孔祥宇

青島石化檢修安裝工程有限責(zé)任公司

石油化工罐區(qū)自動(dòng)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)

孔祥宇

青島石化檢修安裝工程有限責(zé)任公司

近年來(lái)國(guó)內(nèi)新建的石油化工廠儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)的自動(dòng)化水平已經(jīng)不僅局限于采用儀表測(cè)量加分散型控制系統(tǒng)（DCS），有些廠家還配有罐區(qū)生產(chǎn)管理系統(tǒng)。將罐區(qū)的自動(dòng)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)與工廠信息管理系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，卓有成效地提高了儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的整體自動(dòng)化水平和管理水平，實(shí)現(xiàn)了控制和管理的系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)共享、功能集成。這是新建工廠儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行和管理模式，也是老廠改造的方向。因此，研究石油化工罐區(qū)自動(dòng)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)具有重要意義。

石油化工；罐區(qū)；自動(dòng)控制系統(tǒng)；生產(chǎn)管理系統(tǒng)

本文介紹了石油化工儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能，從工程設(shè)計(jì)角度討論了罐區(qū)特有的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法，庫(kù)存量統(tǒng)計(jì)和信息管理是罐區(qū)特有的內(nèi)容，從工程設(shè)計(jì)上考慮，罐區(qū)應(yīng)配備相應(yīng)的自動(dòng)化儀表和儲(chǔ)罐數(shù)據(jù)管理設(shè)備以實(shí)現(xiàn)罐容計(jì)算，提高罐區(qū)的控制和管理水平。

1 石油化工罐區(qū)自動(dòng)控制系統(tǒng)

1.1 自動(dòng)裝車(chē)控制系統(tǒng)

在裝車(chē)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，從最簡(jiǎn)本人工計(jì)量操作、到集中控制操作、到今天比較成熟的分布式裝車(chē)控制儀。在裝車(chē)方式方法上都有很大的差異。無(wú)論從操作方式或是現(xiàn)場(chǎng)安全，分布式裝車(chē)控制儀都有不可替代的特性。利用進(jìn)行集中式裝車(chē)控制，主要有以下缺點(diǎn)：比較陳舊的裝車(chē)技術(shù)。集中式控制導(dǎo)致卑個(gè)裝車(chē)鶴位的被動(dòng)性，不利于現(xiàn)場(chǎng)操作；由于的控制特性，從技術(shù)實(shí)施到現(xiàn)場(chǎng)裝車(chē)安全受到的很大的制約。分布式定量裝車(chē)控制系統(tǒng)適用于大部分定量裝車(chē)的場(chǎng)合，在每個(gè)鶴位都設(shè)置一臺(tái)防爆的定量裝車(chē)儀，執(zhí)行該?dān)Q位的定量裝車(chē)控制任務(wù)。在裝車(chē)場(chǎng)門(mén)口業(yè)務(wù)室設(shè)置裝車(chē)監(jiān)控操作站(以下簡(jiǎn)稱：監(jiān)控站)和裝車(chē)銷(xiāo)售業(yè)務(wù)管理站(以下簡(jiǎn)稱：業(yè)務(wù)站)，操作站與各現(xiàn)場(chǎng)控制儀之間鋪設(shè)一條雙絞線通信電纜，通過(guò)實(shí)現(xiàn)與各現(xiàn)場(chǎng)控制儀之間的通信。每個(gè)鶴位的定量裝車(chē)儀對(duì)該?dān)Q管的裝車(chē)流量進(jìn)行計(jì)量、對(duì)裝車(chē)防溢開(kāi)關(guān)、防靜電接地開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并安全連鎖，對(duì)閥門(mén)進(jìn)行程序控制，在發(fā)油作業(yè)中，執(zhí)行定量裝車(chē)過(guò)程的程序控制。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

雖然控制系統(tǒng)中的輸入與輸出節(jié)點(diǎn)有著許多不同的類(lèi)型，而在實(shí)際應(yīng)用中較常用的是具有24VDC的2線、3線的各類(lèi)傳感器或不同機(jī)械觸點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)有防水、防塵等特性，防護(hù)等級(jí)為IP67，能夠直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)。還有一種節(jié)點(diǎn)是端子式的，安裝于DIN導(dǎo)軌上的獨(dú)立輸入/輸出端子塊，使用一個(gè)總線耦合器連接，該總線耦合器作為連接總線的網(wǎng)關(guān)。這種類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)其防護(hù)等級(jí)為IP20，其結(jié)構(gòu)是采用開(kāi)放式的。端子式輸入與輸出系統(tǒng)包含多種模擬量與開(kāi)關(guān)量模塊，以及高速計(jì)、串行通訊數(shù)與監(jiān)控模塊。端子式輸入與輸出系統(tǒng)可以相結(jié)合使用也可以獨(dú)立使用，在節(jié)點(diǎn)地址處使用一個(gè)輔助電源，用于驅(qū)動(dòng)電磁閥等電器設(shè)備。大部分總線節(jié)點(diǎn)都可以在電器設(shè)備短路時(shí)得出診斷信息并報(bào)告給主控器，這樣即使發(fā)生設(shè)備短路也不會(huì)影響整個(gè)通訊系統(tǒng)。普通的傳感器等現(xiàn)場(chǎng)裝置均可以通過(guò)輸入與輸出模塊連接到整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，同樣也可以通過(guò)單獨(dú)的裝入總線通訊接口，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的連接。比較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比，其一次性安裝費(fèi)用及綜合成本可減少40%。由于導(dǎo)線數(shù)量與連接附件等大幅度的減少，同時(shí)使原來(lái)的數(shù)百根，甚至上千根控制電纜減少到只有一根的現(xiàn)場(chǎng)總線電纜，從而大幅度的減少接線端子等附件。所以大幅度地減少了設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的費(fèi)用，同時(shí)維護(hù)與改造的停工時(shí)間也減少了60%。原來(lái)繁瑣的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單而易行；快速的標(biāo)準(zhǔn)接插件、簡(jiǎn)便的安裝，減少了大量的人力、物力的投入；強(qiáng)大的故障診斷功能，大幅減少了系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)的工作量。

