前言 近年來，我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，工業(yè)和生活用油的需求不斷增加，使得油庫在生產(chǎn)和管理方面的工作日益繁重。隨著計算機技術的不斷普及和發(fā)展，汽車槽車和火車槽車定量罐裝自動化系統(tǒng)發(fā)展較快，除了完成定量控制、程序控制、聯(lián)鎖控制、運行監(jiān)視等功能外，還增加了多項罐裝自動化管理功能，在安全生產(chǎn)、高效節(jié)能、減少環(huán)境污染、提高經(jīng)濟效益等方面取得了顯著效果。從而達到了利用先進的工業(yè)控制技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術及其它相關的高科技技術來管理控制油庫的經(jīng)營。 一：集散型定量裝車管理系統(tǒng)介紹 油品罐裝定量裝車控制系統(tǒng)（圖1）由工控機、開票機、定值控制儀、通訊模塊等組成，工控機為上位機，定值控制儀作為下位機。一臺工控機能管理多臺定值控制儀，工控機與局域網(wǎng)或開票系統(tǒng)相聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在工控機上可以實現(xiàn)系統(tǒng)設置、發(fā)油參數(shù)設置、調試參數(shù)設置、系統(tǒng)編輯、發(fā)油實時控制、聯(lián)機或脫機發(fā)油等，并記錄歷史數(shù)據(jù)；同時下位機實時向上位機傳送發(fā)油數(shù)據(jù)，在顯示界面上實時顯示發(fā)油情況，故障發(fā)生時會有報警提示。還可以對歷史數(shù)據(jù)進行查詢，并打印報表。 集散型定量裝車控制管理系統(tǒng)適用于石油化工行業(yè)，可全面實現(xiàn)油庫及化工行業(yè)各業(yè)務環(huán)節(jié)的管理自動化，并針對油庫及其各工作環(huán)節(jié)進行自動化監(jiān)控，從而輔助油庫管理人員更高效、更準確的進行業(yè)務處理。該系統(tǒng)基于局域網(wǎng)環(huán)境，通過統(tǒng)一的監(jiān)控界面，自動采集各監(jiān)控環(huán)境的動態(tài)數(shù)據(jù)，并以這些監(jiān)控數(shù)據(jù)為基礎，形成各種報表（如付油報表、未付油報表、年、月、日報表等）和明細表，便于業(yè)務統(tǒng)計和查詢。強大的查詢功能可以按多種方式查詢票號，報表等，在此基礎上，該系統(tǒng)還將形成完整的業(yè)務信息反饋與監(jiān)督控制機制，為油庫企業(yè)進行科學的經(jīng)營管理和決策提供了有力的支持。集散型定量裝車控制管理系統(tǒng)由發(fā)油、監(jiān)控、管理、財務、查詢、報表、幫助和系統(tǒng)設置等功能模塊組成，涵蓋了目前油庫業(yè)務流程的各主要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)采用友好的用戶界面，操作人員只需了解一般的電腦操作，經(jīng)過簡單的培訓即可熟練操作該系統(tǒng)。 1. 集散型定量裝車系統(tǒng)的特點： 1.1 系統(tǒng)發(fā)油都是以重量公斤為單位，重量校準是以稱重為標準，實測誤差 都在0.2%以內。各貨位溫度傳感器都裝在流量計進口處，因此當切換不同油罐時，溫度補償跟隨切換后的油品變，溫度智能檢測誤差±0.1℃，集成IC模塊控制發(fā)油。 1.2 整個發(fā)油過程采用智能模糊控制，電液閥開關控制采用多段控制方式，無需用戶干預自動調整發(fā)油流速，整個發(fā)油過程無任何“水擊”現(xiàn)象。 1.3 實時靜電、溢油檢測確保發(fā)油安全。 1.4 靜電、溢油、泵、閥門、溫度狀態(tài)現(xiàn)場顯示，工作狀態(tài)清晰明了、一目了然。 1.5 各貨位相互獨立，因此停用、切換或故障都不影響其它貨位和整個系統(tǒng) 的運行。 1.6 停電或中斷運行，數(shù)據(jù)庫內都有記錄可查。 1.7 操作人員分權限管理操作，責任分明。 1.8 提供的各種數(shù)據(jù)報表方便財務做帳和管理。 1.9 可根據(jù)用戶要求修改或增加系統(tǒng)功能模塊。 2. 