國(guó)內(nèi)成品油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀分析及優(yōu)化

□ 文/劉航宇

國(guó)內(nèi)成品油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)相對(duì)歐美起步較晚，歷經(jīng)20多年的發(fā)展，已經(jīng)從最初單一的裝車控制發(fā)展到現(xiàn)在的以管控一體化為目標(biāo)的油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)。從整體情況上來(lái)看，現(xiàn)有油庫(kù)自動(dòng)化基礎(chǔ)比較薄弱，由于大部分油庫(kù)自動(dòng)化子系統(tǒng)及儀表設(shè)備種類繁多、缺乏統(tǒng)一的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)、廠家技術(shù)水平的良莠不齊，致使早期實(shí)施的系統(tǒng)在功能和質(zhì)量上不能完全滿足生產(chǎn)應(yīng)用。

一 、概述

近幾年新建和改建的油庫(kù)在自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)、功能設(shè)計(jì)、設(shè)備儀表選擇等方面已經(jīng)有了較大的提高。建立了生產(chǎn)安全監(jiān)控、數(shù)據(jù)集成等完善的自動(dòng)化體系，再輔以油庫(kù)管理信息系統(tǒng)的成熟應(yīng)用，已基本達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的要求，只要在軟件精細(xì)化設(shè)計(jì)、選用設(shè)備品質(zhì)、流程精細(xì)化管理幾個(gè)方面進(jìn)一步提高，就完全能夠達(dá)到甚至超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平。

二、國(guó)內(nèi)新建油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

1）執(zhí)行層：由流量計(jì)、電液閥、電動(dòng)閥、液位儀、油泵、攝像、溫度傳感器、壓力傳感器、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)器等構(gòu)成。

2）控制層：由定量灌裝發(fā)油子系統(tǒng)（公路、鐵路和碼頭）、儲(chǔ)罐液位計(jì)量子系統(tǒng)、油品移動(dòng)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集成平臺(tái)子系統(tǒng)等組成。多采用一套PLC控制器作為主站，掛接各控制分站。

3）管理層：由庫(kù)級(jí)管理、業(yè)務(wù)管理、設(shè)備管理、值班管理、網(wǎng)絡(luò)通信等信息系統(tǒng)組成。

2.2 主要功能

2.2.1 控制層系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

● 油品出庫(kù)自動(dòng)計(jì)量及定量灌裝過(guò)程控制；

● 油品灌裝IC“一卡通”流程管理；

● 庫(kù)區(qū)內(nèi)多種生產(chǎn)參數(shù)檢測(cè)報(bào)警并聯(lián)動(dòng)相關(guān)控制；

● 油品進(jìn)庫(kù)、出庫(kù)、倒罐等油品移動(dòng)全部實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化控制；

● 油庫(kù)生產(chǎn)管理都在同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上進(jìn)行協(xié)同工作。

2.2.2 管理層系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

● 油庫(kù)進(jìn)銷存生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)管理；

● 油品出庫(kù)開(kāi)票寫卡及發(fā)油流程管理；

● 支持對(duì)生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)視；

● 生產(chǎn)數(shù)據(jù)都能夠上傳到總部信息系統(tǒng)；

● 油庫(kù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)管理系統(tǒng)一次采集，自動(dòng)為ERP系統(tǒng)、物流系統(tǒng)提供基礎(chǔ)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)。

三、國(guó)內(nèi)外油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)比較

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，國(guó)內(nèi)外油庫(kù)區(qū)別不大。只是在管理層與控制層之間數(shù)據(jù)流交互方式上不同，國(guó)外系統(tǒng)更優(yōu)一些。國(guó)外系統(tǒng)是通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)所有生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和各種生產(chǎn)信息，監(jiān)控終端和管理終端都是從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、顯示和業(yè)務(wù)管理。國(guó)內(nèi)系統(tǒng)是通過(guò)監(jiān)控終端存儲(chǔ)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和各種生產(chǎn)信息，然后通過(guò)監(jiān)控終端將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)服務(wù)器，管理終端從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理。

3.2 硬件配置

從執(zhí)行層來(lái)看，國(guó)外系統(tǒng)的主控制器多采用PLC控制器，流量計(jì)多采用Smith、Rosement容積式流量計(jì)，電液閥多采用數(shù)字電液閥。國(guó)內(nèi)油庫(kù)儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)除電液閥、液位儀等進(jìn)口設(shè)備外，性能不如國(guó)外油庫(kù)。但隨著國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的不斷發(fā)展，像數(shù)字電液閥除在裝備制造材料上不如國(guó)外材料壽命長(zhǎng)之外，其控制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際同類技術(shù)的先進(jìn)水平，并且擁有了一定的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)。

3.3 軟件

國(guó)外油庫(kù)系統(tǒng)監(jiān)控軟件主要采用工業(yè)組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)完成生產(chǎn)監(jiān)控，也有極少專業(yè)自動(dòng)化公司采用自行開(kāi)發(fā)，界面簡(jiǎn)單、風(fēng)格統(tǒng)一、操作性好、人性化設(shè)計(jì)意識(shí)強(qiáng)。國(guó)內(nèi)油庫(kù)系統(tǒng)監(jiān)控軟件也是采用工業(yè)組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)完成生產(chǎn)監(jiān)控，不同點(diǎn)主要是監(jiān)控終端配置單獨(dú)的終端軟件，監(jiān)控軟件自行配置數(shù)據(jù)上傳接口，目前一些自動(dòng)化廠家已經(jīng)開(kāi)始對(duì)生產(chǎn)監(jiān)控軟件進(jìn)行整合。另外國(guó)內(nèi)的軟件大多沒(méi)有采用冗余的軟件設(shè)計(jì)，這也是下一步國(guó)內(nèi)軟件需要提升的地方。

