淺談大型油庫罐區(qū)多網(wǎng)絡(luò)自控系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

馬超

（中國石油新疆銷售公司倉儲分公司哈密油庫，新疆 哈密 839000）

1 設(shè)計方案概述

實驗油庫為兩個罐區(qū)11個油罐，總的設(shè)計庫容一共為3.3萬方。

罐區(qū)部分：在每一個罐設(shè)置有一個高液位報警開關(guān)，一個液位計以及兩個電動閥（進出口），罐區(qū)設(shè)置20個云臺攝像頭，30個火災(zāi)報警觸發(fā)器，油庫周邊設(shè)置一套周界報警系統(tǒng)。

發(fā)油現(xiàn)場部分：設(shè)置7個發(fā)油臺，14個發(fā)油鶴位，每個發(fā)油臺安裝靜電溢油報警系統(tǒng)、發(fā)油操作臺、溫度變送器及油氣煙感報警系統(tǒng)各一套。

油庫后臺控制部分：控制系統(tǒng)采用獨立的設(shè)置，通過PLC進行集中的控制，并且在罐區(qū)的機柜房中安裝有ups的電源柜以及plc機柜，并且將現(xiàn)場所有的模擬量儀表（規(guī)格：4～20mA）以及儀表信號、開關(guān)量閥門集中向plc中引入；采用力控組態(tài)軟件對所有的新建罐區(qū)設(shè)施所有的過程參數(shù)進行實時、集中的監(jiān)視控制并將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳送上級企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置架構(gòu)

對于整個控制系統(tǒng)而言，其主要分為現(xiàn)場級、管理級以及過程級三個等級。所謂的現(xiàn)場級，所謂的管理級。便是相關(guān)的操作人員以及中控室內(nèi)部的操作站以及服務(wù)器，其主要負責(zé)的內(nèi)容便是人機交流的友好界面控制，使得操作人員方便進行管理控制，同時實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的有效監(jiān)視以及操作信息進行詳細、實時的記錄；所謂的過程級，其主要包括有PLC系統(tǒng)，并且也是整個系統(tǒng)中最為重要的控制單元，而整個PLC系統(tǒng)主要負責(zé)的內(nèi)容便是向上傳遞信號、命令，從而實現(xiàn)對整個現(xiàn)場設(shè)備工作的協(xié)調(diào)性以及動作的順序；所謂的現(xiàn)場級，主要包括現(xiàn)場站點以及變頻器、相關(guān)儀表以及軟啟動器。其主要工作內(nèi)容便是按照現(xiàn)場總線所形成的網(wǎng)絡(luò)，對上層發(fā)出的動作指令進行接收，并且按照指令內(nèi)容做出相應(yīng)的動作，與此同時，對現(xiàn)場信息進行有效的采集，返回上層以做參考。主要的網(wǎng)絡(luò)配置圖如下圖1中所示。

圖1 主要的網(wǎng)絡(luò)配置示意圖

2.2 主要硬件選型及功能

PLC選用西門子s7-400可編程控制器,通過CPU的DP口連接分布式站點ET200來拓展系統(tǒng)具有兩個分布機架。罐上數(shù)據(jù)接主機架,管道信號接擴展機架。為增強與操作站計算機之間的通信能力,在采集控制層中插有通信處理器。使用高性能的Step7工具對現(xiàn)場設(shè)備組態(tài)和參數(shù)化。通過路由功能，可對現(xiàn)場中任何一臺鏈接到PROFIBUS·DP節(jié)點的從站都能監(jiān)測和診斷。在設(shè)計中，考慮到油庫對安全性和可靠性的要求比較高，上位機控制系統(tǒng)選用研華工業(yè)控制計算機，PLC帶有RS232和RS485接口，可以直接和工業(yè)控制計算機的串口相連。在系統(tǒng)中上下位機通信采用RS232通信標準，下位機PLC之間通信采用RS485通信標準。

