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1 概述

當前，石油化工儲運行業發展快速，物料銷售在儲運轉運業務環節中，對于高效性、便捷性、精確性及自動控制率的要求也越來越高。此時，系統的安全控制策略、物料的安全切換策略，以及如何減少人工干預等，成為實現儲運一體化關注的重點。企業在提升外運能力的同時，解決槽車裝卸過程中的安全問題，是現代化儲運企業向智慧工廠變革的重要工作之一。

本文介紹了一種基于現場批量控制器，綜合裝車業務管理軟件，實現多鶴位、多儲罐、多物料泵的自動化控制方案。系統通過多維度業務信息驗證，自動實現鶴位物料安全對比，采用防誤裝策略自動控制鶴位閥門，同時對儲罐物料泵進行有機聯動，輔助計算機數據化管理，實現一種高效、安全的一體化儲運灌裝控制。

2 整體系統架構

泰地石化集團有限公司嘉興分公司裝卸現場總計34個鶴位，涉及物料20種，大小儲罐42個。現場存在一個鶴位發多種物料，如1號鶴位含有92號車用汽油、汽油、乙二醇三種；也存在一種物料對應多個儲罐，如汽油含有V2002、V2003、V2004、V3010、V5002，5個儲罐同時也對應5個不同的發油鶴位。在這種情況下，現場的發油控制，各物料泵的啟停工作按人工辨識再操作，勞動強度非常大，很容易發錯油，或導致憋泵等安全問題。

經項目改造后，系統將定量裝車與泵控系統進行了一體化聯動設計。系統整體架構如圖1所示。

圖1 系統構架圖

新控制系統主要包括一些數據采集設備、控制設備、安全保護設備、現場計量儀表、網絡設備、上位機及相關的業務管理軟件。

（1）批量控制器：是實現定量裝車的核心設備。其主要功能是對裝車過程進行程序控制和安全聯鎖控制，就地顯示現場重要設備的工作狀態等。本案例采用的是中控SQI系列批控器，該批控器支持雙路RS485通訊。

（2）流量計：批量控制器采集流量計脈沖信號或者毫安信號，完成對灌裝量的實時計量。流量精度高低和穩定性直接影響整個裝車系統的控制精度。

（3）控制閥門：裝卸車流量控制，接受批量控制器控制。主要是消除裝車過程中的靜電危害，以及防止裝車過程中的“水擊”現象，同時提高裝車的控制精度。控制閥一般選擇氣動兩段式控制球閥、電液閥、調節閥。

（4）防靜電控制器：靜電接地夾與大地連接，將槽車上的靜電導入接地網。當接地夾與槽車接觸不良時其觸點信號進入批量控制器，批量控制器將輸出控制信號自動暫停裝車，待故障解除后，重新按批量控制器“啟動”鍵繼續裝車。

（5）溢流控制器：當槽內液位過高時，溢流報警信號進入批控器，批控器輸出控制信號，自動暫停裝車，如為誤報可繼續灌裝，否則中止裝車。

（6）鶴管：鶴管是由旋轉接頭、剛性管道及相關輔助部件組合而成，是管道系統與槽車之間輸送液體介質的專用設備。

（7）泵控控制器：負責泵控控制，油品移動控制等，可以是小型PLC控制器，也可以是DCS控制器。本案例采用的是中控G3小型分布式PLC。

（8）物料泵：是裝車的動力裝置，其啟、停受泵控控制器控制，或通過人工手動操作。

（9）上位機：部署業務管理軟件，主要做訂單數據管理，裝車過程數據統計，及系統基礎參數管理等。

3 泵控聯動設計原理

實現泵控系統聯動首要的任務，是將現場工藝的鶴位、物料、儲罐、物料泵進行詳細列舉、編碼，并找出其中對應的工藝關系。即，將一個鶴位可能對應多種物料，同一物料對應多個儲罐的關系進行理順。

圖2 泵控數據關系原理圖

方案設計首先在Inscan SQS業務管理軟件中，將物料編碼、鶴位編碼、儲罐編碼等關系進行綁定對應， 編碼思路如表1、表2所示：

表1 確認鶴位與物料關系

表2 確認物料與儲罐關系

其次，在PLC中控制邏輯中，將儲罐編碼與泵號綁定關系。

表3 儲罐與物料泵綁定關系

最后，訂單下發，業務作業自動判斷訂單信息，進行系統間控制聯動。

4 業務流程

圖3 泵控控制流程圖

（1）在業務軟件錄單，錄單過程中完成儲罐與訂單關系綁定，并形成IC卡。

（2）業務下單，操作員通過刷卡等方式將訂單信息寫入到批控器中（例如鶴位1），同時InscanSQS業務管理軟件將儲罐編碼發送給泵控PLC，以及鶴位1批控器對應儲罐編碼的寄存器中。

（3）批控器按“開始”鍵，PLC讀取批控器（鶴位1）中儲罐編碼內容，與業務軟件給的儲罐編碼進行比較，若儲罐編碼不一致，則批控器上無法啟動鶴位裝車；若儲罐編碼一致，且PLC綁定表中，符合鶴位1對應儲罐編碼，則PLC將批控器上的儲罐編碼一致標志置1，批控器可進行開始運行操作。

（4）批控器進入運行狀態，開泵DO信號輸出給PLC，PLC接收到鶴位1的泵啟動信號，根據鶴位1的訂單信息中儲罐編碼，啟動相應的泵。

（5）異常狀態下的物料泵的防誤啟動措施若PLC僅從批控器中獲取儲罐編碼，或僅從業務軟件獲取業務物料編碼，則可能出現通訊異常，導致PLC中儲罐編碼與訂單中的儲罐編碼不一致，會存在物料誤啟動問題。針對此問題，可采取以下措施：

①系統增加儲罐編碼判斷，在PLC控制器中比較業務軟件發送的儲罐編碼同讀取批控器中的儲罐編碼比較，比較一致后才可啟動；

②為防止上一訂單信息中的儲罐編碼影響當前訂單控制結果，批控器在完成裝車結束后，對儲罐編碼進行復位。

③PLC控制器中存儲的信息，增加有鶴位與儲罐的綁定，防止業務軟件下發的訂單信息中儲罐編碼有誤。

5 結束語

該系統投入生產兩年來，運行穩定、可靠，人機界面友好。系統通過自動化訂單策略，減少了人工參與，避免了不必要的人為影響。在減輕企業人力資源的投入同時，大大提高了業務工作效率，也使企業的安全生產得到更高的保障，經濟效益得到提升。

作者簡介：

鐘彩浚（1985-），男，江西上饒人，現任浙江中控自動化儀表公司裝車產品經理，從事液體裝卸車行業10年，致力研究推廣定量控制產品與控制系統解決方案及應用。

摘自《自動化博覽》2020年7月刊