1 概述

當前，石油化工儲運行業(yè)發(fā)展快速，物料銷售在儲運轉運業(yè)務環(huán)節(jié)中，對于高效性、便捷性、精確性及自動控制率的要求也越來越高。此時，系統(tǒng)的安全控制策略、物料的安全切換策略，以及如何減少人工干預等，成為實現(xiàn)儲運一體化關注的重點。企業(yè)在提升外運能力的同時，解決槽車裝卸過程中的安全問題，是現(xiàn)代化儲運企業(yè)向智慧工廠變革的重要工作之一。

本文介紹了一種基于現(xiàn)場批量控制器，綜合裝車業(yè)務管理軟件，實現(xiàn)多鶴位、多儲罐、多物料泵的自動化控制方案。系統(tǒng)通過多維度業(yè)務信息驗證，自動實現(xiàn)鶴位物料安全對比，采用防誤裝策略自動控制鶴位閥門，同時對儲罐物料泵進行有機聯(lián)動，輔助計算機數(shù)據(jù)化管理，實現(xiàn)一種高效、安全的一體化儲運灌裝控制。

2 整體系統(tǒng)架構

泰地石化集團有限公司嘉興分公司裝卸現(xiàn)場總計34個鶴位，涉及物料20種，大小儲罐42個。現(xiàn)場存在一個鶴位發(fā)多種物料，如1號鶴位含有92號車用汽油、汽油、乙二醇三種；也存在一種物料對應多個儲罐，如汽油含有V2002、V2003、V2004、V3010、V5002，5個儲罐同時也對應5個不同的發(fā)油鶴位。在這種情況下，現(xiàn)場的發(fā)油控制，各物料泵的啟停工作按人工辨識再操作，勞動強度非常大，很容易發(fā)錯油，或導致憋泵等安全問題。

經(jīng)項目改造后，系統(tǒng)將定量裝車與泵控系統(tǒng)進行了一體化聯(lián)動設計。系統(tǒng)整體架構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構架圖

新控制系統(tǒng)主要包括一些數(shù)據(jù)采集設備、控制設備、安全保護設備、現(xiàn)場計量儀表、網(wǎng)絡設備、上位機及相關的業(yè)務管理軟件。

（1）批量控制器：是實現(xiàn)定量裝車的核心設備。其主要功能是對裝車過程進行程序控制和安全聯(lián)鎖控制，就地顯示現(xiàn)場重要設備的工作狀態(tài)等。本案例采用的是中控SQI系列批控器，該批控器支持雙路RS485通訊。

（2）流量計：批量控制器采集流量計脈沖信號或者毫安信號，完成對灌裝量的實時計量。流量精度高低和穩(wěn)定性直接影響整個裝車系統(tǒng)的控制精度。

（3）控制閥門：裝卸車流量控制，接受批量控制器控制。主要是消除裝車過程中的靜電危害，以及防止裝車過程中的“水擊”現(xiàn)象，同時提高裝車的控制精度。控制閥一般選擇氣動兩段式控制球閥、電液閥、調(diào)節(jié)閥。

（4）防靜電控制器：靜電接地夾與大地連接，將槽車上的靜電導入接地網(wǎng)。當接地夾與槽車接觸不良時其觸點信號進入批量控制器，批量控制器將輸出控制信號自動暫停裝車，待故障解除后，重新按批量控制器“啟動”鍵繼續(xù)裝車。

（5）溢流控制器：當槽內(nèi)液位過高時，溢流報警信號進入批控器，批控器輸出控制信號，自動暫停裝車，如為誤報可繼續(xù)灌裝，否則中止裝車。

（6）鶴管：鶴管是由旋轉接頭、剛性管道及相關輔助部件組合而成，是管道系統(tǒng)與槽車之間輸送液體介質(zhì)的專用設備。

（7）泵控控制器：負責泵控控制，油品移動控制等，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：是裝車的動力裝置，其啟、停受泵控控制器控制，或通過人工手動操作。

