劉峰，何彥（中油乍得煉油有限公司，北京 100120）

1 概述

定量裝車就是采用技術(shù)成熟、性能可靠的工業(yè)級(jí)可編程控制器，并配以穩(wěn)定可調(diào)的數(shù)控閥與高精度計(jì)量的雙螺旋流量計(jì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)發(fā)油裝車自動(dòng)控制過(guò)程。

2 定量裝車系統(tǒng)概況

中油乍得煉油有限公司裝車控制系統(tǒng)共計(jì)21個(gè)裝車臺(tái)位，包括成品油裝車和液化石油氣裝車。其中成品油裝車鶴位19個(gè)，液化石油氣裝車鶴位2個(gè)。系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)包括2套監(jiān)控管理系統(tǒng)和3臺(tái)售開(kāi)票機(jī)，下位機(jī)系統(tǒng)包括21套裝車控制儀和配套儀表。上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和協(xié)同管理，共同完成全廠各種油品的裝車和銷售。

3 系統(tǒng)選型、配置及功能特點(diǎn)

3.1 定量裝車系統(tǒng)的選型

定量裝車系統(tǒng)選用奧圖威爾公司集成的AWZ定量裝車系統(tǒng)，該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比，在各方面具有一定的技術(shù)先進(jìn)性和絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。具體比較見(jiàn)表1。

表1

3.2 系統(tǒng)硬件配置

定量裝車控制系統(tǒng)主要由三部分組成。包括上位機(jī)系統(tǒng)、定量裝車儀、現(xiàn)場(chǎng)儀表。

3.2.1 上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作站、銷售開(kāi)票機(jī)。

（1）數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作站

系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)服務(wù)器和操作站各1臺(tái)。主要完成數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，顯示工藝流程畫面、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)接口和查詢、生產(chǎn)報(bào)表的生成。

（2）銷售開(kāi)票機(jī)

系統(tǒng)配置銷售開(kāi)票機(jī)3臺(tái)。主要完成銷售數(shù)據(jù)管理、庫(kù)存管理、進(jìn)銷存報(bào)表管理、綜合管理、油品參數(shù)歸檔管理、提油單位檔案管理、提油車輛檔案管理。

3.2.2 定量裝車儀

本系統(tǒng)共有21臺(tái)AWZ系列裝車儀，包括各種油品裝車19臺(tái)、液化石油氣裝車2臺(tái)。每臺(tái)裝車儀硬件主要由一塊一體化智能控制器模塊，一塊液晶操作面板及其他輔助設(shè)備構(gòu)成。

3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)儀表

系統(tǒng)每臺(tái)裝車儀配置相應(yīng)的獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)儀表，其中包括：閥門、流量計(jì)、靜電接地夾、液位開(kāi)關(guān)等。主要完成現(xiàn)場(chǎng)裝車流量計(jì)量、裝車過(guò)程安全保護(hù)。

3.3 系統(tǒng)軟件配置

(1)服務(wù)器和操作站

服務(wù)器和操作站軟件配置采用美國(guó)通用電氣公司工業(yè)組態(tài)軟件Cimplicity HM I 6.0和凱譜華KEPServer OPC 服務(wù)器接口組態(tài)軟件。Cimplicity HM I用于設(shè)計(jì)、創(chuàng)建并且運(yùn)行工程，組態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)程序；KEPServer OPC 服務(wù)器接口組態(tài)軟件用于組態(tài)上位機(jī)和下位機(jī)之間讀寫數(shù)據(jù)交換接口。從而保證上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)采集整個(gè)裝車系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，顯示各種檢測(cè)值及參數(shù)，完成發(fā)油過(guò)程的自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)儀表的狀態(tài)的監(jiān)控、各生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和顯示等。

(2)銷售開(kāi)票機(jī)

銷售開(kāi)票機(jī)配置銷售管理軟件。銷售管理程序采用微軟公司的 Visual Basic 6.0程序語(yǔ)言編制而成，完成對(duì)整個(gè)發(fā)油過(guò)程的數(shù)據(jù)管理，以達(dá)到數(shù)據(jù)的安全儲(chǔ)存實(shí)現(xiàn)辦公的自動(dòng)化。

(3)定量裝車儀

AWZ定量裝車控制儀配置GE PLC 編程軟件VersaPro2.04和PV-057觸控屏軟件。所編程序主要用于對(duì)裝車過(guò)程進(jìn)行定量程序控制、裝車操作和安全聯(lián)鎖。

