山東濱化集團(tuán)發(fā)貨場(chǎng)承擔(dān)著濱化集團(tuán)的成品油發(fā)貨任務(wù)，日發(fā)貨量在20000t左右。由于鶴位較少且為手動(dòng)發(fā)貨，導(dǎo)致整個(gè)發(fā)貨系統(tǒng)效率低，經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品積壓現(xiàn)象。
新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的成品油自動(dòng)發(fā)貨系統(tǒng)不采用現(xiàn)成產(chǎn)品發(fā)油控制裝置或系統(tǒng)，而采用工程化的技術(shù)路線，從系統(tǒng)方案，功能、硬件、施工設(shè)計(jì)，軟件開(kāi)發(fā)、安裝調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)可以和整個(gè)付油系統(tǒng)的土建、工藝的設(shè)計(jì)和施工安裝緊密地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)有自己特點(diǎn)的個(gè)性化完美的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
一 濱化集團(tuán)油品發(fā)貨現(xiàn)狀
濱化集團(tuán)發(fā)貨場(chǎng)由于手動(dòng)人工負(fù)責(zé)成品油的發(fā)貨，導(dǎo)致效率低下，費(fèi)力費(fèi)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)汽車擁擠混亂現(xiàn)象，難以管理。
1. 人工裝車程序
空車至門口，在操作室進(jìn)行業(yè)務(wù)確認(rèn)，接著，空車過(guò)磅，操作員開(kāi)具聯(lián)絡(luò)單，開(kāi)至指定車位，放下鶴管接好靜電接地，發(fā)貨員啟動(dòng)電機(jī)，開(kāi)始發(fā)貨，發(fā)貨員隨時(shí)讀取流量計(jì)的數(shù)值，當(dāng)快發(fā)完時(shí)，手動(dòng)關(guān)閉切斷球閥，停止發(fā)貨，貨車過(guò)磅。當(dāng)貨物數(shù)量與提貨單的數(shù)量不吻合時(shí)，須重新發(fā)貨補(bǔ)油。
2. 油品發(fā)貨存在問(wèn)題
人工發(fā)貨裝車需要大量人力；手動(dòng)控制閥門易出現(xiàn)油品溢出
二 自動(dòng)裝車系統(tǒng)改造的目標(biāo)
1. 本技術(shù)方案的改造目標(biāo)
結(jié)合現(xiàn)有的工藝條件，配合工藝改造，采用先進(jìn)、科學(xué)、適用的自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(包括作業(yè)流程)，將濱化集團(tuán)發(fā)貨場(chǎng)建設(shè)成為具有當(dāng)前先進(jìn)水平的現(xiàn)代化油站，顯著提高付油作業(yè)效率和服務(wù)質(zhì)量，展現(xiàn)良好的行業(yè)形象，并具有示范和推廣價(jià)值。
2. 設(shè)計(jì)規(guī)模
濱化集團(tuán)貨場(chǎng)承擔(dān)著年吞吐量200萬(wàn)噸成品油的發(fā)送任務(wù)，根據(jù)各種油品的數(shù)量和2003年的發(fā)油情況，新建貨場(chǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)模定為250萬(wàn)噸?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模按16個(gè)鶴位的容量進(jìn)行配置，并適當(dāng)考慮部分備件。
三 工藝簡(jiǎn)介及方案選擇
1. 發(fā)貨工藝簡(jiǎn)介
主油管線：采用8條150mm主管線。付油車位：車位采用100mm管線，100m3/h的流量。
2. 改造方案
方案一：以容積式流量計(jì)為計(jì)量發(fā)貨依據(jù)，以定量裝車控制儀為控制核心，控制電液閥的開(kāi)關(guān)來(lái)達(dá)到自動(dòng)發(fā)油的目的，最后以地磅的檢斤數(shù)作為結(jié)算依據(jù)。成品油發(fā)貨使用這種流量計(jì)對(duì)油品的溫度、密度要求平穩(wěn)，不允許有較大的浮動(dòng)。溫度、密度變化很小時(shí)，發(fā)貨相當(dāng)準(zhǔn)確。
方案二：以質(zhì)量流量計(jì)為計(jì)量發(fā)貨依據(jù)，以PLC為控制核心，控制電液閥的開(kāi)關(guān)來(lái)達(dá)到自動(dòng)發(fā)油的目的，最后以質(zhì)量流量計(jì)的數(shù)據(jù)作為結(jié)算依據(jù)。
3. 方案比較
