唐維琴等

【摘 要】 石油化工油品儲(chǔ)運(yùn)是一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)、綜合性質(zhì)極高的工程領(lǐng)域，石油化工油品在儲(chǔ)運(yùn)過程中，為了體現(xiàn)實(shí)時(shí)效能，開始運(yùn)用自動(dòng)化系統(tǒng)的PLC技術(shù)，在這一工程系統(tǒng)平臺(tái)上，必須要齊集所有的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的有效分析，更好地執(zhí)行監(jiān)控功能，從石油儲(chǔ)運(yùn)的安全可靠性和穩(wěn)定性出發(fā)，闡述PLC系統(tǒng)的硬件組成及系統(tǒng)構(gòu)架，分析環(huán)路連接點(diǎn)主站控制器和智能電動(dòng)閥，為石油儲(chǔ)運(yùn)提供安全有效可靠的運(yùn)行保證。

【關(guān)鍵詞】 PLC系統(tǒng)；監(jiān)控；石油儲(chǔ)運(yùn)；主站控制

石油化工企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營作業(yè)當(dāng)中，石油儲(chǔ)運(yùn)是一項(xiàng)綜合性強(qiáng)、涉及面廣的工程科學(xué)，這門學(xué)科應(yīng)用于不同的行業(yè)中具有較大的差異，同時(shí)，隨著油品儲(chǔ)運(yùn)的范圍的拓展，其在設(shè)備的使用方面也需要有監(jiān)控自動(dòng)系統(tǒng)加以控制，在對于原油、成品油等液體的計(jì)量與核算都要通過工程科學(xué)自動(dòng)化計(jì)算功能，實(shí)施以PLC系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)監(jiān)控措施，通過實(shí)踐工業(yè)的考驗(yàn)與衡量，確定了采用智能電動(dòng)閥及其主站控制器，借助監(jiān)控實(shí)時(shí)系統(tǒng)的自動(dòng)化診斷功能和故障判定糾錯(cuò)功能，可以簡化設(shè)計(jì)，大大提升系統(tǒng)的自動(dòng)化、穩(wěn)定化和可靠性能。

一、石油儲(chǔ)運(yùn)PLC系統(tǒng)概念闡述

石油是工業(yè)的血液，而石油儲(chǔ)運(yùn)則是提供血液充分流動(dòng)的血管，石油以散裝和整裝的包裝形式進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)，其流程包括原油的采集和儲(chǔ)存，進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行罐儲(chǔ)，再經(jīng)過油庫和煉油廠對原油進(jìn)行加工成產(chǎn)品、將產(chǎn)品進(jìn)行罐儲(chǔ)送往各加油站使用。石油儲(chǔ)運(yùn)是聯(lián)系原油生產(chǎn)、加工、成品油運(yùn)輸?shù)募~帶，在復(fù)雜的石油罐區(qū)中，各種控制閥門及儀表是石油儲(chǔ)運(yùn)過程中的必備工具，這些工具的復(fù)雜化和分散化程度使其含信息量少而分散，這些眾多的控制閥門如果沒有穩(wěn)定可靠的智能化控制，則無法實(shí)現(xiàn)石油儲(chǔ)運(yùn)過程的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。而PLC系統(tǒng)對整個(gè)石油儲(chǔ)運(yùn)進(jìn)行全過程監(jiān)控，石油儲(chǔ)運(yùn)過程內(nèi)容涵蓋了油品裝卸過程、油品在線過程和儲(chǔ)運(yùn)污水監(jiān)控過程，通過PLC系統(tǒng)中的智能電動(dòng)閥門和其主站控制器，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的簡便、自動(dòng)化操作。

二、監(jiān)控PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

（一）智能控制閥門的集成化和智能化設(shè)計(jì)

智能控制閥的設(shè)計(jì)是一種高集成化的設(shè)計(jì)。其高集成化體現(xiàn)在智能控制閥的任務(wù)目標(biāo)的集成性，是集采集、監(jiān)視與控制一體的系統(tǒng)，它是以主站控制器為核心“首腦”，在以該“首腦”核心的周圍連接著多達(dá)上百個(gè)的電動(dòng)控制閥，這種核心輻射的效應(yīng)是以高集成為前提的，在完成目標(biāo)任務(wù)的前提下進(jìn)行輻散式衍射。

電動(dòng)控制閥的設(shè)計(jì)還是一種高智能化的設(shè)計(jì)。電動(dòng)控制閥在石油儲(chǔ)運(yùn)過程中，對原油、成品油、渣油等不同的液體狀態(tài)的不同介質(zhì)成分進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在對這些不同介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的同時(shí)，利用PLC系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)模式進(jìn)行數(shù)據(jù)診斷和糾偏。因此，對這一電路的故障預(yù)警性判斷就必須依賴于智能化的PLC系統(tǒng)。智能電動(dòng)閥是以起始和終端的主站控制器為連接點(diǎn)的兩線環(huán)路系統(tǒng)，幾百個(gè)智能閥受控于其中，形成一個(gè)兩線的環(huán)路特色系統(tǒng)，它能夠在環(huán)路發(fā)生故障時(shí)及時(shí)對故障予以屏蔽，并運(yùn)用自動(dòng)化實(shí)時(shí)同步功能，將不同的故障狀況傳遞給主站控制器，主站控制器能夠在接受到訊號(hào)后及時(shí)同步進(jìn)行反應(yīng)，排除發(fā)生故障的線路進(jìn)入環(huán)路總系統(tǒng)，從而保證石油儲(chǔ)運(yùn)整個(gè)環(huán)路的現(xiàn)場通訊持續(xù)不中斷運(yùn)行，保障了整個(gè)環(huán)路的通暢和安全。

