可编程自动化控制器在油库管理中的应用.pdf

自 动 化 技 术与 应 用 2 0 1 0 年 第2 8 卷 第9 期 经 验 交 流 T ec h nic al Comm u I1 }c a t i o ns 可编程自动化控制器在油库管理 中的应用 王友善 。 张培 曼 1 ． 青岛邦泽机电有限公司， 山东 青岛 2 6 6 0 7 1 ； 2 ． 青岛市排水管理处 ， 山东 青岛 2 6 6 0 7 1 摘 要 石汕存现代化 [ 业、文通、 平 u 乍活等方而越来越重要 ， 而油库作为协调行油牛产及成品油运输的纽带， 发挥苻十分 要 的怍』 { j 。 融蕾一动化技术的不断发艟， 的自动化管理 度越来越高， 本文着巫介绍 l厂 可编 自动化控制 红油库自动化 制的设。 关键词 汕 竹瑚 ； 可编橼 【 1 动化控制器 分类 TM5 7 1 ． 6 戈献杯 5 B 艾章编 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 0 0 9 0 1 0 0 0 3 Ap p l i c a t i o n o f Pr o g r a mma b l e Au t o ma t i o n Co n t r o l l e r i n Oi I De p o t Ma n a Ⅵ N ． ．c 1 ． em en t G Y o u s h a n ZANG P e i ． mi n 2 1 ． Qi n g d a o Ba n g z h e Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l CO． L T d ， Qi n g d a o 2 6 6 0 7 1 C h i n a ； 2 ． Qi n g d a o De p a r t me n t o f Dr a i n Mana g e me n t ， Qi n g d a o 2 6 6 0 7 1 C hin a Ab s t r a c t Oi l i n mo d e r n i n d u s t r i a l ，t r a n s p o r t a t i o n ， m i l i t a r y ， l i f e a n d S O o n a r e b e c o m i n g i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t ， Oi l d e p o t s a s a c o o r d i n a t i n g o i l p r o d u c t i o n a n d oi l p r o d u c t t r a n s p o r t a t i o n i n b o n d ， p l a y a v e r y i mp o r t a n t i n t h e r o l e ． W i t h t h e C O I l t i n u o u s d e v e l o p me n t o l ’ a u t oma t i o n t e c h n o l o g y ， t h e a u t o ma t i c ma n a g e me n t i n t e n s i t y o f o i l d e p o t i s h i g h e r a n d h i gh e r ．Th i s a r t i c l e h i g h l i g h t s t h e p r o g r a mma b l e a u t o ma t i o n c o n t r o l l e r i n o i l d e p o t m a n a g e me n t ． Ke y wo r d s d e p o t ma n a g e me n t ； p l ‘o g r a m ma b l e a u t o n l a t i o n c o n t r o l l e r 1 引言 改革开放以来， 我国经济持续发展，工业、交通、军 事和生活用油的需求不断增加 ， 各国为石油展开激烈争 夺， 特别 2 0 0 8年发生金融危机以来 ， 各国都在想方设法 储存石油， 随着油库【 1 1 规模的增大 ， 使得油库在生产和管 理方面的工作 目益繁重。