李瑋，梁立明

(中國(guó)石油慶陽(yáng)石化公司，甘肅 慶陽(yáng) 745000)

庫(kù)區(qū)自動(dòng)裝車系統(tǒng)的應(yīng)用

李瑋，梁立明

(中國(guó)石油慶陽(yáng)石化公司，甘肅 慶陽(yáng) 745000)

詳細(xì)介紹了業(yè)務(wù)站自動(dòng)裝車控制系統(tǒng)中提貨管理系統(tǒng)、汽車裝卸控制軟件系統(tǒng)、批量控制器系統(tǒng)、計(jì)量監(jiān)控軟件系統(tǒng)、地重衡稱重管理系統(tǒng)、PLC控制站等系統(tǒng)功能。系統(tǒng)控制閥選用電液數(shù)控閥和V型球閥，能同時(shí)滿足精確調(diào)節(jié)與嚴(yán)格關(guān)斷的要求，達(dá)到了控制計(jì)量精度準(zhǔn)確度的目的。自動(dòng)裝車系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低、操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)應(yīng)用創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

自動(dòng)裝車系統(tǒng) 控制閥 汽車裝卸 地重衡

庫(kù)區(qū)石油產(chǎn)品裝車，通常由裝車人員參考流量通過(guò)人工開(kāi)關(guān)閥門來(lái)粗略控制每輛車的裝車量，然后采用地磅稱重的方式進(jìn)行最終結(jié)算，該裝車方式不僅存在較多計(jì)量偏差，而且還會(huì)產(chǎn)生重大的安全隱患甚至引發(fā)經(jīng)濟(jì)犯罪。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和儀表自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)裝車系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)的人工裝車方式，實(shí)現(xiàn)了油品裝車和貿(mào)易結(jié)算的自動(dòng)控制，不僅減少了裝車過(guò)程中的誤差，還將各種安全風(fēng)險(xiǎn)降到了最低。

1 自動(dòng)裝車系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自動(dòng)裝車系統(tǒng)核心控制包括現(xiàn)場(chǎng)批量控制器、監(jiān)控部分、操作站和管理站三部分。

1) 現(xiàn)場(chǎng)部分主要采用嵌入式一體化技術(shù)的批量控制器，分為I/O端口驅(qū)動(dòng)、CPU內(nèi)核控制及儲(chǔ)存、液晶驅(qū)動(dòng)及顯示、通信接口、IC卡等。包括2個(gè)通信端口，一端口針對(duì)滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及其系統(tǒng)兼容需求，為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU總線；另一端口針對(duì)管理等數(shù)據(jù)需求，為主從輪詢的通信規(guī)約。

2) 監(jiān)控部分采用PLC+IFIX組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)基于OPC技術(shù)集成，人機(jī)界面采用標(biāo)準(zhǔn)的流程圖及數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖實(shí)現(xiàn)。

3) 操作站和管理站的信息化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)涉及.NET, DelPhi, C++；設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括界面層、中間業(yè)務(wù)邏輯層及數(shù)據(jù)層。界面層為兩種結(jié)構(gòu)： C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)；中間業(yè)務(wù)邏輯層主要采用Web Service和OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)層分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與關(guān)系數(shù)據(jù)兩類，其中關(guān)系數(shù)據(jù)采用SQL Server2005部署。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)專用中間件實(shí)現(xiàn)裝車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與中石油ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互與業(yè)務(wù)處理。通過(guò)優(yōu)化SQL及其數(shù)據(jù)庫(kù)性能，解決了決策數(shù)據(jù)存在的時(shí)間問(wèn)題。

2 自動(dòng)裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

某煉油廠油品庫(kù)區(qū)共有33個(gè)自動(dòng)裝車鶴位，其中汽油8個(gè)、柴油9個(gè)、苯1個(gè)、油漿1個(gè)、液化氣6個(gè)、丙烷3個(gè)、航煤3個(gè)、溶劑油2個(gè)。

自動(dòng)裝車控制系統(tǒng)由批量控制器、質(zhì)量流量計(jì)、數(shù)字式控制閥、防靜電溢流開(kāi)關(guān)等組成。質(zhì)量流量計(jì)為主要測(cè)量設(shè)備，批量控制器為下位機(jī)，上位機(jī)為操作站及管理機(jī)(人機(jī)界面)。批量控制器依據(jù)上位機(jī)下發(fā)的提貨數(shù)量指令以及質(zhì)量流量計(jì)的瞬時(shí)流量、累積流量等數(shù)據(jù)控制數(shù)字式控制閥的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝車。批量控制器通過(guò)Modbus通信方式實(shí)時(shí)將流量和控制信息上傳到管理站，最終實(shí)現(xiàn)過(guò)程的歷史趨勢(shì)、報(bào)警、報(bào)表等功能。1臺(tái)管理站能管理多臺(tái)批量控制器定量裝車，操作站通過(guò)局域網(wǎng)與開(kāi)票系統(tǒng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3 自動(dòng)裝車系統(tǒng)組成

