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羅克韋爾油庫儲運自動化監(jiān)控系統(tǒng)

羅克韋爾油庫儲運自動化監(jiān)控系統(tǒng)

一、概 述
      油庫分為東罐區(qū)和西罐區(qū),其中,東罐區(qū)共有9個儲油罐,罐區(qū)值班室1個,油泵房1個(1#泵房),共安裝11臺油泵。西罐區(qū)共有21個儲油罐,2個罐區(qū)值班室,2個油泵房(2#、3#泵房),其中2#泵房安裝10臺油泵,3#泵房安裝5臺油泵。

       油料碼頭有兩個油料收發(fā)口,與油輪直接連接進行汽油、柴油、航油等油料的收發(fā)作業(yè),汽油、柴油發(fā)油口能通過流量計分別計量。另外,油庫已經(jīng)實現(xiàn)了汽車油罐車、火車油罐車的自動計量和發(fā)油數(shù)據(jù)的計算機管理。

   根據(jù)要求,本系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下目標:
   1.率先在東罐區(qū)實現(xiàn)對9個儲油罐的液位、溫度、壓力等數(shù)據(jù)的全方位實時監(jiān)測及HIMS儲油罐數(shù)據(jù)處理功能;
   2.東罐區(qū)1#泵房油泵運行工況實時監(jiān)測,并對其中的出口油泵實行點動控制操作以及與油碼頭油料發(fā)放實行遠程聯(lián)動控制操作。
   3.實現(xiàn)東罐區(qū)油料收發(fā)業(yè)務管理的網(wǎng)上作業(yè),并與監(jiān)控服務器組成東罐區(qū)油庫綜合管理系統(tǒng)局域網(wǎng);
   4.在軟硬件系統(tǒng)的配置和設計上,為將來系統(tǒng)擴展到西罐區(qū)及整個油庫,以及今后的技術改造預留接口。

二、系統(tǒng)總體結構
   本項目在系統(tǒng)結構設計上,采用符合工業(yè)設計規(guī)范要求的設備層、控制層和信息層的分層結構模式,同時,在信息層采用雙服務器構架模式,使東罐區(qū)成為功能相對獨立和完整的局域網(wǎng)。該局域網(wǎng)通過光纜與油庫計算機中心的主服務器相連,成為油庫網(wǎng)絡構架的一個子網(wǎng)。

   在系統(tǒng)設備層中,主要監(jiān)測和控制的設備為:儲油罐、油泵、油閥和油料計量設備。其中對儲油罐的監(jiān)測,采用荷蘭Enraf公司的CIU Peime進行集中數(shù)據(jù)采集,然后將采集的儲油罐工況數(shù)據(jù)送PLC和CIU Plus。CIU Prime可以同時掃描監(jiān)測50座油罐,一期先監(jiān)測東罐區(qū)的9個儲油罐,今后西罐區(qū)建立監(jiān)控系統(tǒng)時,將西罐區(qū)的21個儲油罐一起納入CIU Prime的監(jiān)測掃描序列。對于油料碼頭的BDQC油料裝車控制儀由碼頭上的油料收發(fā)工作站直接連接,進行數(shù)據(jù)交換和操作,收發(fā)操作數(shù)據(jù)由油料收發(fā)工作站通過已有的光纜發(fā)送到東罐區(qū)監(jiān)測服務器進行數(shù)據(jù)存儲和處理。對于1#泵房油泵設備以及對于油路管道上的油閥的監(jiān)測和控制,通過專門配置的變送器或執(zhí)行機構,以直接I/O的方式相連。

  在控制層中,主要以PLC可編程邏輯控制器為中心,負責對1#泵房設備和管道設備的實時監(jiān)測控制,同時,CIU Prime通過MODBUS通訊接口將安全報警信號傳送給PLC,由PLC進行實時報警處理,并為今后安全聯(lián)鎖機制預留接口。此外,在控制層中,配置荷蘭Enraf公司的CIU Plus負責接收從CIU Prime傳送過來的儲油罐實時數(shù)據(jù),進行HIMS計算后,向信息層轉發(fā)油高、水高、平均溫度、標準體積、質量等數(shù)據(jù)。控制層對下與每一臺監(jiān)控設備相連,對上通過DH+與監(jiān)控服務器相連,形成東罐區(qū)的實時控制網(wǎng)。

