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文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2024）08-068-04中圖分類號：TP273

★孟秀玉（中國石化潤滑油濟南分公司，山東濟南255001）

關鍵詞：潤滑油；組態；控制系統；SMB

1　引言

中國石化潤滑油濟南分公司根據自己多年生產經驗，在原有裝置的基礎上，采取和利時MACS-K系列DCS與引進SMB技術相結合的方式，自行設計了一套完整的控制系統，利用Batch系統自動實現配方編輯、驗證、發布到潤滑油批量調合。該系統自2023年6月份運行以來，大大縮短了調合周期，降低了生產成本，并且提高了產品的一次合格率。

2　工藝要求

利用SMB同步計量調合技術，實現內燃機油、工業油及齒輪油三類同步計量調合。同步計量調合設備明細表如表1所示。

表1 同步計量調合設備明細表

2.1　Batch系統

Batch系統自動實現配方編輯、驗證、發布，無縫連接和利時MACS-K控制系統，從而實現潤滑油SMB批量調合。

2.2　過程實時監控

DCS系統接到Batch系統命令后，自動執行自檢、伸桿、發第一球、開泵、計量、球掃、收球等任務。主監控畫面實時顯示整個SMB過程，操作員只是對監控畫面進行監控，查看對應設備狀態是否正常。當閥門打開或管線流通時畫面顯示為綠色，反之為紅色，若閥門、收發球站出現錯誤，或反饋信號與實時顯示信號不符時，系統將按順序停止設備運行，避免事故發生。監控主界面如圖1所示。

2.3　歷史數據查詢

和利時MACSV6.5.4軟件包括歷史數據查詢系統，該系統具有歷史趨勢查詢、報表導出打印等功能。變量歷史數據以特定格式自動保存到對應的目錄中，通過選擇變量及區間日期，可以在線或導出查看變量的趨勢文件。

圖1 監控主界面

3　MACS-K網絡結構

和利時MACS-K的網絡采用P2P結構，由上到下分為系統網絡、控制網絡兩個層次。通信介質采用雙絞線或光纖，傳輸速率100Mbps。MACS-K系統網絡結構如圖2所示。

圖2 網絡結構

3.1　系統網絡

系統網絡（SNET）由100M高速冗余網絡構成，用于系統歷史站與操作員站、工程師站、控制器、通信站、網絡打印機的連接，完成整個系統的數據監視，并對操作員的各種操作請求做出響應，如圖形切換、數據顯示、趨勢顯示、報表打印、屏幕拷貝、表格日志查詢等。

工程師站與I/O控制站連接，完成控制站的數據下裝，歷史站與控制站之間進行實時數據通信。歷史站上運行多種服務：實時庫服務、歷史庫服務、I/O服務。

潤滑油生產系統采用128、129兩個網段來構成系統網的冗余。以#10站為例，A機系統網的SNET1對應128.0.0.10，SNET2對應129.0.0.10；B機系統網的SNET1對應128.0.0.138，SNET2對應129.0.0.138。MACS-K系統網絡的傳輸介質為非屏蔽雙絞線（UTP），最大傳輸距離為100米。

3.2　控制網絡

控制網絡（CNET）由IO-BUS總線構成，用來實現過程I/O模塊與I/O控制站主控模塊的通信，完成實時輸入、輸出數據的傳送。潤滑油生產過程控制采用總線型連接，MACS-K系統的控制器與IO-BUS總線拓撲模塊連接，通過內部線路分出12個8針多功能總線連接端口，柜內每列的末端增加DP連接器與下一列的第一個模塊連接，構成冗余控制網的總線形連接，如圖3所示。

4　軟件組態

4.1　工程總控組態

4.1.1　硬件組態

MACS-K系統采用K-CU11主控模塊，兩個AO模塊K-AO01采用8路冗余配置，用于潤滑油泵的變速控制。兩個AI模塊K-AI01采用8路冗余配置，用于潤滑油泵的轉速反饋。K-PI01模塊6路脈沖輸入，用于采集質量流量計的出口流量。K-DO01為16路共負端晶體管DO模塊，用于現場閥門、氣缸控制；K-DI01為16路24V觸點型DI模塊，采集閥門、氣缸開到位信號。

儲罐液位采集利用雷達液位計，溫度采集利用熱電阻Pt100，MACS-K采用Modbus通訊協議及Profibus-DP現場總線，實現各罐的液位以及溫度顯示。

4.1.2　數據庫建立

利用數據庫導出命令建立數據庫的模板，在EXCEL軟件中打開模板，按照控制站中的I/O模塊分配，整理并補充各個測點的信息項。完成后導入數據庫，編譯完成后，雙擊組態流程窗口中控制站節點下的現場控制站，將切換到Auto Think算法組態軟件中，并加載該控制站的工程。在打開的工程中，可以查看根據數據庫生成的硬件配置及其測點信息。

4.1.3　工藝流程圖組態

工藝流程圖是DCS系統的主操作界面，它以圖形方式表達了現場工藝生產流程與管道連接、儀表測量和控制回路。按照潤滑油SMB工藝要求，系統設置如下頁面：SMB、DDU、配方、雨污分流、趨勢查詢、泵閥站、罐區液位、溫度、容積、質量顯示等。