同时随着 自动化控系统的不 断发展 ， 有些厂商 已生产出能结合 PC功能和P LC可靠 性的可编程 自动化控制器 P AC [ J [ 3 1 ， 目前在油库生产的 自动化和 日常管理工作得到广泛应用。本文以青岛市 某油库为例， 介绍了可编程 自动化控制器在油库控制系 统的应用。 油库控制系统总体设计 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 1 2 2 ． 1 油库控制系统设计背景 该储油库以储存燃料油和原油为主， 设计能力年接 卸油 1 5 0 0万吨， 分码头和罐区两部分。码头为 3 0万吨 泊位一个 ， 配套 4台输油臂及登船梯、消防炮、脱缆钩 等设施； 罐区共有 7个储油罐， 总容量 4 8 万立方米， 其中 1 0万立方米油罐 3个、5 万立方米油罐 3 个， 3 万立方米 油罐 1个。另外罐区还包括 3台输油泵。 2 ． 2 油库控制系统设计思想和要求 该油库控制系统的设计要考虑到其安全性和可靠 性的要求，选用的控制器不仅能够提供强大的功能，实 现顺序控制、过程控制和多任务功能，而且能够提供高 速的通讯功能 ，实现下位机和上位机系统的无缝连接。 全厂控制站分为 2个 码头控制站和罐区控制站 ，两套 控制站通过光纤相联，组成环形以太网，实现远程传送 和监控。 经 验 交 流 T b c hn i c aI Co m mun i c a t i o n s 自动化技 术与应用2 0 1 0年第 2 9卷第 9期 整个控制系统主要包括油罐及管线的数据采集监 控、油品的作业操作和码头装卸部分 。油罐及管线数据 采集是检测和记录罐的动态数据 罐液位、8点及平均 温度、密度、罐高、低液位报警 ； 罐液位上升、下降、稳 定状态和液位变化趋势及历史数据 ；油品作业流程主 要包括 油品卸船流程、油品装船流程、倒罐流程 、管 线循环流程、管线分段泄空流程等。 3 系统配置 根据上述的设计要求， 该系统选用的可编程 自动化 控制器 P AC 是美国R OC KWE L L 公司的C o n t r o l L o g i x 系统I 3 1 。C o n t r o l L o g i x系统是罗克韦尔自动化多种型号 的控制器产品中功能最强大的一个系列， 它可以将 D C S 与 P L C的功能完美的结合在一起。可以提供顺序控制、 过程控制、传动及运动控制的统一控制平台，并结合高 速， 灵活的通讯和功能强大的输入输出与上位机监控系 统有机结合 。全厂的控制系统可以通过环型的光纤以 太网相连。整个系统的配置如 图 1所示 图 1 系统配置图 罐区控制站包括 1 套主站和 2套从站。主站采用以 太网接口与上位监控系统通讯 ， 主站与从站的通讯采用 工业 C o n t r o l Ne t 网实现。现场雷达液位计、平均温度 计和压力变送器通过 Mo d b u s R S 一 4 8 5 mo d b u s 与控制 系 统连接 。 码头控制站包括 1套主站和 1套从站， 主站采用以 太网接 口与上位监控系统通讯 ， 主站与从站的通讯采用 工业 Co n t r o l Ne t网。 罐区控制站和码头控制站之间通过单模光纤与工 业交换机相连而组成环网结构 ， 形成了一个 自愈的以太 网总线光纤环网。 处理器 采用 C o n t r o l L o g i x 1 7 5 6 一 L 6 1 ， 它是 3 2 位总 线控制器 ， 采用冗余配置 ， 当主处理器故障时， 备用处理 器能够自动接管控制并保证 P AC的继续运行； 用户可以 在线更换故障的处理器 ， 而不影响系统的继续运行。处 理器模块使用 3 2位实时多任务操作系统 ， 内置 1 个编程 口； 程序扫描时间小于 0 ． 0 8 ms ／ K指令 ， I ／ 0能力可达 1 2 8 0 0 0点数字量 、4 0 0 0 个模拟量 。 4 系统程序设计 C o n t r o l L o g i x系统是罗克韦尔自动化多种型号的 控制器产品中功能最强大的一个系列 ， C 0 n t r o l L o g i x 在 整个 系统 中都 设计 有通 讯 功能 ， 它 利用独 特 的 C o n t r o l B u s 底板作为通讯网关【 4 1 ， C o n t r o l B u s 底板不采 用典型的主 一从模式而采用生产者 ／消费者模式 ， 这 种开放透明的方式可以无缝地将上位机和控制系统联 系在一起。该系统程序设计主要包括下位机编程、上 位机组态和通讯。 4 ． 