3.4 物流管理

國(guó)外油品物流配送實(shí)施要早于國(guó)內(nèi)物流管理，流程模式基本相同，只是在精細(xì)化應(yīng)用和系統(tǒng)成熟性方面領(lǐng)先國(guó)內(nèi)。國(guó)內(nèi)隨著油庫(kù)管理、ERP、物流配送、加油站管理等信息系統(tǒng)的實(shí)施，加強(qiáng)了作業(yè)過(guò)程的透明度并準(zhǔn)確地掌握數(shù)據(jù)，逐步形成較為完善的成品油物流運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)。

3.5 投資

國(guó)外油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)投資往往是國(guó)內(nèi)的3-5倍。軟件和硬件產(chǎn)品綁定供貨，系統(tǒng)軟件約占整體投資的20%-30%，另外硬件產(chǎn)品選型較好。

3.6 優(yōu)缺點(diǎn)比較

3.6.1 國(guó)外系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）所有的生產(chǎn)控制系統(tǒng)通過(guò)一套軟件實(shí)現(xiàn)，并可以多點(diǎn)監(jiān)控，系統(tǒng)運(yùn)行不會(huì)因任意一臺(tái)監(jiān)控終端故障而影響系統(tǒng)運(yùn)行，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得各系統(tǒng)之間連鎖變得簡(jiǎn)單易行；

（2）軟件功能較好，監(jiān)控軟件平臺(tái)集成的系統(tǒng)有公路發(fā)油、鐵路發(fā)油、罐區(qū)監(jiān)控、工藝自動(dòng)化、消防自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的圖形監(jiān)測(cè)、控制、連鎖、趨勢(shì)、報(bào)警等功能；

（3）生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用儀表設(shè)備及安防設(shè)備品質(zhì)好，網(wǎng)絡(luò)冗余完善，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低。

3.6.2 國(guó)外系統(tǒng)缺點(diǎn)

（1）所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及控制命令都要通過(guò)服務(wù)器完成，這就對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用的可靠性要求極高，一旦出現(xiàn)故障，所有生產(chǎn)控制將全部癱瘓；

（2）投資過(guò)高，國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用有困難；

（3）系統(tǒng)運(yùn)行的升級(jí)、維護(hù)費(fèi)用高，及時(shí)性不能保證。

3.6.3 國(guó)內(nèi)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器依賴不嚴(yán)重，通過(guò)監(jiān)控終端直接與控制器交互數(shù)據(jù)，只要生產(chǎn)監(jiān)控終端正常工作就不影響正常生產(chǎn)運(yùn)行；

（2）生產(chǎn)控制層冗余的以太網(wǎng)和設(shè)備層冗余的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好；

（3）投資較低，系統(tǒng)運(yùn)行的維護(hù)費(fèi)用低，及時(shí)性有保證。

3.6.4 國(guó)內(nèi)系統(tǒng)缺點(diǎn)

（1）需要設(shè)置多臺(tái)監(jiān)控終端及軟件，監(jiān)控終端故障會(huì)影響到某套系統(tǒng)的正常運(yùn)行；

（2）系統(tǒng)部分國(guó)產(chǎn)儀表設(shè)備存在質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性不好；

（3）數(shù)據(jù)流相比國(guó)外系統(tǒng)多了一個(gè)存儲(chǔ)環(huán)節(jié)。

四、國(guó)內(nèi)油庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

國(guó)內(nèi)新建油庫(kù)的自動(dòng)化系統(tǒng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)和設(shè)備選型上與國(guó)外系統(tǒng)已基本接近，主要在數(shù)據(jù)流傳輸方式和軟件應(yīng)用上與國(guó)外系統(tǒng)還有一定差距，需要進(jìn)一步優(yōu)化，在后續(xù)新建及改擴(kuò)建油庫(kù)中應(yīng)用。優(yōu)化后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，PLC控制器采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)及掛接到生產(chǎn)局域網(wǎng)上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)的數(shù)采服務(wù)器采集并存儲(chǔ)，監(jiān)控操作站從數(shù)據(jù)集成平臺(tái)獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視；從操作站下發(fā)的控制指令經(jīng)生產(chǎn)局域網(wǎng)直接下發(fā)到PLC控制器進(jìn)行控制。

4.2 軟件整合

將油庫(kù)定量灌裝、罐區(qū)自動(dòng)化及消防自動(dòng)化系統(tǒng)集成為一套監(jiān)控軟件，在1臺(tái)監(jiān)控終端就可對(duì)多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也可安裝在多臺(tái)監(jiān)控終端分別進(jìn)行監(jiān)控。

4.3 油品移動(dòng)

在罐區(qū)自動(dòng)化系統(tǒng)中對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的油品移動(dòng)模型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，逐步建立自檢測(cè)、自學(xué)習(xí)的油品移動(dòng)專家系統(tǒng)。

4.4 安全檢測(cè)優(yōu)化

進(jìn)一步對(duì)油庫(kù)生產(chǎn)安全檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，做到確保生產(chǎn)異常能夠及時(shí)自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警并連鎖相關(guān)設(shè)備動(dòng)作，能夠及時(shí)提醒操作人員對(duì)異常報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)及處理，避免出現(xiàn)生產(chǎn)事故。

4.5 功能優(yōu)化

在軟件操作使用和功能上進(jìn)一步精細(xì)化設(shè)計(jì)，使自動(dòng)化系統(tǒng)更好地為生產(chǎn)服務(wù)。