（二）監(jiān)控系統(tǒng)中的主站控制器設(shè)計(jì)

在石油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，主站控制器是PLC環(huán)路的連接點(diǎn)，它的主CPU卡是控制器的“首腦”，在主CPU卡上存儲(chǔ)著所有環(huán)路的數(shù)字采集信息和故障診斷信息，是智能型的主芯片；還有連接電源的通訊卡，實(shí)施所有的通訊記錄數(shù)字掌控功能；另外，還有其輔助設(shè)備儀表：液晶顯示器和盤裝智能儀表，控制人員可以通過這些自動(dòng)化顯示儀表進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和調(diào)控。主站控制器其“首腦”的CPU卡中實(shí)質(zhì)是有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫空間：其一是現(xiàn)場單元數(shù)據(jù)庫，是由兩線環(huán)路的循環(huán)中傳送過來的訊號(hào)，包括中間幾百個(gè)智能閥的詳細(xì)地址及開度，這些智能閥的地址由主站控制器精確控制，以定位的方式進(jìn)行掌控，一旦中間的智能閥的地址出現(xiàn)偏離，訊號(hào)則會(huì)出現(xiàn)異常變化，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就會(huì)即時(shí)傳遞地址異常故障信息給主站控制器；同時(shí)，智能閥的開度也由上位機(jī)進(jìn)行讀寫命令控制，一旦中間的智能閥的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)異常，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邏輯區(qū)即會(huì)同步將開度異常報(bào)告給主站控制器。其二是主站控制器狀態(tài)及自診斷數(shù)據(jù)庫，它是智能閥的上位機(jī)，向智能閥傳達(dá)執(zhí)行命令，并且接收由現(xiàn)場單元數(shù)據(jù)庫傳送來的智能閥開閉數(shù)據(jù)，實(shí)施PLC的同步通訊功能。

（三）監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架

監(jiān)控系統(tǒng)通過Modbus通訊協(xié)議，一臺(tái)PLC系統(tǒng)可以對接多臺(tái)主站控制器，主PLC與主站控制器是通過在線的同步的運(yùn)作，主PLC從主站控制器讀取數(shù)據(jù)，并下達(dá)命令幾百個(gè)智能閥運(yùn)轉(zhuǎn)；一旦主PLC發(fā)生故障，系統(tǒng)能自動(dòng)從PLC切換到“熱備控制器”進(jìn)行掌控。

（四）PLC系統(tǒng)在石油儲(chǔ)運(yùn)過程中的操作應(yīng)用原則

鑒于石油庫區(qū)中各種控制閥數(shù)量有上百個(gè)而且分布不集中的特點(diǎn)，必須建立一個(gè)自動(dòng)化控制中心，由控制中心的人機(jī)界面操作者完成對整體庫區(qū)各站點(diǎn)的監(jiān)控和操作，實(shí)現(xiàn)各現(xiàn)場監(jiān)控“無人化”控制，在控制中心的統(tǒng)一調(diào)度下進(jìn)行集中管理，應(yīng)用智能數(shù)據(jù)庫中的信息數(shù)據(jù)，對石油管道中實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的儲(chǔ)運(yùn)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)診斷和風(fēng)險(xiǎn)評估，針對石油儲(chǔ)運(yùn)過程中的腐蝕、“第三方”破壞和靜電干擾的因素，進(jìn)行防靜電、防震、防腐蝕的完整性管理措施。這樣，由單個(gè)罐區(qū)的獨(dú)立監(jiān)控聯(lián)接成各罐區(qū)相聯(lián)的總體監(jiān)控系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)運(yùn)的生產(chǎn)及調(diào)度，保障石油儲(chǔ)運(yùn)管道在安全、穩(wěn)態(tài)、高效的軌道上運(yùn)行。

三、結(jié)束語

現(xiàn)代化的PLC系統(tǒng)中，智能電動(dòng)閥與主站控制器的有效結(jié)合、高級專業(yè)邏輯數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控指標(biāo)、監(jiān)控手段等高級功能，使石油儲(chǔ)運(yùn)在控制上更加簡潔方便，系統(tǒng)對信息采集過程中的定時(shí)控制也對石油儲(chǔ)運(yùn)過程增加了安全性因素，通過對故障的診斷和對故障線路的排除處理，可以使整體環(huán)路持續(xù)無中斷地連續(xù)工作，使龐大的信息存儲(chǔ)在安全的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)得以可靠運(yùn)行。同時(shí)PLC系統(tǒng)使用16按鈕鍵盤可以人工啟動(dòng)、關(guān)閉中間環(huán)路上的幾百個(gè)智能電動(dòng)閥門，并且控制者可以在液晶顯示器上，通過直觀、簡便的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)編程、組態(tài)和對接，及時(shí)把握動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，比較工藝流程中的各參數(shù)指標(biāo)，通過對波動(dòng)曲線及趨勢的變動(dòng)性分析提出預(yù)警報(bào)告，為石油儲(chǔ)運(yùn)的安全可靠運(yùn)作提供了有力的保障。

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