成實(shí)時(shí)輸入、輸出數據的傳送。潤滑油生產(chǎn)過(guò)程控制采用總線(xiàn)型連接，MACS-K系統的控制器與IO-BUS總線(xiàn)拓撲模塊連接，通過(guò)內部線(xiàn)路分出12個(gè)8針多功能總線(xiàn)連接端口，柜內每列的末端增加DP連接器與下一列的第一個(gè)模塊連接，構成冗余控制網(wǎng)的總線(xiàn)形連接，如圖3所示。

4　軟件組態(tài)

4.1　工程總控組態(tài)

4.1.1　硬件組態(tài)

MACS-K系統采用K-CU11主控模塊，兩個(gè)AO模塊K-AO01采用8路冗余配置，用于潤滑油泵的變速控制。兩個(gè)AI模塊K-AI01采用8路冗余配置，用于潤滑油泵的轉速反饋。K-PI01模塊6路脈沖輸入，用于采集質(zhì)量流量計的出口流量。K-DO01為16路共負端晶體管DO模塊，用于現場(chǎng)閥門(mén)、氣缸控制；K-DI01為16路24V觸點(diǎn)型DI模塊，采集閥門(mén)、氣缸開(kāi)到位信號。

儲罐液位采集利用雷達液位計，溫度采集利用熱電阻Pt100，MACS-K采用Modbus通訊協(xié)議及Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)，實(shí)現各罐的液位以及溫度顯示。

4.1.2　數據庫建立

利用數據庫導出命令建立數據庫的模板，在EXCEL軟件中打開(kāi)模板，按照控制站中的I/O模塊分配，整理并補充各個(gè)測點(diǎn)的信息項。完成后導入數據庫，編譯完成后，雙擊組態(tài)流程窗口中控制站節點(diǎn)下的現場(chǎng)控制站，將切換到Auto Think算法組態(tài)軟件中，并加載該控制站的工程。在打開(kāi)的工程中，可以查看根據數據庫生成的硬件配置及其測點(diǎn)信息。

4.1.3　工藝流程圖組態(tài)

工藝流程圖是DCS系統的主操作界面，它以圖形方式表達了現場(chǎng)工藝生產(chǎn)流程與管道連接、儀表測量和控制回路。按照潤滑油SMB工藝要求，系統設置如下頁(yè)面：SMB、DDU、配方、雨污分流、趨勢查詢(xún)、泵閥站、罐區液位、溫度、容積、質(zhì)量顯示等。

4.2　Auto Think組態(tài)

POU（Program Organization Unit）是Auto Think軟件中重要的、唯一的基本編程單位。POU由3種類(lèi)型的基本單元組成：程序（Program）、功能塊（Function Block）、功能（Function）。

4.2.1　CFC組態(tài)

CFC是連續功能塊圖（Continuous Function Chart）的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是一種圖形化的編程語(yǔ)言。CFC語(yǔ)言編輯的POU支持簡(jiǎn)單的定位和功能塊、函數與變量之間的連接。本系統中組建的控制功能包括：潤滑油SMB控制回路圖、自動(dòng)輸油控制回路圖、半自動(dòng)輸油控制回路圖、泵啟?？刂苹芈穲D、延時(shí)控制回路圖、液位異常變化自保聯(lián)鎖，如圖4所示。

圖4 液位異常變化自保聯(lián)鎖

4.2.2　LD組態(tài)

LD是梯形圖（Ladder Diagram）的簡(jiǎn)稱(chēng)，LD語(yǔ)言是源自現場(chǎng)的電磁繼電器，用來(lái)表明控制器的POU的獨立節點(diǎn)當前通過(guò)的電源流梯形圖。梯形圖包含一系列網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )通過(guò)左右垂直線(xiàn)被限制在左邊和右邊。在中間是由接觸點(diǎn)、線(xiàn)圈和連接線(xiàn)組成的電路圖。每個(gè)網(wǎng)絡(luò )包含一系列接觸點(diǎn)，從左到右的狀態(tài)是“ON”或者“OFF”，對應于邏輯值TRUE和FALSE。每一個(gè)接觸點(diǎn)屬于一個(gè)邏輯變量。

潤滑油泵PI101B旁邊閥門(mén)FV101B控制原理圖見(jiàn)圖5，其工作原理簡(jiǎn)述如下：

圖5 閥門(mén)控制原理圖

參數說(shuō)明：AUTO表示自動(dòng)運行狀態(tài)，FV101B_M表示旁路閥門(mén)FV101B手動(dòng)，FUX109表示FVX109閥門(mén)關(guān)到位，FV109表示閥門(mén)運行狀態(tài)，P102A_R表示泵變頻運行，P101B_C表示泵變頻啟停，FV101B_A表示旁路閥門(mén)FV101B自動(dòng)，ZJH_2表示泵B風(fēng)自?xún)艋?lián)動(dòng)。

