李瑋，梁立明

(中國石油慶陽石化公司，甘肅 慶陽 745000)

庫區(qū)自動裝車系統(tǒng)的應(yīng)用

李瑋，梁立明

(中國石油慶陽石化公司，甘肅 慶陽 745000)

詳細(xì)介紹了業(yè)務(wù)站自動裝車控制系統(tǒng)中提貨管理系統(tǒng)、汽車裝卸控制軟件系統(tǒng)、批量控制器系統(tǒng)、計量監(jiān)控軟件系統(tǒng)、地重衡稱重管理系統(tǒng)、PLC控制站等系統(tǒng)功能。系統(tǒng)控制閥選用電液數(shù)控閥和V型球閥，能同時滿足精確調(diào)節(jié)與嚴(yán)格關(guān)斷的要求，達到了控制計量精度準(zhǔn)確度的目的。自動裝車系統(tǒng)運行平穩(wěn)、故障率低、操作簡單，系統(tǒng)應(yīng)用創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益與社會效益。

自動裝車系統(tǒng) 控制閥 汽車裝卸 地重衡

庫區(qū)石油產(chǎn)品裝車，通常由裝車人員參考流量通過人工開關(guān)閥門來粗略控制每輛車的裝車量，然后采用地磅稱重的方式進行最終結(jié)算，該裝車方式不僅存在較多計量偏差，而且還會產(chǎn)生重大的安全隱患甚至引發(fā)經(jīng)濟犯罪。隨著計算機應(yīng)用技術(shù)和儀表自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動裝車系統(tǒng)逐漸取代了傳統(tǒng)的人工裝車方式，實現(xiàn)了油品裝車和貿(mào)易結(jié)算的自動控制，不僅減少了裝車過程中的誤差，還將各種安全風(fēng)險降到了最低。

1 自動裝車系統(tǒng)簡介

自動裝車系統(tǒng)核心控制包括現(xiàn)場批量控制器、監(jiān)控部分、操作站和管理站三部分。

1) 現(xiàn)場部分主要采用嵌入式一體化技術(shù)的批量控制器，分為I/O端口驅(qū)動、CPU內(nèi)核控制及儲存、液晶驅(qū)動及顯示、通信接口、IC卡等。包括2個通信端口，一端口針對滿足實時數(shù)據(jù)及其系統(tǒng)兼容需求，為標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU總線；另一端口針對管理等數(shù)據(jù)需求，為主從輪詢的通信規(guī)約。

2) 監(jiān)控部分采用PLC+IFIX組態(tài)軟件實現(xiàn)，數(shù)據(jù)基于OPC技術(shù)集成，人機界面采用標(biāo)準(zhǔn)的流程圖及數(shù)據(jù)趨勢圖實現(xiàn)。

3) 操作站和管理站的信息化系統(tǒng)開發(fā)涉及.NET, DelPhi, C++；設(shè)計軟件系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括界面層、中間業(yè)務(wù)邏輯層及數(shù)據(jù)層。界面層為兩種結(jié)構(gòu)： C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)；中間業(yè)務(wù)邏輯層主要采用Web Service和OPC技術(shù)實現(xiàn)；數(shù)據(jù)層分為實時數(shù)據(jù)與關(guān)系數(shù)據(jù)兩類，其中關(guān)系數(shù)據(jù)采用SQL Server2005部署。系統(tǒng)開發(fā)專用中間件實現(xiàn)裝車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與中石油ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互與業(yè)務(wù)處理。通過優(yōu)化SQL及其數(shù)據(jù)庫性能，解決了決策數(shù)據(jù)存在的時間問題。

2 自動裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

某煉油廠油品庫區(qū)共有33個自動裝車鶴位，其中汽油8個、柴油9個、苯1個、油漿1個、液化氣6個、丙烷3個、航煤3個、溶劑油2個。

自動裝車控制系統(tǒng)由批量控制器、質(zhì)量流量計、數(shù)字式控制閥、防靜電溢流開關(guān)等組成。質(zhì)量流量計為主要測量設(shè)備，批量控制器為下位機，上位機為操作站及管理機(人機界面)。批量控制器依據(jù)上位機下發(fā)的提貨數(shù)量指令以及質(zhì)量流量計的瞬時流量、累積流量等數(shù)據(jù)控制數(shù)字式控制閥的運行，實現(xiàn)自動裝車。批量控制器通過Modbus通信方式實時將流量和控制信息上傳到管理站，最終實現(xiàn)過程的歷史趨勢、報警、報表等功能。1臺管理站能管理多臺批量控制器定量裝車，操作站通過局域網(wǎng)與開票系統(tǒng)相聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3 自動裝車系統(tǒng)組成