1 下位机编程 下位机编程软件选用罗克韦尔 R S L o g i x 5 0 0 0 ，它是 3 2位编程软件 ，具有相 当友好的界面 ， 并可通过 网络进 行远程编程， 运行环境为 Wi n d o ws ， 使用菜单和功能键 便可编程 ， 强大的编辑和诊断工具会为程序开发和错误 检查节省了大量的时间。RS L o g i x5 O 0 0编程支持梯形 图、结构文本和功能块图表。编程非常灵活，I ／ O配置 和编程 顺序 不受 限制 。 可以首选进行 I ／ 0模块配置 ， 见图2 图 2 RSL o g i x 5 0 0 0 I ／ O配置画面 I ／ O配置完毕后，在右侧标签栏中会自动生成标签 变量 ， 不用用户再做其他工作。这样在程序 中非常方 便的访问I ／ O变量。 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 0 年 第2 8 卷 第9 期 经 验 交 流 T e c hn 1 C a l Co m mun } c a t i on S 程序控制主要实现 1 油罐及管线数据采集 罐液位、多点及平均温 度、密度。通过Mo d b u s RS 4 8 5 专用通讯模块把数据 采集到控制系统 ， 然后计算 出罐容、流量等信息。 2 油品作业流程 油品卸船流程、油品装船流程、 倒罐流程 、管 线循环流程 、管线分 段泄空流程 。主要设 备有阀门和输转泵 ， 阀门包括开到位、关到位、故障、 远程等输入信号和开阀、关阀、停止和紧急停止输出信 号，蝶阀还包括开度的设定和反馈。输转泵采用软起动 器 ，信号输人包括运行、故障、远程和软起动器的状态 检测， 输出包括起动和停止。 4 ． 2 S CAD A 组 态 系统的监控软件采用 F a c t o r y T a l k 。F a c t o r y T a l k 是 一 系列嵌入到集成架构组件中的企业级数据通讯服务 ， 它显 著简化 了数 据 生成 、传 输和 使用 过程 。通 过 F a c t o r y T a l k服务 ， 只需要创建一次标记，就可以在整个 控制系统中使用。在内置 F a c t o r y T a l k服务的系统中， 无需为每个控制器 分别创建标记 ， 可视化软件 能够直 接 共享由控制平台创建的标记数据库， 从而实现监控层和 控制层应用软件的相互映射。通过 F a c t o r y T a l k ， 只需一 次标记定义 ， 就能多次使用。一次定义图形界面 ， 便可 以在整个分布式系统 中使用 ， 并可以对系统改动进行审 计和 管理 。见 图 3 图 3 SCAD A组态 主画面 S C AD A画面主要包括 罐区工艺流程、码头工艺流 程、换热工艺流程 、污水工艺流程、设备运行汇总、报 警记录、网络拓扑结构、登录系统、登录退出、退出系 统和用 户修改 。 4 ． 3 通 讯设计 系统的通信软件选用 RS L i n x，该软件是与微软的 Wi n d o ws 操作系统全兼容的数据联接方式， 利用R S L i n x 可把实时采集的工厂数据 通常由网络采集而来 在 Wi n d o ws 的支持软件中进行分析，存储，显示等。RS L i n x 提供 O P C 、D D E并可利用 C ／ C 以其它方式进行数据 联接 。R S L i n x为上 位机 、R S L o g i x 等软件提供 了通讯 联结 。见图 4 图4 通讯软件画面 本系统采用 O P C通讯方式，只要简单配置一下，就 可以实 现上位 机和 下位机 的通 讯 。 5 结束语 本文 中所设计的油库控 制系统采用最先进的可编 程 自动化控制器，由于它具有强大的数据处理能力、高 速 的网络通讯能力 、便捷 的操作方 式和可靠 的稳 定性 ， 使该油库控制系统 自投入运行以来 ，系统性能非常稳 定，操作方便，大大提高了油库控制的自动化水平，降 低了人力、物力、财力，节约了成本。可编程 自动化控 制器 今后必 将得 到更 广泛 的应用 。 参考文献 [ 1 】 油库设计实用手册 [ Z 】 ． 中国石化出版社， 2 0 0 9 ， 7 ． 2 】罗克韦尔自动化在石油【 Z ] ． 天然气应用手册 ， 2 0 0 8 ， 9 ． [ 3 】C o n t r o l L o g i x用户手册【 Z 】 ． 2 0 0 8 ， 8 ． [ 4 】Ne t L i n x罗克韦尔 自动化开放式网络架构[ z 1 ． 2 0 0 9 ， 1 ． 作者简介 王友善 1 9 7 3 一 ，男，工程师， 研究方向 P L c、 D C s、P A C等控 制 系统 。