1 前言

    成品油油庫作為石油供應鏈中非常重要的一個(gè)環(huán)節，廣泛利用信息化管理、自動(dòng)化控制來(lái)改善工作環(huán)境，提高工作效率和自身競爭力。本文介紹某成品油油庫利用西門(mén)子S7-400H冗余PLC系統實(shí)現庫區作業(yè)自動(dòng)化，降低了運行人員的勞動(dòng)強度，減少了人為因素的參與，保證了庫區儲運、銷(xiāo)售、安全平穩進(jìn)行；提高了油庫生產(chǎn)效率和管理水平、降低了企業(yè)運營(yíng)成本。實(shí)現了油庫成品油儲運、作業(yè)控制、銷(xiāo)售和管理的一體化控制。

    2 系統功能

    整個(gè)油庫自動(dòng)化系統設置一個(gè)中心控制室，現場(chǎng)主要設備及儀表的控制和信號電纜直接敷設到控制室。液位計、報警控制器、油氣回收系統等智能設備通過(guò)信號電纜接入S7-400H冗余PLC系統，或是進(jìn)入自己的數據系統，如油氣回收系統采用獨立的PLC系統，S7-400H冗余PLC系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)其系統，將所有的數據整合到自動(dòng)化控制系統一個(gè)平臺上面，即WinCC上位機，通過(guò)冗余WinCC服務(wù)穩定工作，對用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端進(jìn)行人性化顯示，對設備通過(guò)PLC進(jìn)行數據的讀寫(xiě)。

    主要實(shí)現了下述功能：

     （1）公路發(fā)油的定量控制和計算機管理（發(fā)油信息的存儲、歸檔和打印等）；

     （2）鐵路發(fā)油的定量控制和計算機管理（發(fā)油信息的存儲、歸檔和打印等）；

    （3）管輸電動(dòng)執行機構的控制、流程溫度壓力的數據采集；

    （4）檢測儲罐的液位、界位和溫度，并計算存油體積、質(zhì)量、剩余罐容和剩余庫容等；

    （5）消防控制、可燃氣體檢測、火災報警、巡檢系統等安全管理； 

    （6）油氣回收系統的通訊與自動(dòng)化監控；

    （7）系統的防雷、防浪涌；

    （8）與上級管理部門(mén)信息系統預留通信接口。

    通過(guò)系統整合，將原來(lái)的各個(gè)分散系統，不同的協(xié)議整合為統一的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )，統一的WinCC上位機平臺，通過(guò)交換機與互為冗余的兩臺監控服務(wù)器通訊，管理辦公室、罐區監控系統、公路付油系統、鐵路卸油區、油氣回收系統均做為客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)互為冗余的服務(wù)器，實(shí)現本班組作業(yè)監控管理，同時(shí)可根據用戶(hù)權限管理，實(shí)現跨班組生產(chǎn)作業(yè)瀏覽、控制。同時(shí)，不同班組生產(chǎn)作業(yè)可實(shí)現設備的自動(dòng)連鎖，減少人員操作，防范事故發(fā)生。

    3 系統配置

    本系統采用的主要自動(dòng)化系統設備為：S7-400H冗余PLC一套，主要負責9個(gè)下裝車(chē)位公路定量裝車(chē)設備控制及數據采集，主要設備有流量計、電液閥、泵鉑熱電阻、第三方通訊設備；S7-400兩套、S7-300三套、ET200M分布式I/O 12套、WinCC服務(wù)器兩臺、客戶(hù)端6臺、觸摸屏1臺，及其相關(guān)的SIEMENS配套軟件，如服務(wù)器組件、PLC編程軟件、模擬仿真軟件等。

    3.1 S7-400H冗余PLC性能與配置

    本系統中全部采用SIEMENS PLC產(chǎn)品，主要為S7-400H、S7-300產(chǎn)品，本節重點(diǎn)介紹S7-400H的性能及配置。在許多自動(dòng)化領(lǐng)域中，要求容錯和高可靠性的自動(dòng)化系統的應用越來(lái)越多。特別是在某些領(lǐng)域，停機將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失。在這種情況下，只有冗余系統才能滿(mǎn)足高可靠性的要求。高可靠性的SIMATIC S7-400H能充分滿(mǎn)足這些要求。它能連續運行，即使控制器的某些部件由于一個(gè)或幾個(gè)故障而失效也不受影響。為了保證油庫的自動(dòng)化作業(yè)安全穩定運行，便于維護，所以采用該系統。