3.4 定量裝車系統(tǒng)功能特點(diǎn)

(1)可靠性高

下位機(jī)采用技術(shù)成熟、性能可靠的工業(yè)上常用的可編程控制器，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用成熟的工控組態(tài)軟件，在先進(jìn)性和可靠性上具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

(2)安全性高

在整個(gè)裝車過(guò)程，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)接地和罐車的溢油信號(hào)，確保裝車的高度安全。系統(tǒng)設(shè)置多級(jí)操作權(quán)限，保證系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定或操作安全，系統(tǒng)具有設(shè)備自診斷和報(bào)警功能。

(3)靈活性高

系統(tǒng)下位機(jī)和上位機(jī)之間采用抗干擾能力很強(qiáng)、通訊距離遠(yuǎn)的RS485網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)和銷售開(kāi)票機(jī)之間采用以太網(wǎng)，組網(wǎng)非常靈活。系統(tǒng)可以采用遠(yuǎn)程和就地兩種裝車操作方式，大大方便裝車操作靈活性。

(4)維護(hù)和使用好

系統(tǒng)硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊安裝簡(jiǎn)便，易于維護(hù)；軟件采用圖形化界面，易于操作使用。

4 聯(lián)網(wǎng)和通訊

4.1 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)和通訊設(shè)計(jì)

一般裝車控制系統(tǒng)采用兩級(jí)主從分布控制系統(tǒng)，由一臺(tái)用于“集中管理”的PC機(jī)和安裝在裝車臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)的若干臺(tái)用于“分散控制”的下位機(jī)組成，裝車系統(tǒng)每臺(tái)裝車儀之間通過(guò)RS485總線連接成RS485網(wǎng)絡(luò)，使用RS485 RTU標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，然后通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器將RS485網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成RS485 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)與多臺(tái)上位機(jī)同時(shí)通訊的目的。

我廠定量裝車系統(tǒng)采用兩級(jí)分布控制系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包括主干網(wǎng)絡(luò)和分支網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)采用MODBUS TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)，分支網(wǎng)絡(luò)采用MODBUS RS485 RTU通訊協(xié)議的RS485網(wǎng)絡(luò)，分支網(wǎng)絡(luò)有4個(gè)分支，每分支不超過(guò)8個(gè)節(jié)點(diǎn)，有效保證通訊速率和故障率，這樣現(xiàn)場(chǎng)裝車儀使用MODBUS RS485總線通訊方式引入控制室，使用GE公司SE通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)將MODBUS RS485 RTU通訊協(xié)議換成MODBUS TCP/IP協(xié)議，這樣方便多臺(tái)上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。裝車系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)和通訊如圖1所示。

圖1 裝車系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)和通訊

4.2 網(wǎng)絡(luò)通訊配置

4.2.1 SE通訊轉(zhuǎn)換器配置

SE通訊轉(zhuǎn)換器參數(shù)配置主要是為其設(shè)置以太網(wǎng)IP地址，設(shè)置其與現(xiàn)場(chǎng)裝車儀通訊的RS485 RTU通訊協(xié)議，其設(shè)置步驟為：

（1）先分配一個(gè)IP給SE：ARP -s 10.1.4.201 00-20-4a-51-0e-5b

（2）連接端口：TELNET 10.1.4.201 1

（3）連接配置畫面：TELNET 10.1.4.201 9999

（4）設(shè)置完后保存

4.2.2 現(xiàn)場(chǎng)裝車儀通訊配置

裝車儀通訊參數(shù)配置在PLC硬件組態(tài)里完成，在PLC 程序的Hardware configuration項(xiàng)里的Port 2（RS-485）設(shè)置MODBUS RS485 RTU地址和通訊協(xié)議。其中Port mode 設(shè)置為：RTU only ，Data rate設(shè)置為：9600，Station addresss設(shè)置好裝車儀與與上位機(jī)通訊的地址，我廠定量裝車儀地址設(shè)置與其序號(hào)保持一致。

4.2.3 上位機(jī)與裝車儀之間數(shù)據(jù)交換組態(tài)