集散型定量裝車系統(tǒng)的組成： 2.1 上位管理系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 2.1.1上位機 上位機在發(fā)油過程中實時接受定值控制儀發(fā)來的發(fā)油數(shù)據(jù)，如實發(fā)重量，實發(fā)體積，油溫等等，并將這些實時信息在顯示界面上顯示出來，在有報警提示出現(xiàn)時，可以由操作員采取措施，如暫停發(fā)油，取消發(fā)油，上位機通過通訊模塊與下位機進行通訊，它不僅對下位機傳來的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫進行存檔，還對下位機傳來的發(fā)票進行查詢并給予授權，能夠確保生產(chǎn)的順利進行，它是整個系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)，它能夠對整個系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控管理，并可自動生成各種油品的生產(chǎn)報表，如：日報表，月報表，年報表。 2.1.2開票機 開票機與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，每次發(fā)油之前核對單據(jù)號；發(fā)油前，上位機將設置好的參數(shù)，如發(fā)油貨位號、油品、定量值、定量單位等信息發(fā)送到下位機。 2.1.3上位機與開票系統(tǒng)通訊 上位機與開票系統(tǒng)之間采用高速局域網(wǎng)交換機進行通訊，數(shù)據(jù)傳輸速度快，安全可靠。 2.1.4上位機軟件 上位機開發(fā)軟件采用Borland Delphi7，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server，實現(xiàn)信息的存儲，讀取等等。Borland Delphi自誕生以來就一直是Windows環(huán)境下最主要的應用開發(fā)系統(tǒng)之一，可以完成各種各樣的應用程序的開發(fā)，從底層軟件直到上層直接面向用戶的軟件。 上位機分為操作員、管理員和超級管理員三級，通過不同的帳戶名登錄系統(tǒng)，享有不同的操作權限。操作員的權限最低，能打開發(fā)油、編輯、統(tǒng)計查詢、參數(shù)設置等菜單； 管理員能打開上述菜單，以及系統(tǒng)設置；超級管理員享有最高權限，可以進行主菜單里的所有操作，并且可以對其他操作人員進行管理。操作員可以修改自己的密碼，只有超級管理員才能進行權限設置，即為其他人員分配新的用戶代號和密碼。根據(jù)發(fā)油現(xiàn)場的情況，發(fā)油方式可以分為單機發(fā)油和聯(lián)網(wǎng)發(fā)油：聯(lián)網(wǎng)發(fā)油時，上位機和開票系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；單機發(fā)油時，和開票系統(tǒng)斷開。 控制方式可以分為主機控制和定值控制儀控制：主機控制指由上位機控制定值控制儀進行發(fā)油操作；定值控制儀則是在網(wǎng)絡斷開的情況下，由定值控制儀直接控制發(fā)油，此時下位機保存發(fā)油時的重要數(shù)據(jù)，一旦網(wǎng)絡接通，立即將發(fā)油信息傳送至上位機。大多數(shù)情況下，都是采用主機控制的方式。 在上位機啟動發(fā)油之前，需要先進行系統(tǒng)設置，包括：設置貨位總數(shù)，每個貨位的情況；參數(shù)設置，包括具體的發(fā)油貨位號、油品、密度等，并將這些設置好的值發(fā)送到下位機。在上位機中根據(jù)現(xiàn)場的情況，設計了油庫發(fā)油系統(tǒng)顯示界面，有單個貨位顯示以及總體發(fā)油情況的表格顯示：包括每個貨位的油品、定值量、定值單位、實發(fā)重量、實發(fā)體積、密度、溫度，聯(lián)機脫機發(fā)油狀態(tài)等。 發(fā)油結束后，其重要數(shù)據(jù)，如當時的操作員，發(fā)油貨位號，油品，購油單位，單據(jù)號等，將被保存在數(shù)據(jù)庫中，作為長時間的備份，并且用于日后的查詢。有四種查詢方式：按時間查詢，按油品查詢，按單據(jù)號查詢、按客戶查詢。查詢的結果可以報表的形式打印出來。 