  信息層是油庫的油料流程管理的樞紐,形成油庫自動化信息管理系統(tǒng)的主集,東罐區(qū)實時監(jiān)控系統(tǒng)作為該主集下的一個子集,系統(tǒng)的功能支點立足于油料信息管理MIS部分,而實時監(jiān)控部分成為整個系統(tǒng)的功能模塊之一。

  鑒于上述功能構架,系統(tǒng)采用Client/Server結構方式,以信息管理服務器為核心,下面掛接:各油料流程管理工作站和各監(jiān)控工作站,形成網(wǎng)絡化布局和分布式實時監(jiān)控系統(tǒng),形成油庫作業(yè)管理MIS系統(tǒng)。監(jiān)控中心平臺采用以服務器為中心的分布式操作工作站的形式 (Distributed Monitor System), 履行實時監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)交換的職能,通過數(shù)據(jù)事務處理軟件RSSQL,所有實時信息和操作信息都匯總在該服務器上,由服務器統(tǒng)一儲存管理。

  監(jiān)控系統(tǒng)在東罐區(qū)設兩個操作工作站:東罐區(qū)監(jiān)控工作站和油料碼頭油料收發(fā)工作站。其中,罐區(qū)監(jiān)控工作站承擔對9座儲油罐和對1#泵房8臺離心泵的實時監(jiān)測和其中2臺油泵的點動控制操作,操作員通過操作工作站的平臺,對整個東罐區(qū)實施全面監(jiān)測和控制操作,值班員通過監(jiān)控工作站可以實時掌握整個東罐區(qū)9座儲油罐、1#泵房8臺離心泵以及油路管道主要閥門的當前狀態(tài)和設備運行工作狀態(tài),以及對油庫碼頭的監(jiān)視,掌握正在進行油料收發(fā)操作油路的路徑走向和運行狀況。油料碼頭的油料收發(fā)作業(yè)是東罐區(qū)的一項主要的操作業(yè)務,因此在油料碼頭配置一臺油料收發(fā)工作站承擔對油料收發(fā)控制儀的操作控制和對1#泵房出口油泵的聯(lián)動控制,以及作業(yè)票驗證、收發(fā)作業(yè)現(xiàn)場信息輸入保存、發(fā)油過程監(jiān)測控制、油料發(fā)放計量和數(shù)據(jù)轉發(fā)等一整套油料收發(fā)流程,包括對1#泵房出口油泵的聯(lián)動控制以及向監(jiān)控服務器轉發(fā)油料收發(fā)計量數(shù)據(jù)的職能。油庫的報警系統(tǒng)直接由監(jiān)控服務器控制,當發(fā)生重要緊急報警。服務器將通過Modem撥號網(wǎng)絡直接向油庫主管領導呼叫,由油庫主管領導直接指揮緊急報警事件的處理。

  東罐區(qū)信息管理服務器承擔東罐區(qū)油料收、發(fā)、存三個環(huán)節(jié)的管理職能,采用以服務器為平臺的流程控制形式。其主要分布有:油料支撥管理工作站、油料倉庫工作站、統(tǒng)計報銷管理工作站等,同時,包括油料碼頭的油料收發(fā)工作站,形成了油庫管理收、發(fā)、存為一體的、閉環(huán)的管理控制流程鏈路,涵蓋與油料收發(fā)業(yè)務和油庫信息管理有關的所有事務,如油料支撥單管理、作業(yè)票驗證和管理、油料收發(fā)計量統(tǒng)計、油庫存量統(tǒng)計管理、東罐區(qū)設備管理等一系列環(huán)節(jié)功能,所有的油料收發(fā)作業(yè)管理、油料倉庫庫存管理、東罐區(qū)信息查詢統(tǒng)計、報表打印等都通過該服務器實現(xiàn)網(wǎng)上操作。同時,東罐區(qū)管理服務器作為整個油庫主網(wǎng)上的一個網(wǎng)絡節(jié)點,承擔著與油庫計算機中心主服務器之間進行信息交換和數(shù)據(jù)存儲倉庫的網(wǎng)絡節(jié)點樞紐職能,以及在油庫內部網(wǎng)上發(fā)布東罐區(qū)油料共享信息Web頁的功能。