1.3 裝卸一體化控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用了現(xiàn)場(chǎng)總線和系統(tǒng)總線兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線層由裝車(chē)計(jì)量控制器、卸車(chē)計(jì)量控制器和串口服務(wù)器組成。上位機(jī)通過(guò)串口服務(wù)器對(duì)掛在現(xiàn)場(chǎng)總線上的設(shè)備進(jìn)行管理、控制和數(shù)據(jù)采集?？偩€上的裝車(chē)計(jì)量控制器實(shí)現(xiàn)定量裝車(chē)功能及相關(guān)的控制，卸車(chē)計(jì)量控制器完成卸車(chē)的全過(guò)程自動(dòng)控制和計(jì)量。系統(tǒng)總線層組成了包括上位機(jī)系統(tǒng)、開(kāi)票系統(tǒng)和串口服務(wù)器共同組成的局域網(wǎng)，還可以和遠(yuǎn)程ERP系統(tǒng)通訊。裝卸車(chē)系統(tǒng)的設(shè)備選用應(yīng)力求統(tǒng)一，即由一個(gè)供貨商成套提供，并進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，這樣可以從整體上控制系統(tǒng)的精度，避免多個(gè)不同廠家設(shè)備之間的配合問(wèn)題導(dǎo)致的誤差擴(kuò)大；同時(shí)成套提供的系統(tǒng)會(huì)有更高的可靠性和穩(wěn)定性，售后服務(wù)也會(huì)比較全面到位。

2 石油化工罐區(qū)生產(chǎn)管理系統(tǒng)

PHD系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)和信息展示三部分構(gòu)成。PHD能夠不間斷釆集所有重要數(shù)據(jù)，可以保護(hù)數(shù)據(jù)安全、阻止未經(jīng)授權(quán)的侵入，進(jìn)而可以幫助企業(yè)滿足規(guī)則的要求。最下層是數(shù)據(jù)釆集層。PHD系統(tǒng)通過(guò)專門(mén)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)接口RDI不但可以采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以釆集實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)(的化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，以及來(lái)自其他應(yīng)用系統(tǒng)的非連續(xù)數(shù)據(jù)。中間層是數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)層。PHD是一個(gè)一體化的數(shù)據(jù)平臺(tái)，不僅可以管理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可以管理事件類(lèi)數(shù)據(jù)、事務(wù)性數(shù)據(jù)和應(yīng)用類(lèi)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)分別存放在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些數(shù)據(jù)庫(kù)支持不同的應(yīng)用。其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存放測(cè)量值等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；事件數(shù)據(jù)庫(kù)存放過(guò)程報(bào)警等事件；事務(wù)性數(shù)據(jù)庫(kù)存放的化驗(yàn)分析結(jié)果等事務(wù)性數(shù)據(jù)；應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)則基于數(shù)據(jù)庫(kù)上的各種管理應(yīng)用的運(yùn)行結(jié)果，在本系統(tǒng)中暫時(shí)沒(méi)有此項(xiàng)應(yīng)用，那將是下一階段的工作。最上層是信息展示部分。將來(lái)在PHD平臺(tái)上可以通過(guò)WEB瀏覽器瀏覽信息，可以通過(guò)看各種數(shù)據(jù)報(bào)表，還可看到功能強(qiáng)大的趨勢(shì)分析功能。

總結(jié)

罐區(qū)工程設(shè)計(jì)之初就應(yīng)明確定位儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和罐區(qū)需要的自動(dòng)控制水平和生產(chǎn)管理水平，整體規(guī)劃、合理構(gòu)建儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)的自動(dòng)控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置。了解罐區(qū)生產(chǎn)操作的特點(diǎn)和需求，了解罐區(qū)自動(dòng)化和管理系統(tǒng)各軟件包的用途和功能，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)選用。合理的工程設(shè)計(jì)才是提高儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)自動(dòng)控制水平和生產(chǎn)管理水平的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[1] 張超. 基于地理信息的石化罐區(qū)事故模擬及隱患管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D].中國(guó)石油大學(xué)(華東),2014.

[2] 蘇春園. 罐區(qū)自動(dòng)裝卸一體化控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(15):53-54.