上位機直接和定值控制儀進行數(shù)據(jù)交換，它不僅對下位機傳來的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫進行存檔，還對下位機傳來的發(fā)票進行查詢并給予授權，能夠確保生產(chǎn)的順利進行，它是整個系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)，它能夠對整個系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控管理，保證在該系統(tǒng)上實現(xiàn)提貨憑證打印、未發(fā)油報表打印、發(fā)油狀態(tài)監(jiān)控、出料檔案查詢、客戶檔案查詢、參數(shù)設置、參數(shù)修改、油品及價格參數(shù)修改、鶴管鶴位狀態(tài)顯示、工作狀態(tài)等功能，并可自動生成各種油品的生產(chǎn)報表，如：日報表，月報表，年報表。 3下位機系統(tǒng) 定值控制儀的設計選型　 定值控制儀是利用78E58高級單片機作為CPU進行定量控制的計算機儀表。該系統(tǒng)在設計選型的過程中必須滿足可靠性好、功能強、性能穩(wěn)定、適用性強及維護操作方便的定值控制儀。在配合電磁閥或電液閥后，可達到自動定量灌裝的目的，其自身可以對流量進行質量或體積量進行計量，通過鍵盤方便的置入?yún)?shù)，并顯示瞬時量、累計量等參數(shù)值。定值控制儀配有溫度傳感接口、靜電聯(lián)所接口、防溢油接口、通訊接口（RS232、RS485）可以與上位管理系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，完成自動控制、定量罐裝。直接市電交流220V輸入使DH6409V定值控制儀安裝非常方便。由于裝車現(xiàn)場為防爆場所，所以現(xiàn)場安裝的所有電氣設備和儀表都應該具有防爆功能，定值控制儀應該為防爆式儀表。為了節(jié)約投資，安裝方便，特選用雙路隔爆定值控制儀，一臺控制儀可以控制兩條計量管路的定量裝車工作。定值控制儀（見圖2） 定量控制儀和高精度流量計、溫度計、隔爆電液閥等儀表配套，對被測流體的流量進行溫度補償，對整個裝車過程進行程序控制、定量控制、防溢聯(lián)鎖、接地聯(lián)鎖控制等。定值控制儀在石油化工設計中防爆等級為dIIBT6,安裝在現(xiàn)場，由操作人員現(xiàn)場控制、監(jiān)視裝車過程，通過RS-232到RS-422/485通訊接口將信號送至控制室進行顯示、制表及打印等工作，以達到分散控制石化集中管理的目的。 3.1定值控制儀可以完成以下功能【1】（見表1）： 3.1.1 流量系數(shù)的設定：使用不同的脈沖輸出流量計可設定不同的流量系數(shù)，以便進行單位的換算，系數(shù)設定的范圍為0.0001～9999. 3.1.2 定量設置：可預先設定裝車的量，當累計流量達到此值時，儀表發(fā)出控制信號關閉閥門，達到定量控制的目的。 3.1.3 溫度補償：根據(jù)介質溫度可實時地將流量轉換成20℃時的標準體積流量。 3.1.4 防溢聯(lián)鎖：當裝車的液位超限時，裝于鶴管上部的液位開關動作，儀表則發(fā)出信號控制裝車停止并發(fā)出報警信號，防止液體溢出。 3.1.5 接地聯(lián)鎖：在裝車（油槽車）過程中，要求槽車良好接地，以防靜電過高，定量控制儀在檢測到槽車接地電阻大于1000歐姆時，立即發(fā)出信號停止裝車，關閉閥門并發(fā)出報警提示。 3.1.6 通訊：通訊接口為RS-232到RS-422/485；波特率為1200、2400、4800、9600； 最大距離：1.2km 3.2下位控制儀主要技術指標： 3.2.1、供電電源：AC220V±10%。50Hz±2% 3.2.2、輸入信號： a、流量：0～3KHz電壓方波或電流脈沖、接點信號。 b、溫度：Pt100熱電阻 c、閥門回訊：無源接點 d、液位開關：無源接點 3.2.3、輸出信號：220VAC/5A開關信號3路 3.2.4、通訊：RS232、485、4～20mA電流信號 3.2.5、靜電接地：與靜電夾配合使用形成靜電連鎖。 3.2.6、數(shù)據(jù)保護：該控制儀掉電時數(shù)據(jù)自動保護不丟失。 3.2.7、溫度補償范圍：在-20℃～+120℃內與一次表組成系統(tǒng)（儀表精度0.2-0.5級 ）計量精度可調<0.3%. 3.2.8 精度： a、流量累計誤差：±（0.1FS%+1個字） b、溫度顯示誤差：±1℃ 3.2.9 設定量： a、定量設定范圍： 1～99999 b、密度設定范圍： 0.0001～2.0000 c、系數(shù)設定的范圍為0.0001～9999. 3.2.10 運行方式：連續(xù)運行 3.2.11 使用條件： a、環(huán)境溫度：-10℃～+55℃ b、空氣相對濕度：不大于85% c、環(huán)境中可燃氣體或易燃液體蒸汽的爆炸等級II類B級，自然溫度T6級別。 