1) 業(yè)務(wù)站提貨管理系統(tǒng)。與ERP系統(tǒng)信息有交互接口，實現(xiàn)訂單管理、開單管理、審核管理、發(fā)貨管理、系統(tǒng)管理、單據(jù)及報表、IC卡管理、制IC卡、權(quán)限處理等功能，提供數(shù)據(jù)訪問的Web Service Server接口。

2) 汽車裝卸控制軟件系統(tǒng)。完成IC卡讀寫、系統(tǒng)設(shè)置、發(fā)油管理、單據(jù)及報表、數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)交互及權(quán)限處理等功能。

3) 批量控制器系統(tǒng)。完成IC卡讀寫、單/批量控制發(fā)油，支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus總線及雙Modbus總線冗余功能。

4) 計量監(jiān)控軟件系統(tǒng)。采用IFIX軟件組態(tài)，具有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)流程畫面、實時/歷史曲線顯示數(shù)據(jù)，提供OPC標(biāo)準(zhǔn)接口，軟件具有與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互功能。

5) 地重衡稱重管理系統(tǒng)。系統(tǒng)主要完成IC卡管理、磅數(shù)據(jù)采集、稱重數(shù)據(jù)管理、單據(jù)及報表、數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)交互及權(quán)限處理等，具有離線功能。

6) PLC控制站。采集和控制現(xiàn)場設(shè)備，該單元裝車以外的工藝控制及顯示信號設(shè)PLC集中顯示和控制。在進入裝車鶴位前，各品種裝車總線上設(shè)有遠程操作的電動球閥，閥門開、關(guān)等狀態(tài)信號需要回訊至PLC 控制系統(tǒng)中。

4 自動裝車系統(tǒng)功能

4.1 定量裝車控制

為保證定量裝車系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)和嚴(yán)格關(guān)斷，根據(jù)批量控制器的邏輯控制關(guān)系，該系統(tǒng)選用電液數(shù)控多段閥，定量裝車控制過程分為三個階段： 開啟階段、恒流發(fā)油階段、結(jié)束階段，不同階段采用不同的控制策略。

1) 開啟階段。分三個過程，且間隔時間均可調(diào)。

a) 啟動過程，數(shù)控閥開度逐漸打開，發(fā)油流量達到預(yù)置的“小開度穩(wěn)流值” (預(yù)置穩(wěn)流值的10%左右)，時間一般設(shè)置為5 s。

b) 開啟穩(wěn)流過程，在此時段數(shù)控閥開度只進行微調(diào)，時間一般設(shè)置為3 s。

c) 開啟上升過程，數(shù)控閥開度快速上升，直到發(fā)油流量達到預(yù)置的“穩(wěn)流值”，其后保持閥開度(10%)基本不變，時間一般設(shè)置為5 s。

2) 恒流發(fā)油階段。該階段就是按照最大安全流量進行發(fā)油，在此時段數(shù)控閥開度只進行微調(diào)，微調(diào)的范圍通過預(yù)置“恒流允許偏離值”來控制，直到實發(fā)剩余量達到預(yù)置的“結(jié)束提前量”。

3) 結(jié)束階段。分三個過程，且間隔時間均可調(diào)。

a) 關(guān)閉下降過程，數(shù)控閥開度逐漸關(guān)閉，直到發(fā)油流量達到預(yù)置的“小開度穩(wěn)流值”，時間一般設(shè)置為5 s。

b) 關(guān)閉穩(wěn)流過程，在此時段數(shù)控閥開度只進行微調(diào)，時間一般設(shè)置為3 s。

c) 結(jié)束過程，數(shù)控閥開度從“關(guān)閉穩(wěn)流開度” 快速下降，直到數(shù)控閥全關(guān)，發(fā)油流量為零，時間一般設(shè)置為5 s。

4.2 計量結(jié)算

質(zhì)量流量計具有流量檢測和流量累積功能，但不具備結(jié)算功能。批量控制器可以進行流量積算(脈沖輸入)，但由于不是計量器具，其脈沖累積值只能用于定量控制而不能用于計量結(jié)算。

