石油化工储运定量装车系统与罐区泵控系统一体化应用
概述
当前 ， 石油化工储运行业发展快速 ， 物料销售在储运转运业务环节中 ， 对于高效性、便捷性、精确性及自动控制率的要求也越来越高 。 此时 ， 系统的安全控制策略、物料的安全切换策略 ， 以及如何减少人工干预等 ， 成为实现储运一体化关注的重点 。 企业在提升外运能力的同时 ， 解决槽车装卸过程中的安全问题 ， 是现代化储运企业向智慧工厂变革的重要工作之一 。
本文介绍了一种基于现场批量控制器 ， 综合装车业务管理软件 ， 实现多鹤位、多储罐、多物料泵的自动化控制方案 。 系统通过多维度业务信息验证 ， 自动实现鹤位物料安全对比 ， 采用防误装策略自动控制鹤位阀门 ， 同时对储罐物料泵进行有机联动 ， 辅助计算机数据化管理 ， 实现一种高效、安全的一体化储运灌装控制 。 整体系统架构
泰地石化集团有限公司嘉兴分公司装卸现场总计34个鹤位 ， 涉及物料20种 ， 大小储罐42个 。 现场存在一个鹤位发多种物料 ， 如1号鹤位含有92号车用汽油、汽油、乙二醇三种；也存在一种物料对应多个储罐 ， 如汽油含有V2002、V2003、V2004、V3010、V5002 ， 5个储罐同时也对应5个不同的发油鹤位 。 在这种情况下 ， 现场的发油控制 ， 各物料泵的启停工作按人工辨识再操作 ， 劳动强度非常大 ， 很容易发错油 ， 或导致憋泵等安全问题 。
经项目改造后 ， 系统将定量装车与泵控系统进行了一体化联动设计 。 系统整体架构如图1所示 。
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图1系统构架图
新控制系统主要包括一些数据采集设备、控制设备、安全保护设备、现场计量仪表、网络设备、上位机及相关的业务管理软件 。
（1）批量控制器：是实现定量装车的核心设备 。 其主要功能是对装车过程进行程序控制和安全联锁控制 ， 就地显示现场重要设备的工作状态等 。 本案例采用的是中控SQI系列批控器 ， 该批控器支持双路RS485通讯 。
【石油化工储运定量装车系统与罐区泵控系统一体化应用】（2）流量计：批量控制器采集流量计脉冲信号或者毫安信号 ， 完成对灌装量的实时计量 。 流量精度高低和稳定性直接影响整个装车系统的控制精度 。
（3）控制阀门：装卸车流量控制 ， 接受批量控制器控制 。 主要是消除装车过程中的静电危害 ， 以及防止装车过程中的“水击”现象 ， 同时提高装车的控制精度 。 控制阀一般选择气动两段式控制球阀、电液阀、调节阀 。
（4）防静电控制器：静电接地夹与大地连接 ， 将槽车上的静电导入接地网 。 当接地夹与槽车接触不良时其触点信号进入批量控制器 ， 批量控制器将输出控制信号自动暂停装车 ， 待故障解除后 ， 重新按批量控制器“启动”键继续装车 。
（5）溢流控制器：当槽内液位过高时 ， 溢流报警信号进入批控器 ， 批控器输出控制信号 ， 自动暂停装车 ， 如为误报可继续灌装 ， 否则中止装车 。
（6）鹤管：鹤管是由旋转接头、刚性管道及相关辅助部件组合而成 ， 是管道系统与槽车之间输送液体介质的专用设备 。
（7）泵控控制器：负责泵控控制 ， 油品移动控制等 ， 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：是装车的动力装置 ， 其启、停受泵控控制器控制 ， 或通过人工手动操作 。
（9）上位机：部署业务管理软件 ， 主要做订单数据管理 ， 装车过程数据统计 ， 及系统基础参数管理等 。 泵控联动设计原理
实现泵控系统联动首要的任务 ， 是将现场工艺的鹤位、物料、储罐、物料泵进行详细列举、编码 ， 并找出其中对应的工艺关系 。 即 ， 将一个鹤位可能对应多种物料 ， 同一物料对应多个储罐的关系进行理顺 。
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图2泵控数据关系原理图
方案设计首先在InscanSQS业务管理软件中 ， 将物料编码、鹤位编码、储罐编码等关系进行绑定对应 ， 编码思路如表1、表2所示：
表1确认鹤位与物料关系
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表2确认物料与储罐关系
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其次 ， 在PLC中控制逻辑中 ， 将储罐编码与泵号绑定关系 。
表3储罐与物料泵绑定关系
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最后 ， 订单下发 ， 业务作业自动判断订单信息 ， 进行系统间控制联动 。 业务流程
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图3泵控控制流程图
（1）在业务软件录单 ， 录单过程中完成储罐与订单关系绑定 ， 并形成IC卡 。
（2）业务下单 ， 操作员通过刷卡等方式将订单信息写入到批控器中（例如鹤位1） ， 同时InscanSQS业务管理软件将储罐编码发送给泵控PLC ， 以及鹤位1批控器对应储罐编码的寄存器中 。
（3）批控器按“开始”键 ， PLC读取批控器（鹤位1）中储罐编码内容 ， 与业务软件给的储罐编码进行比较 ， 若储罐编码不一致 ， 则批控器上无法启动鹤位装车；若储罐编码一致 ， 且PLC绑定表中 ， 符合鹤位1对应储罐编码 ， 则PLC将批控器上的储罐编码一致标志置1 ， 批控器可进行开始运行操作 。
（4）批控器进入运行状态 ， 开泵DO信号输出给PLC ， PLC接收到鹤位1的泵启动信号 ， 根据鹤位1的订单信息中储罐编码 ， 启动相应的泵 。
（5）异常状态下的物料泵的防误启动措施若PLC仅从批控器中获取储罐编码 ， 或仅从业务软件获取业务物料编码 ， 则可能出现通讯异常 ， 导致PLC中储罐编码与订单中的储罐编码不一致 ， 会存在物料误启动问题 。 针对此问题 ， 可采取以下措施：
①系统增加储罐编码判断 ， 在PLC控制器中比较业务软件发送的储罐编码同读取批控器中的储罐编码比较 ， 比较一致后才可启动；
②为防止上一订单信息中的储罐编码影响当前订单控制结果 ， 批控器在完成装车结束后 ， 对储罐编码进行复位 。
③PLC控制器中存储的信息 ， 增加有鹤位与储罐的绑定 ， 防止业务软件下发的订单信息中储罐编码有误 。 结束语
该系统投入生产两年来 ， 运行稳定、可靠 ， 人机界面友好 。 系统通过自动化订单策略 ， 减少了人工参与 ， 避免了不必要的人为影响 。 在减轻企业人力资源的投入同时 ， 大大提高了业务工作效率 ， 也使企业的安全生产得到更高的保障 ， 经济效益得到提升 。
作者简介：
钟彩浚（1985-） ， 男 ， 江西上饶人 ， 现任浙江中控自动化仪表公司装车产品经理 ， 从事液体装卸车行业10年 ， 致力研究推广定量控制产品与控制系统解决方案及应用 。
摘自《自动化博览》2020年7月刊
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