  由網(wǎng)絡服務器構成相對獨立和完整的油庫自動控制管理體系。由于采用了Client/Server結構,使得系統(tǒng)的監(jiān)控功能和管理功能的可擴性得到同步提高,無論是擴展監(jiān)控功能,還是擴展管理功能,只要在網(wǎng)絡構架上掛上相應功能的工作站便完成相應功能的擴展。而且服務器所具有的海量數(shù)據(jù)存儲能力,使得油庫數(shù)據(jù)異機安全備份成為可能。

三、一次儀表及執(zhí)行機構與系統(tǒng)的通訊鏈接
  對于一個完整而有效的控制系統(tǒng)來說,一次檢測儀表和執(zhí)行機構是至關重要的。

  儲油罐是油庫的主要設備和監(jiān)測對象,油庫選用的油罐監(jiān)測儀表是荷蘭Enraf公司的伺服式液位儀,其測量精度可達正負1毫米,量程范圍為0-37000毫米,適用于低壓605Kpa和高壓4000Kpa的壓力范圍,環(huán)境溫度為-40℃- +85℃,該產(chǎn)品運行可靠,完全適合油庫儲油罐的監(jiān)測要求。

  伺服式液位儀的通訊采用串行ASCII碼,雙向標志調制。協(xié)議采用標準Enraf現(xiàn)場總線(GPU協(xié)議),同時,它也提供RS-232和RS-485的數(shù)據(jù)通道,因此,原則上伺服式液位儀能直接向PLC傳送液位信號。但是,本項目同時選用了Enraf公司為854ATG配套提供的CIU接口單元,不僅實現(xiàn)一次儀表與控制層和信息層之間數(shù)據(jù)鏈路的集約化的“無縫連接”,而且,通過在儲油罐上設置壓力變送器以及單點溫度測量Pt100等現(xiàn)場儀表,經(jīng)過Enraf CIU Plus的組合數(shù)據(jù)運算和處理,實現(xiàn)了儲油罐的HIMS計量統(tǒng)計,并通過總線方式直接送到控制室。

  1#泵房共有11臺油泵,一期工程對其中8臺油泵(離心泵)的開停狀態(tài)和電機電流進行實時監(jiān)測。
由于儲油罐區(qū)域和油料泵房屬于安全隔離區(qū)域,因此PLC柜將不安裝在儲油罐區(qū)域和油料泵房現(xiàn)場,而是安裝在東罐區(qū)控制室中。所有進入儲油罐區(qū)域和1#泵房的信號線均帶安全隔離。

  一期工程對與油料碼頭有關的兩臺油泵(汽油、柴油各一臺)實施出口壓力遠程監(jiān)測和啟停控制。
  油料碼頭是油料收發(fā)的重要環(huán)節(jié)之一。油料碼頭共有兩個油料收發(fā)口,流量計量使用進口高精度質量流量計,油料收發(fā)執(zhí)行機構使用國產(chǎn)隔爆型定量控制儀,該控制儀具有就地和遙控兩種工作方式,遙控操作通過RS-485與碼頭油料收發(fā)工作站實現(xiàn),油料收發(fā)工作站與泵房PLC建立邏輯聯(lián)動關系,按照流程控制的方式,只有當現(xiàn)場按照流程對油料收發(fā)進行操作時,系統(tǒng)才按步驟進入油料收發(fā)控制程序,也只有當必要條件滿足時,系統(tǒng)才允許對定量控制儀進行油料收發(fā)控制操作和對1#泵房的聯(lián)動遙控操作。對系統(tǒng)操作的安全檢驗程序和對操作的流程控制機制,確保了油料收發(fā)的安全性和可靠性。

四、PLC系統(tǒng)的設計
  1、PLC系統(tǒng)功能
  -- 儲油罐安全報警處理
  儲油罐報警是東罐區(qū)優(yōu)先級別最高、最為重要的報警,對于油庫報警采取分級報警的方式:
  一般報警:僅在監(jiān)控工作站或者油料收發(fā)工作站單機上以聲光形式進行報警—(單機報警方式);
  越限報警:東罐區(qū)所有聯(lián)網(wǎng)運行的計算機上以聲光形式進行報警,并由PLC直接觸發(fā)東罐區(qū)控制室和油料           倉庫庫值班室的警鈴—(區(qū)域報警方式);
  緊急報警:除了東罐區(qū)區(qū)域報警外,PLC觸發(fā)油庫總值班室警鈴和油庫消防大報警、通過Modem向油庫電話機房和油庫主要領導發(fā)出緊急呼叫,在Web主頁上彈出報警窗口&m

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