裝車流量計(jì)是裝車定量控制的依據(jù)，一般有較高的精確度要求。高精確度流量計(jì)常用質(zhì)量流量計(jì)或高精度體積流量計(jì)。前者價(jià)格高，但計(jì)量精確度高、使用可靠方便；后者價(jià)格便宜，但計(jì)量精確度不如前者高、使用不如前者可靠方便。流量計(jì)的選擇與裝車計(jì)量方案有關(guān)。如果裝車站采用一臺(tái)電子汽車衡作為銷售計(jì)量設(shè)備，那么，流量計(jì)僅作為裝車定量控制的依據(jù)，可以采用價(jià)格較低的、精確度一般的體積流量計(jì)。如果裝車站采用流量計(jì)作為銷售計(jì)量設(shè)備，那么每個(gè)鶴位都必須使用精確度高于±0.2％以上的質(zhì)量流量計(jì)。但我公司現(xiàn)在的產(chǎn)品封罐時(shí)間短數(shù)量少，并且有些產(chǎn)品是邊生產(chǎn)邊發(fā)貨銷售(如輕蠟油)，這樣由于油品自身密度變化太大，而不是相對(duì)的穩(wěn)定，所以會(huì)直接影響發(fā)貨的正常運(yùn)行，因密度忽大忽小，發(fā)貨數(shù)量時(shí)多時(shí)少。給自動(dòng)發(fā)貨系統(tǒng)帶來(lái)不安全因素和精確度降低。
鑒于以上情況和我公司生產(chǎn)發(fā)貨實(shí)際情況，建議對(duì)成品油自動(dòng)發(fā)貨裝置選用質(zhì)量流量計(jì)。
定量裝車控制儀，這是裝車自動(dòng)化的基本核心控制儀表，因而是選型的關(guān)鍵。對(duì)定量裝車控制儀的基本要求是：控制功能要齊全，可進(jìn)行功能組態(tài)。符合裝車現(xiàn)場(chǎng)防爆要求。要有優(yōu)良的通信接口，可現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，也可聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程操作?？煽啃?、可維護(hù)性好(從大量使用業(yè)績(jī)考核)具備現(xiàn)場(chǎng)緊急控制功能，一旦現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生事故，緊急切斷裝車管線，盡量減少經(jīng)濟(jì)損失。由于定量控制儀專用性較強(qiáng)，可擴(kuò)展性一般，軟件功能的升級(jí)性能不好。而PLC的功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)，產(chǎn)品通用性強(qiáng)，完全能代替定量控制儀，建議選用PLC。
四 選用方案簡(jiǎn)介
1. PLC簡(jiǎn)介
S7-300是模塊化的中小型PLC系統(tǒng)，各種模塊之間可進(jìn)行組合。它主要由中央處理器CPU，信號(hào)模塊SM，通信處理器CP，功能模塊FM，負(fù)載電源模塊PS，接口模塊IM組成，能滿足中等性能的要求。模塊化，無(wú)排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于用戶掌握的特點(diǎn)使得S7-300成為各種中等性能要求控制任務(wù)既方便又經(jīng)濟(jì)的解決方案。當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)可自由擴(kuò)展。
a. 功能
S7-300的大量功能支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)、維護(hù)，它主要有高速的指令處理、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、方便用戶的參數(shù)賦值、人機(jī)界面、診斷功能、口令保護(hù)等功能。
b. 通信
S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，可以用來(lái)連接AS-i接口，Profibus和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)，方便用戶的數(shù)據(jù)交換。
2. 發(fā)貨控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
罐區(qū)油罐的油品通過(guò)5條母管輸送到發(fā)油臺(tái)，各裝車口采用一管一泵一鶴位結(jié)構(gòu)，油泵的出口連接一段金屬軟管，主要目的是為了防止正常發(fā)油期間管線的振動(dòng)影響流量計(jì)的精確度。金屬軟管后連接恒流閥，以穩(wěn)定開(kāi)、停油泵期間的流量，其后依次安裝質(zhì)量流量計(jì)、電液閥、鶴管。通過(guò)流量計(jì)的讀數(shù)控制電液閥的開(kāi)關(guān)，以達(dá)到精確發(fā)貨的目的。
3. 自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能