    本系統SIMATIC S7-400H 配置包括以下部件：

    2 個(gè)中央控制器（機架）；

   2 個(gè)分立的中央控制器 UR1/UR2，或 1 個(gè)分割為 2 個(gè)區的中央控制器（UR2-H）；

     每個(gè)中央控制器有 2 個(gè)同步模板，通過(guò)光纖連接這兩個(gè)控制器；

    每個(gè)中央控制器有一個(gè) CPU 413-2H；每個(gè)中央控制器有一個(gè) CP 443-1以太網(wǎng)模板；

    ET 200M 分布式 I/O，2個(gè)IM153切換型配置，I/O模板及FM/CP模板在遠程機架進(jìn)行配置。保證與每個(gè)CPU的通訊。

    3.2 WinCC服務(wù)器/客戶(hù)端配置

    SIMATIC WinCC基于 Windows 平臺，能為工業(yè)領(lǐng)域提供完備的監控與數據采集（SCADA）功能，涵蓋單用戶(hù)系統直到支持冗余服務(wù)器和遠程 Web 客戶(hù)機解決方案的多用戶(hù)系統。WinCC 是跨公司垂直集成交換信息的基礎，它采用了工廠(chǎng)智能，可以實(shí)現更大程度的生產(chǎn)過(guò)程的透明性。本系統采用WinCC 7.0版本、服務(wù)器客戶(hù)端模式，通過(guò)WinCC 智能選件實(shí)現了監控級和制造執行系統級的連接，從而可以高效地進(jìn)行生產(chǎn)數據的采集、歸檔、壓縮、分析和發(fā)布工作，使生產(chǎn)過(guò)程具有更大的透明性和靈活管理。

     WinCC的配置如圖1所示：  
            
                               
                                        圖1    WinCC配置圖

    3.3 工業(yè)以太網(wǎng)配置及網(wǎng)絡(luò )管理

    PLC系統中，400系列系統中，配置CP443-1以太網(wǎng)模板，300系列系統中配置CP343-1以太網(wǎng)模板，HMI系統采用CP1623網(wǎng)卡，通過(guò)交換機，組成工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現與HMI及PLC之間的通訊。

    以CP 443-1為例，CP 443-1是用于連接 SIMATIC S7-400 到工業(yè)以太網(wǎng)的通訊處理器。由于其自身備有處理器，從而解除了CPU 的通訊任務(wù)并有助于另加連接。通過(guò) CP 443-1，SIMATICS7-400 可與以下設備進(jìn)行通訊：

    編程器/PC；

     主機 PC；

     HMI 設備；

    SIMATIC S5/S7/C7 系統；

     PROFINET CBA 部件；

     PROFINET IO 設備。

    WinCC服務(wù)器配置CP1613以太網(wǎng)卡，通過(guò)SIMATIC NET軟件對PC站的組態(tài)，對CP1613的工作模式及配置的組態(tài)，整體網(wǎng)絡(luò )的配置與下載，實(shí)現WinCC服務(wù)器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)對PLC的數據采集，服務(wù)器與客戶(hù)端通過(guò)WinCC的配置，實(shí)現數據C/S結構通訊。

    根據油庫庫區的實(shí)際情況和SIEMENS產(chǎn)品特點(diǎn)，考慮工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的冗余，通過(guò)系統整合，油庫庫區的工業(yè)以太網(wǎng)采用環(huán)形結構，提高了可靠性，為了便于網(wǎng)絡(luò )維護與管理，提高網(wǎng)絡(luò )的效率和安全性能，通過(guò)對思科、西門(mén)子交換機等設備VLAN的劃分，對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了邏輯設計，進(jìn)行IP地址與終端的對應，方便了網(wǎng)絡(luò )維護與管理，同時(shí)很大程度上提高了網(wǎng)絡(luò )的安全性，保證了自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )的專(zhuān)一和安全。

    4 結束語(yǔ)

    油庫自動(dòng)化監控系統采用SIEMENS的系列產(chǎn)品，包括PLC產(chǎn)品、WinCC產(chǎn)品和相關(guān)配套軟件，針對客戶(hù)使用需求，經(jīng)過(guò)編程組態(tài)，實(shí)現了油庫各級的自動(dòng)化作業(yè)，PLC在系統運行過(guò)程中穩定可靠，維護方便。上位機WinCC編程靈活，可擴展性強，實(shí)現了油庫業(yè)務(wù)管理系統與自動(dòng)化監控系統數據通訊與共享，進(jìn)行了完美結合。通過(guò)編程組態(tài)，完成了自動(dòng)發(fā)油、自動(dòng)收油、罐區計量、油氣回收等區域自動(dòng)化作業(yè)，完成了安全消防相關(guān)設備數據采集及監控，功能齊全，安全可靠，降低了對操作人員的要求，提高了安全生產(chǎn)效率。

    李永明（1979-）男，山東壽光人，畢業(yè)于中國石油大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，現就職于中油龍慧自動(dòng)化工程有限公司，主要從事自動(dòng)化工程項目實(shí)施與管理方面的工作。

      李艷釗（1978-）男，河北保定人，畢業(yè)于河北科技大學(xué)機械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，現就職于中油龍慧自動(dòng)化工程有限公司，主要從事自動(dòng)化工程項目實(shí)施與管理方面的工作。  

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第十一期