（9）上位機：部署業(yè)務管理軟件，主要做訂單數(shù)據(jù)管理，裝車過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計，及系統(tǒng)基礎參數(shù)管理等。

3 泵控聯(lián)動設計原理

實現(xiàn)泵控系統(tǒng)聯(lián)動首要的任務，是將現(xiàn)場工藝的鶴位、物料、儲罐、物料泵進行詳細列舉、編碼，并找出其中對應的工藝關系。即，將一個鶴位可能對應多種物料，同一物料對應多個儲罐的關系進行理順。

圖2 泵控數(shù)據(jù)關系原理圖

方案設計首先在Inscan SQS業(yè)務管理軟件中，將物料編碼、鶴位編碼、儲罐編碼等關系進行綁定對應， 編碼思路如表1、表2所示：

表1 確認鶴位與物料關系

表2 確認物料與儲罐關系

其次，在PLC中控制邏輯中，將儲罐編碼與泵號綁定關系。

表3 儲罐與物料泵綁定關系

最后，訂單下發(fā)，業(yè)務作業(yè)自動判斷訂單信息，進行系統(tǒng)間控制聯(lián)動。

4 業(yè)務流程

圖3 泵控控制流程圖

（1）在業(yè)務軟件錄單，錄單過程中完成儲罐與訂單關系綁定，并形成IC卡。

（2）業(yè)務下單，操作員通過刷卡等方式將訂單信息寫入到批控器中（例如鶴位1），同時InscanSQS業(yè)務管理軟件將儲罐編碼發(fā)送給泵控PLC，以及鶴位1批控器對應儲罐編碼的寄存器中。

（3）批控器按“開始”鍵，PLC讀取批控器（鶴位1）中儲罐編碼內(nèi)容，與業(yè)務軟件給的儲罐編碼進行比較，若儲罐編碼不一致，則批控器上無法啟動鶴位裝車；若儲罐編碼一致，且PLC綁定表中，符合鶴位1對應儲罐編碼，則PLC將批控器上的儲罐編碼一致標志置1，批控器可進行開始運行操作。

（4）批控器進入運行狀態(tài)，開泵DO信號輸出給PLC，PLC接收到鶴位1的泵啟動信號，根據(jù)鶴位1的訂單信息中儲罐編碼，啟動相應的泵。

（5）異常狀態(tài)下的物料泵的防誤啟動措施若PLC僅從批控器中獲取儲罐編碼，或僅從業(yè)務軟件獲取業(yè)務物料編碼，則可能出現(xiàn)通訊異常，導致PLC中儲罐編碼與訂單中的儲罐編碼不一致，會存在物料誤啟動問題。針對此問題，可采取以下措施：

①系統(tǒng)增加儲罐編碼判斷，在PLC控制器中比較業(yè)務軟件發(fā)送的儲罐編碼同讀取批控器中的儲罐編碼比較，比較一致后才可啟動；

②為防止上一訂單信息中的儲罐編碼影響當前訂單控制結果，批控器在完成裝車結束后，對儲罐編碼進行復位。

③PLC控制器中存儲的信息，增加有鶴位與儲罐的綁定，防止業(yè)務軟件下發(fā)的訂單信息中儲罐編碼有誤。

5 結束語

該系統(tǒng)投入生產(chǎn)兩年來，運行穩(wěn)定、可靠，人機界面友好。系統(tǒng)通過自動化訂單策略，減少了人工參與，避免了不必要的人為影響。在減輕企業(yè)人力資源的投入同時，大大提高了業(yè)務工作效率，也使企業(yè)的安全生產(chǎn)得到更高的保障，經(jīng)濟效益得到提升。

作者簡介：

鐘彩浚（1985-），男，江西上饒人，現(xiàn)任浙江中控自動化儀表公司裝車產(chǎn)品經(jīng)理，從事液體裝卸車行業(yè)10年，致力研究推廣定量控制產(chǎn)品與控制系統(tǒng)解決方案及應用。

摘自《自動化博覽》2020年7月刊