發(fā)油自動(dòng)控制系統(tǒng)由業(yè)務(wù)工作站、監(jiān)控工作站、定量控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表、設(shè)備組成。
a. 工作站
業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)由接入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和UPS電源組成，設(shè)在油庫(kù)大門口的業(yè)務(wù)室或預(yù)約室內(nèi)。
功能：完成領(lǐng)油預(yù)約；車輛自動(dòng)調(diào)度、車位自動(dòng)分配；完成用戶指標(biāo)管理，包括注冊(cè)開(kāi)戶、各種查詢、信息修改；完成發(fā)油結(jié)算、自動(dòng)制表功能；協(xié)調(diào)管理整個(gè)系統(tǒng)，完成
b. 監(jiān)控工作站
上位監(jiān)控系統(tǒng)由接入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和UPS電源組成，設(shè)在發(fā)油控制室內(nèi)。
功能：發(fā)油通道的管理和控制，如通道的開(kāi)關(guān)、屏蔽、發(fā)油繼續(xù)或暫停等；監(jiān)控發(fā)油站臺(tái)工況，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)；多畫面切換監(jiān)控功能。系統(tǒng)功能組態(tài)(參數(shù)設(shè)置)功能：如通道油品定義、標(biāo)密設(shè)定等；工作狀態(tài)設(shè)置功能：如鶴位的泵輸／自流選擇；彈出式報(bào)警窗口，所有故障點(diǎn)的監(jiān)測(cè)報(bào)警顯示，報(bào)警聲提示；設(shè)備調(diào)校平臺(tái)，用于設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)和參數(shù)測(cè)試；下位控制系統(tǒng)操作運(yùn)行記錄，歷史故障輯錄通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息共享。
c. 定量控制系統(tǒng)
發(fā)油控制系統(tǒng)由控制柜、現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)備組成。采用以西門子PCS7系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心。
系統(tǒng)控制柜：1面；變頻調(diào)速柜：5面。
功能：鶴管發(fā)油自動(dòng)定量控制；油每200L自動(dòng)暫停／啟動(dòng)功能；啟停與閥的開(kāi)關(guān)的智能化控制：如實(shí)現(xiàn)電液閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)、泵-閥的時(shí)序控制；現(xiàn)場(chǎng)發(fā)油的人工干預(yù)；現(xiàn)場(chǎng)的操作提示和實(shí)時(shí)流量顯示；實(shí)現(xiàn)靜電接地的信號(hào)聯(lián)鎖不可忽視鶴管在位聯(lián)鎖保護(hù)：控制系統(tǒng)確保在鶴管大于一定傾角時(shí)拒絕發(fā)油，以防誤發(fā)油； 控制系統(tǒng)對(duì)通道的人工干預(yù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障的指示；實(shí)現(xiàn)離線自動(dòng)定量發(fā)油：在上位監(jiān)控工作站和業(yè)務(wù)工作站故障的情況下，或者在緊急情況下，以控制柜為核心的發(fā)油控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)需預(yù)約的離線自動(dòng)定量發(fā)油。
d. 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備
現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)設(shè)備有：電液閥、質(zhì)量流量計(jì)，操作終端、懸掛式大屏幕顯示器(可選)、鶴管在位開(kāi)關(guān)、靜電接地、緊停按鈕。
(1)用電液閥作為鶴管付油控制開(kāi)關(guān)閥門。
(2)用質(zhì)量流量計(jì)(0.2級(jí))作為汽車發(fā)油流量計(jì)。
(3)汽車付油現(xiàn)場(chǎng)使用LCD獻(xiàn)出操作終端，用于完成用戶身份識(shí)別、定量輸入、流量顯示、啟停操作、狀態(tài)指示并帶有操作回音功能。