計量監(jiān)控操作站基于力控組態(tài)軟件開發(fā)。具有工藝流程監(jiān)控、資源數(shù)據(jù)監(jiān)督、數(shù)據(jù)計算、趨勢圖查詢、系統(tǒng)報警及用戶管理等功能。

液位儀表選用恩拉福公司854XTG伺服液位計，PLC通過串行通信模塊,采用RS485總線協(xié)議方式讀取數(shù)據(jù)。

體積流量計選用美國BRODIE的BiRotor雙轉(zhuǎn)子流量計，PLC通過高頻計數(shù)模塊以脈沖方式讀入,與標準電流方式采集相比提高了數(shù)據(jù)的準確性。

2.3 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集主要由現(xiàn)場工藝設(shè)備、儀器儀表、可編程邏輯控制器及現(xiàn)場總線組成,可以獲取各油罐液位、溫度、壓力,管道的流量、溫度、壓力等數(shù)據(jù),采集泵、閥狀態(tài)并對其進行有效控制，PLC檢測現(xiàn)場泵、閥狀態(tài)、各油罐液位,依據(jù)油庫工藝邏輯、發(fā)出信號有效控制泵、閥。

3 油庫監(jiān)控系統(tǒng)中力控組態(tài)軟件的應(yīng)用

3.1 油庫監(jiān)控系統(tǒng)

油庫監(jiān)控系統(tǒng)主要有計量，安全連鎖、安防監(jiān)測、自動控制及作業(yè)管理5個功能，為油庫運行管理提供控制、安全、數(shù)據(jù)等方面的保證，完成油庫生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)采集和過程控制的同時，為業(yè)務(wù)管理和管理決策層提供給出生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3.2 力控組態(tài)軟件的應(yīng)用

力控ForceControl 6.1軟件是以力控實時歷史數(shù)據(jù)庫為核心，建立I/O Server實時數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)在線的數(shù)據(jù)監(jiān)視、對油庫的各項數(shù)據(jù)進行采集、處理，為油庫的信息化系統(tǒng)提供安全、可靠、有效的數(shù)據(jù)平臺。

實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采取冗余配置，在功能采用負荷均衡技術(shù)，完成與現(xiàn)場所有采集站的數(shù)據(jù)采集，并向操作站、WEB服務(wù)器和歷史數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)。通過實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與現(xiàn)場采集站進行通訊，并將所有的采集的通訊協(xié)議統(tǒng)一到同一通訊協(xié)議上，提高系統(tǒng)的通訊效率和服務(wù)器處理性能，實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將完成中間量計算、累積量計算、趨勢、報警、數(shù)據(jù)短時歸檔、向數(shù)據(jù)庫站傳送數(shù)據(jù)等功能，并保存有信息記錄、操作記錄等功能。

3.3 力控實時數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢

力控實時數(shù)據(jù)庫是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強、跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，產(chǎn)品為完全的分布式結(jié)構(gòu)，可任意組建應(yīng)用模式；支持C/S和B/S應(yīng)用；它可以提供豐富的企業(yè)級信息系統(tǒng)客戶端應(yīng)用和工具；大容量支持企業(yè)級應(yīng)用，內(nèi)部實現(xiàn)高數(shù)據(jù)壓縮率，可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的海量存儲，靈活的擴展結(jié)構(gòu)可滿足各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。

結(jié)語

本文以中國石油新疆哈密油庫改擴建工程為模板，選用PLC作為下位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和狀態(tài)的判別，利用工業(yè)控制計算機作為上位機及力控ForceControl 6.1軟件作為程序開發(fā)平臺，對下位機傳輸來的數(shù)據(jù)進行分析運算，完成實時監(jiān)控、參數(shù)及狀態(tài)的顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、打印報表等管理功能，從根本上提高了油庫生產(chǎn)的自動化水平。

[1]馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社.

[2]彭繼慎，孟慶鑄，張靜，等.基于PLC和組態(tài)王的油庫收發(fā)油控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2008，30（1）:54-57.