石油儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

覃　毅　韋紹遠(yuǎn)

摘要:本文介紹了石油儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)組成、硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì),同時(shí)采用3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)提高系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞:油料儲(chǔ)運(yùn) 可靠性 軟件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):TE8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)03-0045-01

油庫(kù)中油料儲(chǔ)存罐和輸油管道所使用的各種控制閥門是油料儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中必不可少的現(xiàn)場(chǎng)儀表,其智能化程度的高低、所含信息的多少和對(duì)故障的診斷與容錯(cuò)能力直接影響到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和易用性。通常庫(kù)區(qū)中的控制閥數(shù)量眾多且分散,普通的控制閥所含信息量少而布線繁多,這在一定程度上使庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。該系統(tǒng)智能閥控制設(shè)備與PLC的結(jié)合使得罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)布線簡(jiǎn)潔、控制方便,PLC的冗余以及Pakscan IIE主站控制器的雙備保證了系統(tǒng)的高可靠性,也提高了控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。

1系統(tǒng)需求分析

①對(duì)整個(gè)罐區(qū)的溫度、壓力、流量、液位、可燃?xì)怏w濃度、狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè);

②油庫(kù)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)歸檔、控制;

③對(duì)閥門的開(kāi)/閉、泵的啟/停進(jìn)行監(jiān)控;

④打印各種生產(chǎn)報(bào)表、輸油泵故障診斷及分析、儀表故障診斷及分析等功能;

⑤彩色顯示有關(guān)畫(huà)面、參數(shù)及聲光信號(hào)報(bào)警;

⑥與工廠信息網(wǎng)連網(wǎng),傳遞有關(guān)信息。

2 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制中心是本系統(tǒng)的調(diào)度指揮中心,操作人員在控制中心通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即可完成對(duì)全庫(kù)區(qū)的操作和運(yùn)行管理等任務(wù)。其主要功能:庫(kù)區(qū)管理;數(shù)據(jù)采集和處理;與第三方的監(jiān)控系統(tǒng)或智能設(shè)備通訊;邏輯控制、連鎖保護(hù)、流量計(jì)算。主站控制器是由主CPU卡、環(huán)路通訊卡、電源、液晶顯示器和16按鈕鍵盤組成的盤裝智能儀表。它內(nèi)部有兩個(gè)固定的數(shù)據(jù)庫(kù),一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)單元數(shù)據(jù)庫(kù),負(fù)責(zé)接收并記錄從兩線環(huán)路傳來(lái)的智能閥的地址、轉(zhuǎn)矩、開(kāi)度等數(shù)據(jù),根據(jù)從上位機(jī)傳來(lái)的讀寫命令控制閥門的運(yùn)動(dòng),該數(shù)據(jù)庫(kù)從邏輯上劃分為4個(gè)區(qū),每個(gè)區(qū)記錄60個(gè)閥門的數(shù)據(jù);另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)為主站控制器狀態(tài)及自診斷數(shù)據(jù)庫(kù),負(fù)責(zé)記錄通訊協(xié)議的有關(guān)狀態(tài)并向智能閥發(fā)布命令。通過(guò)主站控制器的按鍵和液晶顯示器,可以實(shí)現(xiàn)讀取智能閥的開(kāi)度、轉(zhuǎn)矩、地址等數(shù)據(jù),控制閥門的開(kāi)閉,接收?qǐng)?bào)警信號(hào)及與PLC通訊等功能。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用的是Modbus通訊協(xié)議,一臺(tái)PLC可以連接多臺(tái)Pakscan IIE主站控制器,因此,若現(xiàn)場(chǎng)智能閥較多,系統(tǒng)可以很方便地?cái)U(kuò)展而且連線簡(jiǎn)單。正常運(yùn)行情況下,主PLC和主控制器工作,從PLC和備控制器分別與主PLC和主控制器保持同步。智能閥將數(shù)據(jù)傳送給主控制器,主PLC通過(guò)RS-485接口從主控制器中讀取數(shù)據(jù),并向其發(fā)布命令,主控制器再執(zhí)行命令,驅(qū)動(dòng)智能閥按命令運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)主PLC或主控制器出現(xiàn)故障時(shí),系統(tǒng)能分別自動(dòng)切換到從PLC或備控制器。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件實(shí)現(xiàn)組態(tài)化,可選用國(guó)際流行的、最為工業(yè)控制界青睞的工控組態(tài)軟件,具有很高的可靠性和靈活性。

3.1 通訊程序設(shè)計(jì)

主通訊模塊的程序設(shè)計(jì)有3部分內(nèi)容:初始化通訊模塊;讀寫Modbus/RTU數(shù)據(jù);監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)。

通訊模塊的初始化工作主要是配置3個(gè)初始化控制塊的參數(shù):Slave控制塊(SCB),信息控制塊(MCB)和通訊要求參數(shù)塊(COM_REQ)。所有這些初始化參數(shù)在PLC上電或冷啟動(dòng)初始化的第一個(gè)掃描周期內(nèi)加載到RTU主通訊模塊,此后RTU主通訊模塊負(fù)責(zé)與主站控制器通訊,而PLC則與RTU主通訊模塊交換數(shù)據(jù)。讀寫Modbus/RTU數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)的編程相對(duì)簡(jiǎn)單,只要讀寫初始化時(shí)定義的相應(yīng)的PLC參數(shù)地址即可。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

上位監(jiān)控站可以準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和控制儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的所有信息和設(shè)備。通過(guò)編程、組態(tài)、連接,形象地反映實(shí)際工藝流程、顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),設(shè)置PID控制參數(shù)以及過(guò)程參數(shù),并可以查看歷史趨勢(shì)、報(bào)警歷史報(bào)表等?，F(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥配置在流程的輸油管線上,通過(guò)按鈕可以人工啟動(dòng)、停止和關(guān)閉任一個(gè)閥門,并顯示任意時(shí)刻的閥門狀態(tài)和閥位值。設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界面使操作簡(jiǎn)便、直觀。

3.3 故障報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng),1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板,用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況,當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮,當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍。2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),有文字顯示故障類型,工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍,歷史事件表中將記錄該故障。3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi),當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),信號(hào)箱將用聲、光報(bào)警方式提示工作人員,及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí),又將故障進(jìn)行分類,有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的,但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大,系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行,故障可在運(yùn)行中排除,這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間,提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平。

4 系統(tǒng)操作原則

在正常情況下,由控制中心對(duì)整個(gè)儲(chǔ)備庫(kù)進(jìn)行監(jiān)視和控制。調(diào)度和操作人員在控制中心通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)全庫(kù)區(qū)的監(jiān)視、操作和管理。通常情況下,各現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元無(wú)須人工干預(yù),全庫(kù)區(qū)的控制系統(tǒng)在控制中心的統(tǒng)一指揮和管理下完成各自的工作。當(dāng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生故障或控制中心主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時(shí),可切換成現(xiàn)場(chǎng)人工就地控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)規(guī)模由單個(gè)罐區(qū)的分別監(jiān)控,發(fā)展到將各罐區(qū)和裝車站聯(lián)接成儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)中也被廣泛應(yīng)用,包括現(xiàn)場(chǎng)總線、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)及全廠的生產(chǎn)、調(diào)度、管理在內(nèi)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)為用戶實(shí)現(xiàn)采集與控制分散,信息集中提供最有力的支持,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)控制管理一體化,有力地提高企業(yè)的管理水平,提高效益。

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