1) 業(yè)務(wù)站提貨管理系統(tǒng)。與ERP系統(tǒng)信息有交互接口，實(shí)現(xiàn)訂單管理、開(kāi)單管理、審核管理、發(fā)貨管理、系統(tǒng)管理、單據(jù)及報(bào)表、IC卡管理、制IC卡、權(quán)限處理等功能，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)的Web Service Server接口。

2) 汽車裝卸控制軟件系統(tǒng)。完成IC卡讀寫、系統(tǒng)設(shè)置、發(fā)油管理、單據(jù)及報(bào)表、數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)交互及權(quán)限處理等功能。

3) 批量控制器系統(tǒng)。完成IC卡讀寫、單/批量控制發(fā)油，支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus總線及雙Modbus總線冗余功能。

4) 計(jì)量監(jiān)控軟件系統(tǒng)。采用IFIX軟件組態(tài)，具有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)流程畫面、實(shí)時(shí)/歷史曲線顯示數(shù)據(jù)，提供OPC標(biāo)準(zhǔn)接口，軟件具有與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互功能。

5) 地重衡稱重管理系統(tǒng)。系統(tǒng)主要完成IC卡管理、磅數(shù)據(jù)采集、稱重?cái)?shù)據(jù)管理、單據(jù)及報(bào)表、數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)交互及權(quán)限處理等，具有離線功能。

6) PLC控制站。采集和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，該單元裝車以外的工藝控制及顯示信號(hào)設(shè)PLC集中顯示和控制。在進(jìn)入裝車鶴位前，各品種裝車總線上設(shè)有遠(yuǎn)程操作的電動(dòng)球閥，閥門開(kāi)、關(guān)等狀態(tài)信號(hào)需要回訊至PLC 控制系統(tǒng)中。

4 自動(dòng)裝車系統(tǒng)功能

4.1 定量裝車控制

為保證定量裝車系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)和嚴(yán)格關(guān)斷，根據(jù)批量控制器的邏輯控制關(guān)系，該系統(tǒng)選用電液數(shù)控多段閥，定量裝車控制過(guò)程分為三個(gè)階段： 開(kāi)啟階段、恒流發(fā)油階段、結(jié)束階段，不同階段采用不同的控制策略。

1) 開(kāi)啟階段。分三個(gè)過(guò)程，且間隔時(shí)間均可調(diào)。

a) 啟動(dòng)過(guò)程，數(shù)控閥開(kāi)度逐漸打開(kāi)，發(fā)油流量達(dá)到預(yù)置的“小開(kāi)度穩(wěn)流值” (預(yù)置穩(wěn)流值的10%左右)，時(shí)間一般設(shè)置為5 s。

b) 開(kāi)啟穩(wěn)流過(guò)程，在此時(shí)段數(shù)控閥開(kāi)度只進(jìn)行微調(diào)，時(shí)間一般設(shè)置為3 s。

c) 開(kāi)啟上升過(guò)程，數(shù)控閥開(kāi)度快速上升，直到發(fā)油流量達(dá)到預(yù)置的“穩(wěn)流值”，其后保持閥開(kāi)度(10%)基本不變，時(shí)間一般設(shè)置為5 s。

2) 恒流發(fā)油階段。該階段就是按照最大安全流量進(jìn)行發(fā)油，在此時(shí)段數(shù)控閥開(kāi)度只進(jìn)行微調(diào)，微調(diào)的范圍通過(guò)預(yù)置“恒流允許偏離值”來(lái)控制，直到實(shí)發(fā)剩余量達(dá)到預(yù)置的“結(jié)束提前量”。

3) 結(jié)束階段。分三個(gè)過(guò)程，且間隔時(shí)間均可調(diào)。

a) 關(guān)閉下降過(guò)程，數(shù)控閥開(kāi)度逐漸關(guān)閉，直到發(fā)油流量達(dá)到預(yù)置的“小開(kāi)度穩(wěn)流值”，時(shí)間一般設(shè)置為5 s。

b) 關(guān)閉穩(wěn)流過(guò)程，在此時(shí)段數(shù)控閥開(kāi)度只進(jìn)行微調(diào)，時(shí)間一般設(shè)置為3 s。

c) 結(jié)束過(guò)程，數(shù)控閥開(kāi)度從“關(guān)閉穩(wěn)流開(kāi)度” 快速下降，直到數(shù)控閥全關(guān)，發(fā)油流量為零，時(shí)間一般設(shè)置為5 s。