4.2　Auto Think組態

POU（Program Organization Unit）是Auto Think軟件中重要的、唯一的基本編程單位。POU由3種類型的基本單元組成：程序（Program）、功能塊（Function Block）、功能（Function）。

4.2.1　CFC組態

CFC是連續功能塊圖（Continuous Function Chart）的簡稱，它是一種圖形化的編程語言。CFC語言編輯的POU支持簡單的定位和功能塊、函數與變量之間的連接。本系統中組建的控制功能包括：潤滑油SMB控制回路圖、自動輸油控制回路圖、半自動輸油控制回路圖、泵啟停控制回路圖、延時控制回路圖、液位異常變化自保聯鎖，如圖4所示。

圖4 液位異常變化自保聯鎖

4.2.2　LD組態

LD是梯形圖（Ladder Diagram）的簡稱，LD語言是源自現場的電磁繼電器，用來表明控制器的POU的獨立節點當前通過的電源流梯形圖。梯形圖包含一系列網絡，網絡通過左右垂直線被限制在左邊和右邊。在中間是由接觸點、線圈和連接線組成的電路圖。每個網絡包含一系列接觸點，從左到右的狀態是“ON”或者“OFF”，對應于邏輯值TRUE和FALSE。每一個接觸點屬于一個邏輯變量。

潤滑油泵PI101B旁邊閥門FV101B控制原理圖見圖5，其工作原理簡述如下：

圖5 閥門控制原理圖

參數說明：AUTO表示自動運行狀態，FV101B_M表示旁路閥門FV101B手動，FUX109表示FVX109閥門關到位，FV109表示閥門運行狀態，P102A_R表示泵變頻運行，P101B_C表示泵變頻啟停，FV101B_A表示旁路閥門FV101B自動，ZJH_2表示泵B風自凈化聯動。

手動操作：在主操作界面中，手動點擊閥門開啟，使得FV101B_M置1，FUX109關到位置1，FV109閥門關閉，參數FV109置0，泵停止運行，參數P102A_R、P101B_C均為0，第一條回路使得閥門FV101B開啟。

自動操作：系統在自動運行狀態下，AUTO以及FV101B_A均為1，風掃開始時，FV109閥門關閉、泵停止運行，所以參數FUX109為1，參數P102A_R、P101B_C均為0，第三條回路使得閥門FV101B開啟。

5　潤滑油SMB在MACS-K中的實現

1#SMB內燃機油調合含6條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線調合母管及所對應配套的一個發球站的撬裝調合設備。2#SMB工業油調合含4條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線調合母管及所對應配套的一個發球站的撬裝調合設備。3#SMB齒輪油調合含3條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線調合母管及所對應配套的一個發球站的撬裝調合設備，如圖6所示SMB。

圖6 SMB

SMB自動調合功能實現在Auto Think中的部分組態如圖7所示，其中FI101A_S為A泵對應流量計目標值設定，FS101A_RM為潤滑油泵P101A給定自動轉速方式，WJB_SC為流量計已通過脈沖方式讀取的實時數值，FS101A為潤滑油泵P101A變速控制，從而實現自動輸油、自動球掃、自動收球。

圖7 Auto Think組態

6　結論

MACS-K系統自2023年6月份運行以來，在近一年的潤滑油生產過程中，一次調合率達99.5%，計量精確，SMB效果明顯，提高了中國石化長城潤滑油調合的自動化、智能化水平。

（1）和利時MACS-K系列DCS實現了潤滑油SMB同步計量調合、畫面和數據的實時訪問以及歷史數據查詢，提高了潤滑油調合的管理水平，從而減少了操作人員，提高了勞動生產率，降低了人為因素造成的產品質量隱患，真正實現了管控一體化。

（2）本監控系統采用Profibus-DP工業現場總線與自動化系統各個I/O模塊及智能設備連接通訊，可實時、快速、高效地完成過程通訊任務。選擇和利時MACSV6.5.4組態軟件作為系統開發工具軟件，達到了預期目標，實現了潤滑油SMB的控制操作，以及數據采集和信息的實時性、準確性、完整性、統一性。

（3）根據潤滑油油品分類內燃機油、工業油、齒輪油，實現了3路SMB同步計量調合，達到了油品專線調合的目的，提高了自動化控制水平和計量精度，使潤滑油產品有了質量保證。

作者簡介：

孟秀玉（1980-），女，山東成武人，工程師，碩士，現就職于中國石化潤滑油濟南分公司，主要從事控制系統方面的研究。

參考文獻：

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[2] 周辛, 等. 和利時MACS 6系列集散控制系統在首套國產化大化肥裝置中的應用[J]. 儀器儀表用戶, 2023 (7) : 34 - 37

[3] 田友, 等. 基于和利時MACS系統成功實現科林煤氣化順控[J]. 自動化博覽, 2022 (2) : 82 - 88

[4] 史春方, 等. 基于和利時DCS控制的一種循環流化床鍋爐給煤量修正方法[J]. 自動化博覽, 2022 (5) : 70 - 72

摘自《自動化博覽》2024年8月刊