上位機(jī)管理系統(tǒng)與下位機(jī)裝車儀之間通過(guò)以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，先在數(shù)據(jù)庫(kù)工程文件AWZHM I里組態(tài)equipment下devices和ports的MODBUS TCP/IP地址，IP地址設(shè)置為：193.168.100.M@N，其中M與SE地址一致，N與現(xiàn)場(chǎng)裝車儀地址一致。然后在KEPserver EX OPC服務(wù)接口組態(tài)軟件里，配置與現(xiàn)場(chǎng)PLC程序變量地址一致變量，確保上位機(jī)管理系統(tǒng)和下位機(jī)裝車控制儀之間的數(shù)據(jù)交換。

4.3 裝車系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

定量裝車系統(tǒng)采用4個(gè)SE通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器，將現(xiàn)場(chǎng)21臺(tái)裝車儀分成4路RS485總線網(wǎng)絡(luò)，并將其轉(zhuǎn)換成MODBUS TCP/IP通訊，最后通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)系統(tǒng)連接，確保與數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。其系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布置如圖2所示。

圖2 定量裝車系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5 定量裝車系統(tǒng)的裝車原理和過(guò)程

5.1 裝車原理

19套成品油裝車采用“裝車儀 + 雙螺旋流量計(jì) + 數(shù)控電液閥”的方式完成裝車的自動(dòng)及定量控制，2套液化氣裝車使用地衡代替雙螺旋流量計(jì)。其裝車原理如圖3示。

5.2 裝車過(guò)程

本定量裝車系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程和就地兩種裝車操作方式，大大方便平時(shí)裝車操作靈活性。

(1)遠(yuǎn)程裝車過(guò)程

圖3 定量裝車系統(tǒng)裝車原理

圖4 定量裝車系統(tǒng)裝車流程圖

汽車槽車進(jìn)廠，在銷售中心開(kāi)票室定量裝車監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)票機(jī)上辦理業(yè)務(wù)登錄等手續(xù)，定量裝車監(jiān)控系統(tǒng)把油品種類、數(shù)量、密碼下載到定量裝車控制儀。槽車進(jìn)入裝車臺(tái)相應(yīng)裝車鶴位、放置鶴管和防溢出液位開(kāi)關(guān)、接好防靜電接地夾；在定量裝車控制儀上輸入密碼，檢查無(wú)誤后，按啟動(dòng)按鈕；定量裝車控制儀打開(kāi)電液閥，裝到接近灌裝量時(shí)，定量裝車控制儀會(huì)按程序先關(guān)閉一段裝車閥，待到預(yù)裝量后，關(guān)閉裝車閥，完成裝車。定量裝車控制儀把裝油量傳至定量裝車監(jiān)控系統(tǒng)。在開(kāi)票室打印票據(jù)，槽車出廠。定量裝車系統(tǒng)裝車流程如圖4所示。

(2)本地裝車過(guò)程

本地裝車就是裝車設(shè)定量在裝車臺(tái)的裝車儀上設(shè)定，然后直接通過(guò)裝車儀的啟動(dòng)按鈕進(jìn)行裝車，本地裝車只能把裝車數(shù)據(jù)的已裝量，裝車的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間保存在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，沒(méi)有裝車單位，提單號(hào)等數(shù)據(jù)。

6 定量裝車系統(tǒng)在我廠的應(yīng)用效果

通過(guò)近一年的投用，我廠定量裝車系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全、可靠，完全滿足我廠油品裝車和銷售。具體效果可歸納為：

（1）系統(tǒng)從提貨通知單、裝車通知單、自動(dòng)裝車、裝車清單，整個(gè)流程設(shè)計(jì)思路清晰、合理，完全滿足我廠儲(chǔ)運(yùn)和銷售需要；

（2）系統(tǒng)整個(gè)裝車控制過(guò)程，自動(dòng)化程度高，極大地減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；

（3）裝車過(guò)程方案比較理想，定量裝車量控制準(zhǔn)確，大大地降低了不必要的成本浪費(fèi)；

（4）系統(tǒng)裝車過(guò)程，充分考慮裝車存在的危險(xiǎn)因素，解決了生產(chǎn)過(guò)程中的一些安全隱患。

7 結(jié)束語(yǔ)

本定量裝車控制系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)、選型、配置和施工各方面完全滿足我廠油品裝車和銷售，以達(dá)到生產(chǎn)的安全和高效，同時(shí)減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

[1] 陸德民.石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[2] Schneider.PLC隨機(jī)使用手冊(cè)[S].

[3] PROLINX Modbus/Modbus Plus configuration manual(隨機(jī)技術(shù)資料)[S].