(4)每個(gè)車位設(shè)雙面LCD大屏幕顯示器，為用戶提供直觀的付油過(guò)程數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)。
(5)每個(gè)車位安裝接地一體化檢測(cè)裝置，作為發(fā)油靜電接地安全保護(hù)聯(lián)鎖信號(hào)。
(6)每個(gè)鶴管安裝鶴管防溢油傳感器，作為油槽車液位安全保護(hù)聯(lián)鎖信號(hào)。
(7)每個(gè)付油平臺(tái)安裝一只緊停按鈕開(kāi)關(guān)，作為危險(xiǎn)情況時(shí)實(shí)施緊停操作手段。
(8)每條主管線設(shè)溫度變送器檢測(cè)油品溫度。
(9)每個(gè)鶴管安裝鶴管在位開(kāi)關(guān)，作為發(fā)油聯(lián)鎖保護(hù)信號(hào)。
e. 軟件環(huán)境
(1)開(kāi)發(fā)工具
西門子PLC step7編程組態(tài)軟件和西門子WinCC系統(tǒng)軟件
(2)運(yùn)行環(huán)境
監(jiān)控工作站：Win2000 Professional；
業(yè)務(wù)工作站：Win2000 Server
(3)軟件功能
報(bào)表查詢管理功能，該軟件的功能能滿足用戶提出的要求，能對(duì)發(fā)油的數(shù)據(jù)管理、查詢、制表。能在網(wǎng)絡(luò)的客戶端運(yùn)行，訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)油情況以及現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，鶴位的狀態(tài)，發(fā)油歷史數(shù)據(jù)信息、匯總等功能。這就實(shí)現(xiàn)了辦公室領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的一個(gè)監(jiān)視、實(shí)時(shí)管理。
4. 幾個(gè)控制功能
a. 流速控制
對(duì)于鶴管和加油槍要求保持一定的流量(流速)范圍，以保證加油作業(yè)的安全和效率。由于下列情況可能造成發(fā)油流量的變化：(1)大罐液位的高低不同；(2)管線長(zhǎng)短不同；(3)同種油品同時(shí)發(fā)油車位多少不同；(4)使用鶴管和加油槍不同。采用變頻調(diào)速器和流量計(jì)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)。根據(jù)流量計(jì)的流速信號(hào)調(diào)節(jié)管道泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)發(fā)油流速。
b. 精確定量控制
使用變頻器和電液閥配合，可在發(fā)油結(jié)束前的定量關(guān)閉過(guò)程中提前關(guān)閉電液閥，同時(shí)降低管道泵的轉(zhuǎn)速以減小流量。當(dāng)達(dá)到定量數(shù)量(有一微小的提前量)時(shí)快速關(guān)斷電液閥并停泵，實(shí)現(xiàn)1～2L的定量控制。
c. 車位自動(dòng)分配
領(lǐng)油用戶在業(yè)務(wù)工作站進(jìn)行預(yù)約。油庫(kù)工作人員依次將前來(lái)領(lǐng)油用戶的預(yù)約信息輸入業(yè)務(wù)工作站。當(dāng)一個(gè)用戶的預(yù)約被接受時(shí)，打印機(jī)自動(dòng)為該用戶打印預(yù)約單。該用戶持預(yù)約單將油槽車駛?cè)敫队蛥^(qū)制定車位排隊(duì)等待。
五 結(jié)論
由山東濱化集團(tuán)設(shè)計(jì)院獨(dú)立設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基于PLC和組態(tài)軟件的自動(dòng)發(fā)貨控制系統(tǒng)，充分利用了PLC抗干擾能力強(qiáng)，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，又利用了組態(tài)軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)的能力，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)容易等特點(diǎn)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功運(yùn)行3年，到目前已累計(jì)發(fā)送600多萬(wàn)噸成品油，效果良好，對(duì)自動(dòng)發(fā)貨控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率乃至整個(gè)油品發(fā)貨裝置具有重要意義，同時(shí)極大提高了自動(dòng)化水平，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
建議有志于進(jìn)
（轉(zhuǎn)載）
