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成熟、性能可靠的工業(yè)級可編程控制器，并配以穩(wěn)定可調的數(shù)控閥與高精度計量的雙螺旋流量計實現(xiàn)整個發(fā)油裝車自動控制過程。

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21個裝車臺位，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，液化石油氣裝車鶴位2個。系統(tǒng)上位機系統(tǒng)包括2套監(jiān)控管理系統(tǒng)和3臺售開票機，下位機系統(tǒng)包括21套裝車控制儀和配套儀表。上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)通過可靠的網(wǎng)絡通訊，進行數(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

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先進性和絕對的優(yōu)勢。具體比較見表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。包括上位機系統(tǒng)、定量裝車儀、現(xiàn)場儀表。

3.2.1 上位機系統(tǒng)

上位機系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)服務器、操作站、銷售開票機。

（1）數(shù)據(jù)服務器、操作站

系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)服務器和操作站各1臺。主要完成數(shù)據(jù)的采集和存儲，顯示工藝流程畫面、生產(chǎn)過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫接口和查詢、生產(chǎn)報表的生成。

（2）銷售開票機

系統(tǒng)配置銷售開票機3臺。主要完成銷售數(shù)據(jù)管理、庫存管理、進銷存報表管理、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AWZ系列裝車儀，包括各種油品裝車19臺、液化石油氣裝車2臺。每臺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備構成。

3.2.3 現(xiàn)場儀表

系統(tǒng)每臺裝車儀配置相應的獨立的現(xiàn)場儀表，其中包括：閥門、流量計、靜電接地夾、液位開關等。主要完成現(xiàn)場裝車流量計量、裝車過程安全保護。

3.3 系統(tǒng)軟件配置

(1)服務器和操作站

服務器和操作站軟件配置采用美國通用電氣公司工業(yè)組態(tài)軟件Cimplicity HM I 6.0和凱譜華KEPServer OPC 服務器接口組態(tài)軟件。Cimplicity HM I用于設計、創(chuàng)建并且運行工程，組態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫程序；KEPServer OPC 服務器接口組態(tài)軟件用于組態(tài)上位機和下位機之間讀寫數(shù)據(jù)交換接口。從而保證上位機能夠實時采集整個裝車系統(tǒng)的運行狀態(tài)，顯示各種檢測值及參數(shù)，完成發(fā)油過程的自動控制、現(xiàn)場儀表的狀態(tài)的監(jiān)控、各生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和顯示等。

(2)銷售開票機

銷售開票機配置銷售管理軟件。銷售管理程序采用微軟公司的 Visual Basic 6.0程序語言編制而成，完成對整個發(fā)油過程的數(shù)據(jù)管理，以達到數(shù)據(jù)的安全儲存實現(xiàn)辦公的自動化。

(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裝車過程進行定量程序控制、裝車操作和安全聯(lián)鎖。

3.4 定量裝車系統(tǒng)功能特點

(1)可靠性高

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

(2)安全性高

在整個裝車過程，系統(tǒng)自動檢測接地和罐車的溢油信號，確保裝車的高度安全。系統(tǒng)設置多級操作權限，保證系統(tǒng)參數(shù)設定或操作安全，系統(tǒng)具有設備自診斷和報警功能。

(3)靈活性高

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

(4)維護和使用好

系統(tǒng)硬件采用模塊化設計，各模塊安裝簡便，易于維護；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)和通訊設計

一般裝車控制系統(tǒng)采用兩級主從分布控制系統(tǒng)，由一臺用于“集中管理”的PC機和安裝在裝車臺現(xiàn)場的若干臺用于“分散控制”的下位機組成，裝車系統(tǒng)每臺裝車儀之間通過RS485總線連接成RS485網(wǎng)絡，使用RS485 RTU標準通訊協(xié)議，然后通過協(xié)議轉換器將RS485網(wǎng)絡轉換成RS485 TCP/IP網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)與多臺上位機同時通訊的目的。

我廠定量裝車系統(tǒng)采用兩級分布控制系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡包括主干網(wǎng)絡和分支網(wǎng)絡。系統(tǒng)主干網(wǎng)絡采用MODBUS TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)，分支網(wǎng)絡采用MODBUS RS485 RTU通訊協(xié)議的RS485網(wǎng)絡，分支網(wǎng)絡有4個分支，每分支不超過8個節(jié)點，有效保證通訊速率和故障率，這樣現(xiàn)場裝車儀使用MODBUS RS485總線通訊方式引入控制室，使用GE公司SE通訊協(xié)議轉換器轉將MODBUS RS485 RTU通訊協(xié)議換成MODBUS TCP/IP協(xié)議，這樣方便多臺上位機進行聯(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)絡通訊配置

4.2.1 SE通訊轉換器配置

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

（1）先分配一個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）設置完后保存

4.2.2 現(xiàn)場裝車儀通訊配置

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項里的Port 2（RS-485）設置MODBUS RS485 RTU地址和通訊協(xié)議。其中Port mode 設置為：RTU only ，Data rate設置為：9600，Station addresss設置好裝車儀與與上位機通訊的地址，我廠定量裝車儀地址設置與其序號保持一致。

4.2.3 上位機與裝車儀之間數(shù)據(jù)交換組態(tài)

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

4.3 裝車系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

定量裝車系統(tǒng)采用4個SE通訊協(xié)議轉換器，將現(xiàn)場21臺裝車儀分成4路RS485總線網(wǎng)絡，并將其轉換成MODBUS TCP/IP通訊，最后通過以太網(wǎng)與上位機系統(tǒng)連接，確保與數(shù)據(jù)服務器進行實時數(shù)據(jù)交換。其系統(tǒng)整體網(wǎng)絡結構布置如圖2所示。

圖2 定量裝車系統(tǒng)整體網(wǎng)絡結構

5 定量裝車系統(tǒng)的裝車原理和過程

5.1 裝車原理

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

5.2 裝車過程

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

(1)遠程裝車過程

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

汽車槽車進廠，在銷售中心開票室定量裝車監(jiān)控系統(tǒng)開票機上辦理業(yè)務登錄等手續(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。槽車進入裝車臺相應裝車鶴位、放置鶴管和防溢出液位開關、接好防靜電接地夾；在定量裝車控制儀上輸入密碼，檢查無誤后，按啟動按鈕；定量裝車控制儀打開電液閥，裝到接近灌裝量時，定量裝車控制儀會按程序先關閉一段裝車閥，待到預裝量后，關閉裝車閥，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)本地裝車過程

本地裝車就是裝車設定量在裝車臺的裝車儀上設定，然后直接通過裝車儀的啟動按鈕進行裝車，本地裝車只能把裝車數(shù)據(jù)的已裝量，裝車的開始和結束時間保存在數(shù)據(jù)庫服務器中，沒有裝車單位，提單號等數(shù)據(jù)。

6 定量裝車系統(tǒng)在我廠的應用效果

通過近一年的投用，我廠定量裝車系統(tǒng)運行穩(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、自動裝車、裝車清單，整個流程設計思路清晰、合理，完全滿足我廠儲運和銷售需要；

（2）系統(tǒng)整個裝車控制過程，自動化程度高，極大地減少了操作人員的勞動強度；

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

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

7 結束語

本定量裝車控制系統(tǒng)，從設計、選型、配置和施工各方面完全滿足我廠油品裝車和銷售，以達到生產(chǎn)的安全和高效，同時減少操作人員的勞動強度。

[1] 陸德民.石油化工自動控制設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000.

[2] Schneider.PLC隨機使用手冊[S].

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