4 電源控制柜的設計選型　 　　　　 　　 電源控制柜是整個系統(tǒng)的強電部分，它的作用至關重要，它除了給定值控制儀提供工作電源外，同時含有電液閥的控制電路、泵驅動電路，是執(zhí)行機構的控制中心，主要完成電源開關、信號指示、泵、閥驅動。其特點如下： 4.1內有整個系統(tǒng)定值控制儀的電源開關。 4.2內有整個系統(tǒng)電液閥的驅動電路。 4.3內有整個系統(tǒng)泵驅動電路。 4.4內有整個系統(tǒng)泵起動指示。 4.5含有各種電源指示。 4.7含有電源濾波系統(tǒng)。 電源控制柜的外觀尺寸為：800×600×1600mm（長×寬×高）包括電源開關、信號指示燈、直流電源、繼電器、接線端子 5.隔爆電液閥工作原理【2】及設計選型 FBDF系列數(shù)控電液閥由一只二通常開電磁閥、一只二通常閉電磁閥、2只3/8”小球閥（針閥）組合而成（如圖3所示），常開電磁閥裝在被控制回路的上游管路上，常閉電磁閥裝在被控制回路的下游管路上。 在管道輸送介質過程中，當需要開啟閥門時，由計算機發(fā)出閥門開啟信號，常開電磁閥通電（關閉），同時常閉電磁閥通電（開啟）。這時，由上游通向主閥膜片上的腔室通道被截止，主閥膜片上腔室通向下游的通道被導通。此時，膜片下部 的壓力高于上部壓力，主閥膜片上的腔室的介質通過常閉電磁閥通道排向下游管道，主閥被打開。 當需要關閉閥門時，由計算機發(fā)出閥門關閉信號，常開電磁閥斷開（開啟），同時常閉電磁閥斷開（關閉）。這時，由上游通向主閥膜片上的腔室的通道被導通， 主閥膜片上的腔室通向下游的通道被截止。上游的高壓介質通過常開電磁閥進入主 閥膜片上的腔室。此時，膜片上、下部壓力相等，在彈簧力的作用下使主閥關閉。 在主閥開啟和關閉過程中，常開電磁閥通電（關閉），常閉電磁閥斷電（關閉）。這時，上、下游通道均處于截止狀態(tài)，介質壓力被截聚在主閥膜片上腔室內， 使得主閥由于液壓差而被鎖死在固定的打開位置上，從而保持了主閥出口送出一個 恒定的流量。當上游流量發(fā)生變化時，由計算機根據(jù)流量儀的反饋信號給相應的電 磁閥發(fā)出信號，就能重新自動調節(jié)到預先設定的流量值。 FBDF系列數(shù)控電液閥在被控制回路中裝有二只小球閥（針閥）作為主閥的響應閥，裝在上游被控制回路中的一只為關閉調節(jié)閥，裝在下游被控制回路中的一只為開啟 調節(jié)閥?？筛鶕?jù)介質的粘度和使用的實際管道壓力，分別調節(jié)二只小球閥（針閥）的 開度就能微調主閥的開啟和關閉；小球閥（針閥）關閉程度不超過滿量程的4/5。 FBDF系列數(shù)控電液閥在下控制回路中還裝了一只小球閥作為手動控制閥，當斷 電或電磁閥不能工作時，人工操作該閥就能使主閥開啟或關閉；也可檢測閥芯膜片是否損壞。 6.流量計＆過濾器的設計選型（見表2） 準確度等級0.5級，0.2級（一般在-10℃～+60℃） 使用介質溫度：LC-A、LC-E：（-20℃～+100℃）LC-Q：（-20℃～+60℃）LC-A、LC-E在高溫調整下，再加高溫散熱筒可達200℃ 遠傳顯示現(xiàn)場防爆等級：ExiaⅡCT5,dⅡBT4 7 靜電溢油保護器的設計選型 7.1原理：SLA-S靜電溢油保護器用靜電接地夾檢測靜電接地連接情況，當靜電接地未接或接地不良時，不能付油；用探頭監(jiān)測液位安全高度，當所灌裝的液體接觸探頭時，溢油保護器發(fā)出聲光報警，同時輸出相應信號給裝車控制系統(tǒng)，自動切斷控制閥門和輸送泵，從而使灌裝過程更安全。適合用于集散型裝車控制系統(tǒng)。 7.2技術參數(shù)： 防爆等級：ExdⅡBT4 信號輸出：開關量或電平量 工作電源：DC12V或AC220V 工作電流：15mA 環(huán)境溫度：-30℃～+60℃ 8.通訊模塊的設計選型 隔離RS-232到RS-422/485轉換器 傳輸速率可達115.2KBPS 3000VDC隔離保護 網(wǎng)絡連接距離可到4000英尺 帶有自動數(shù)據(jù)流控制，使用RS-232軟件的RS-485 RS-232接口接頭：孔型DB-9 功耗：1.2W 工作溫度：-10℃到70℃ 電源要求：+10到+30V 故障診斷的電源及數(shù)據(jù)流指示燈 9.定量控制系統(tǒng)硬件配置清單（見表3） 10 電源控制柜 外觀尺寸：150×500×700mm包括電源開關、信號指示燈、直流電源、繼電器、接線端子 參考文獻： [1] 陸德民、張振基、黃步余.石油化工自動化控制設計手冊.[M]. 化學工業(yè)出版社.2002 1074～1076