手動(dòng)操作：在主操作界面中，手動(dòng)點(diǎn)擊閥門(mén)開(kāi)啟，使得FV101B_M置1，FUX109關(guān)到位置1，FV109閥門(mén)關(guān)閉，參數FV109置0，泵停止運行，參數P102A_R、P101B_C均為0，第一條回路使得閥門(mén)FV101B開(kāi)啟。

自動(dòng)操作：系統在自動(dòng)運行狀態(tài)下，AUTO以及FV101B_A均為1，風(fēng)掃開(kāi)始時(shí)，FV109閥門(mén)關(guān)閉、泵停止運行，所以參數FUX109為1，參數P102A_R、P101B_C均為0，第三條回路使得閥門(mén)FV101B開(kāi)啟。

5　潤滑油SMB在MACS-K中的實(shí)現

1#SMB內燃機油調合含6條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線(xiàn)調合母管及所對應配套的一個(gè)發(fā)球站的撬裝調合設備。2#SMB工業(yè)油調合含4條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線(xiàn)調合母管及所對應配套的一個(gè)發(fā)球站的撬裝調合設備。3#SMB齒輪油調合含3條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線(xiàn)調合母管及所對應配套的一個(gè)發(fā)球站的撬裝調合設備，如圖6所示SMB。

圖6 SMB

SMB自動(dòng)調合功能實(shí)現在A(yíng)uto Think中的部分組態(tài)如圖7所示，其中FI101A_S為A泵對應流量計目標值設定，FS101A_RM為潤滑油泵P101A給定自動(dòng)轉速方式，WJB_SC為流量計已通過(guò)脈沖方式讀取的實(shí)時(shí)數值，FS101A為潤滑油泵P101A變速控制，從而實(shí)現自動(dòng)輸油、自動(dòng)球掃、自動(dòng)收球。

圖7 Auto Think組態(tài)

6　結論

MACS-K系統自2023年6月份運行以來(lái)，在近一年的潤滑油生產(chǎn)過(guò)程中，一次調合率達99.5%，計量精確，SMB效果明顯，提高了中國石化長(cháng)城潤滑油調合的自動(dòng)化、智能化水平。

（1）和利時(shí)MACS-K系列DCS實(shí)現了潤滑油SMB同步計量調合、畫(huà)面和數據的實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)以及歷史數據查詢(xún)，提高了潤滑油調合的管理水平，從而減少了操作人員，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了人為因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量隱患，真正實(shí)現了管控一體化。

（2）本監控系統采用Profibus-DP工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)與自動(dòng)化系統各個(gè)I/O模塊及智能設備連接通訊，可實(shí)時(shí)、快速、高效地完成過(guò)程通訊任務(wù)。選擇和利時(shí)MACSV6.5.4組態(tài)軟件作為系統開(kāi)發(fā)工具軟件，達到了預期目標，實(shí)現了潤滑油SMB的控制操作，以及數據采集和信息的實(shí)時(shí)性、準確性、完整性、統一性。

（3）根據潤滑油油品分類(lèi)內燃機油、工業(yè)油、齒輪油，實(shí)現了3路SMB同步計量調合，達到了油品專(zhuān)線(xiàn)調合的目的，提高了自動(dòng)化控制水平和計量精度，使潤滑油產(chǎn)品有了質(zhì)量保證。

作者簡(jiǎn)介：

孟秀玉（1980-），女，山東成武人，工程師，碩士，現就職于中國石化潤滑油濟南分公司，主要從事控制系統方面的研究。

參考文獻：

[1] 顏紹霖. 和利時(shí)FM系列DCS老化及解決對策[J]. 電工技術(shù), 2022 (12) : 198 - 200.

[2] 周辛, 等. 和利時(shí)MACS 6系列集散控制系統在首套國產(chǎn)化大化肥裝置中的應用[J]. 儀器儀表用戶(hù), 2023 (7) : 34 - 37

[3] 田友, 等. 基于和利時(shí)MACS系統成功實(shí)現科林煤氣化順控[J]. 自動(dòng)化博覽, 2022 (2) : 82 - 88

[4] 史春方, 等. 基于和利時(shí)DCS控制的一種循環(huán)流化床鍋爐給煤量修正方法[J]. 自動(dòng)化博覽, 2022 (5) : 70 - 72

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年8月刊