該系統(tǒng)批量控制器具備與質(zhì)量流量計數(shù)字通信的功能，實時采集流量計庫存累積數(shù)(此數(shù)不可復(fù)位)，發(fā)油前流量計累積數(shù)(簡稱前數(shù))傳送并保存到批量控制器，發(fā)油結(jié)束后流量計累積數(shù)(簡稱后數(shù))再次保存到批量控制器，后數(shù)和前數(shù)相減得到進行計量結(jié)算的實發(fā)量，在其數(shù)據(jù)處理的過程中沒有產(chǎn)生任何附加誤差。

一次發(fā)油作業(yè)結(jié)束后，在流量計中只保存并顯示當(dāng)前累積數(shù)，而在批量控制器中保存并可查詢顯示完整的計量數(shù)據(jù)記錄： 提單號、前數(shù)、開始時間、后數(shù)、結(jié)束時間、應(yīng)發(fā)量、實發(fā)量。這些記錄數(shù)據(jù)同時上傳到發(fā)油操作站完成計量結(jié)算。依據(jù)詢價書的要求和該公司產(chǎn)品的特點，系統(tǒng)采用兩種計量結(jié)算模式：

1) A方式。采用質(zhì)量流量計直接結(jié)算(柴油、汽油、苯、油漿裝車、航煤、溶劑油共24個鶴位)。

2) B方式。采用地重衡稱重結(jié)算(液化氣、丙烷、丙烯共9個鶴位)。

4.3 裝車數(shù)據(jù)存儲和傳遞

1) 數(shù)據(jù)存儲。質(zhì)量流量計可以保存當(dāng)前累積數(shù)，批量控制器可以保存1000條以上發(fā)油記錄，并具有斷電保護功能；所有數(shù)據(jù)同時保存于操作站數(shù)據(jù)庫和ERP數(shù)據(jù)庫(保存時間可設(shè)置)。

2) 數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)從質(zhì)量流量計—批控器—操作站—E數(shù)據(jù)RP服務(wù)器傳遞過程中，以上設(shè)備節(jié)點均有一定的存儲能力，即使出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障也不會丟失數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后各級設(shè)備自動向上級設(shè)備補齊數(shù)據(jù)。

5 應(yīng)用效果

5.1 經(jīng)濟效益分析

與傳統(tǒng)橢圓齒輪流量計計量中，發(fā)油量由操作人員手動開關(guān)球閥控制，以過磅作為最終結(jié)算依據(jù)相比，自動裝車系統(tǒng)采用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對開票、發(fā)油量、發(fā)油鶴位分配及狀態(tài)、報表生成進行在線動態(tài)管理，在發(fā)油、發(fā)氣過程中減少了中間環(huán)節(jié)和計量誤差，定量控制準(zhǔn)確，提高銷售速度的同時降低了工作人員的勞動強度和出錯率，實現(xiàn)了銷售報警狀態(tài)實時監(jiān)控、動態(tài)管理，避免了溢油、可燃?xì)怏w超標(biāo)等造成的安全事故。

5.2 社會效益分析

該系統(tǒng)選用的質(zhì)量流量計、電液控制、批量控制器、管理系統(tǒng)軟件計量精度高，工作性能可靠。具有慢開慢關(guān)和可控多段調(diào)節(jié)功能，實現(xiàn)了恒流無“水擊”。利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了實時監(jiān)控，利用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了多項管理功能，提高了銷售效率，降低了勞動強度，減少了中間環(huán)節(jié)。報警聯(lián)鎖控制系統(tǒng)保障了銷售全過程安全，降低了風(fēng)險。裝車控制系統(tǒng)將與工廠網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，可實時了解產(chǎn)量和庫存情況，同時將銷售數(shù)據(jù)傳送到工廠數(shù)據(jù)庫供生產(chǎn)決策。裝車控制系統(tǒng)將與工廠門禁系統(tǒng)等聯(lián)動，利用安保工作，可實現(xiàn)無人值守，自動計量、發(fā)售、結(jié)算管理，裝車系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)實時交互數(shù)據(jù)，在線過賬。

6 結(jié)束語

自動裝車系統(tǒng)在該公司的成功應(yīng)用，使整個銷售系統(tǒng)實現(xiàn)了儀表自動化全面控制，且自動裝車系統(tǒng)運行平穩(wěn)，故障率低，操作簡單，降低了操作人員的勞動強度，裝車能力顯著提升，為油品銷售的正常運行提供了有力的保障。

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