4.2 計(jì)量結(jié)算

質(zhì)量流量計(jì)具有流量檢測(cè)和流量累積功能，但不具備結(jié)算功能。批量控制器可以進(jìn)行流量積算(脈沖輸入)，但由于不是計(jì)量器具，其脈沖累積值只能用于定量控制而不能用于計(jì)量結(jié)算。

該系統(tǒng)批量控制器具備與質(zhì)量流量計(jì)數(shù)字通信的功能，實(shí)時(shí)采集流量計(jì)庫(kù)存累積數(shù)(此數(shù)不可復(fù)位)，發(fā)油前流量計(jì)累積數(shù)(簡(jiǎn)稱前數(shù))傳送并保存到批量控制器，發(fā)油結(jié)束后流量計(jì)累積數(shù)(簡(jiǎn)稱后數(shù))再次保存到批量控制器，后數(shù)和前數(shù)相減得到進(jìn)行計(jì)量結(jié)算的實(shí)發(fā)量，在其數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生任何附加誤差。

一次發(fā)油作業(yè)結(jié)束后，在流量計(jì)中只保存并顯示當(dāng)前累積數(shù)，而在批量控制器中保存并可查詢顯示完整的計(jì)量數(shù)據(jù)記錄： 提單號(hào)、前數(shù)、開(kāi)始時(shí)間、后數(shù)、結(jié)束時(shí)間、應(yīng)發(fā)量、實(shí)發(fā)量。這些記錄數(shù)據(jù)同時(shí)上傳到發(fā)油操作站完成計(jì)量結(jié)算。依據(jù)詢價(jià)書的要求和該公司產(chǎn)品的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用兩種計(jì)量結(jié)算模式：

1) A方式。采用質(zhì)量流量計(jì)直接結(jié)算(柴油、汽油、苯、油漿裝車、航煤、溶劑油共24個(gè)鶴位)。

2) B方式。采用地重衡稱重結(jié)算(液化氣、丙烷、丙烯共9個(gè)鶴位)。

4.3 裝車數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳遞

1) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。質(zhì)量流量計(jì)可以保存當(dāng)前累積數(shù)，批量控制器可以保存1000條以上發(fā)油記錄，并具有斷電保護(hù)功能；所有數(shù)據(jù)同時(shí)保存于操作站數(shù)據(jù)庫(kù)和ERP數(shù)據(jù)庫(kù)(保存時(shí)間可設(shè)置)。

2) 數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)從質(zhì)量流量計(jì)—批控器—操作站—E數(shù)據(jù)RP服務(wù)器傳遞過(guò)程中，以上設(shè)備節(jié)點(diǎn)均有一定的存儲(chǔ)能力，即使出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后各級(jí)設(shè)備自動(dòng)向上級(jí)設(shè)備補(bǔ)齊數(shù)據(jù)。

5 應(yīng)用效果

5.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

與傳統(tǒng)橢圓齒輪流量計(jì)計(jì)量中，發(fā)油量由操作人員手動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥控制，以過(guò)磅作為最終結(jié)算依據(jù)相比，自動(dòng)裝車系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)開(kāi)票、發(fā)油量、發(fā)油鶴位分配及狀態(tài)、報(bào)表生成進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)管理，在發(fā)油、發(fā)氣過(guò)程中減少了中間環(huán)節(jié)和計(jì)量誤差，定量控制準(zhǔn)確，提高銷售速度的同時(shí)降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和出錯(cuò)率，實(shí)現(xiàn)了銷售報(bào)警狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)管理，避免了溢油、可燃?xì)怏w超標(biāo)等造成的安全事故。

5.2 社會(huì)效益分析

該系統(tǒng)選用的質(zhì)量流量計(jì)、電液控制、批量控制器、管理系統(tǒng)軟件計(jì)量精度高，工作性能可靠。具有慢開(kāi)慢關(guān)和可控多段調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)了恒流無(wú)“水擊”。利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)管理功能，提高了銷售效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了中間環(huán)節(jié)。報(bào)警聯(lián)鎖控制系統(tǒng)保障了銷售全過(guò)程安全，降低了風(fēng)險(xiǎn)。裝車控制系統(tǒng)將與工廠網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)時(shí)了解產(chǎn)量和庫(kù)存情況，同時(shí)將銷售數(shù)據(jù)傳送到工廠數(shù)據(jù)庫(kù)供生產(chǎn)決策。裝車控制系統(tǒng)將與工廠門禁系統(tǒng)等聯(lián)動(dòng)，利用安保工作，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，自動(dòng)計(jì)量、發(fā)售、結(jié)算管理，裝車系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互數(shù)據(jù)，在線過(guò)賬。

6 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)裝車系統(tǒng)在該公司的成功應(yīng)用，使整個(gè)銷售系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了儀表自動(dòng)化全面控制，且自動(dòng)裝車系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，故障率低，操作簡(jiǎn)單，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，裝車能力顯著提升，為油品銷售的正常運(yùn)行提供了有力的保障。

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