山東濱化集團(tuán)發(fā)貨場承擔(dān)著濱化集團(tuán)的成品油發(fā)貨任務(wù)，日發(fā)貨量在20000t左右。由于鶴位較少且為手動發(fā)貨，導(dǎo)致整個發(fā)貨系統(tǒng)效率低，經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品積壓現(xiàn)象。

　　新設(shè)計開發(fā)的成品油自動發(fā)貨系統(tǒng)不采用現(xiàn)成產(chǎn)品發(fā)油控制裝置或系統(tǒng)，而采用工程化的技術(shù)路線，從系統(tǒng)方案，功能、硬件、施工設(shè)計，軟件開發(fā)、安裝調(diào)試等各個環(huán)節(jié)可以和整個付油系統(tǒng)的土建、工藝的設(shè)計和施工安裝緊密地結(jié)合，實現(xiàn)一個有自己特點的個性化完美的自動控制系統(tǒng)。

　　一濱化集團(tuán)油品發(fā)貨現(xiàn)狀

　　濱化集團(tuán)發(fā)貨場由于手動人工負(fù)責(zé)成品油的發(fā)貨，導(dǎo)致效率低下，費(fèi)力費(fèi)時，經(jīng)常出現(xiàn)汽車擁擠混亂現(xiàn)象，難以管理。

　　1.人工裝車程序

　　空車至門口，在操作室進(jìn)行業(yè)務(wù)確認(rèn)，接著，空車過磅，操作員開具聯(lián)絡(luò)單，開至指定車位，放下鶴管接好靜電接地，發(fā)貨員啟動電機(jī)，開始發(fā)貨，發(fā)貨員隨時讀取流量計的數(shù)值，當(dāng)快發(fā)完時，手動關(guān)閉切斷球閥，停止發(fā)貨，貨車過磅。當(dāng)貨物數(shù)量與提貨單的數(shù)量不吻合時，須重新發(fā)貨補(bǔ)油。

　　2.油品發(fā)貨存在問題

　　人工發(fā)貨裝車需要大量人力；手動控制閥門易出現(xiàn)油品溢出

　　現(xiàn)象；發(fā)油數(shù)量難以控制，經(jīng)常需要補(bǔ)油或交款；發(fā)油效率極低，不適合大量的油品發(fā)送；人為因素影響發(fā)油結(jié)果嚴(yán)重；發(fā)油記錄由人工手寫，不能避免各種作弊現(xiàn)象。

　　二自動裝車系統(tǒng)改造的目標(biāo)

　　1.本技術(shù)方案的改造目標(biāo)

　　結(jié)合現(xiàn)有的工藝條件，配合工藝改造，采用先進(jìn)、科學(xué)、適用的自動化系統(tǒng)的設(shè)計(包括作業(yè)流程)，將濱化集團(tuán)發(fā)貨場建設(shè)成為具有當(dāng)前先進(jìn)水平的現(xiàn)代化油站，顯著提高付油作業(yè)效率和服務(wù)質(zhì)量，展現(xiàn)良好的行業(yè)形象，并具有示范和推廣價值。

　　2.設(shè)計規(guī)模

　　濱化集團(tuán)貨場承擔(dān)著年吞吐量200萬噸成品油的發(fā)送任務(wù)，根據(jù)各種油品的數(shù)量和2003年的發(fā)油情況，新建貨場的設(shè)計規(guī)模定為250萬噸。控制系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模按16個鶴位的容量進(jìn)行配置，并適當(dāng)考慮部分備件。

　　三工藝簡介及方案選擇

　　1.發(fā)貨工藝簡介

　　主油管線：采用8條150mm主管線。付油車位：車位采用100mm管線，100m3/h的流量。

　　2.改造方案

　　方案一：以容積式流量計為計量發(fā)貨依據(jù)，以定量裝車控制儀為控制核心，控制電液閥的開關(guān)來達(dá)到自動發(fā)油的目的，最后以地磅的檢斤數(shù)作為結(jié)算依據(jù)。成品油發(fā)貨使用這種流量計對油品的溫度、密度要求平穩(wěn)，不允許有較大的浮動。溫度、密度變化很小時，發(fā)貨相當(dāng)準(zhǔn)確。

　　方案二：以質(zhì)量流量計為計量發(fā)貨依據(jù)，以PLC為控制核心，控制電液閥的開關(guān)來達(dá)到自動發(fā)油的目的，最后以質(zhì)量流量計的數(shù)據(jù)作為結(jié)算依據(jù)。

　　3.方案比較

　　裝車流量計是裝車定量控制的依據(jù)，一般有較高的精確度要求。高精確度流量計常用質(zhì)量流量計或高精度體積流量計。前者價格高，但計量精確度高、使用可靠方便；后者價格便宜，但計量精確度不如前者高、使用不如前者可靠方便。流量計的選擇與裝車計量方案有關(guān)。如果裝車站采用一臺電子汽車衡作為銷售計量設(shè)備，那么，流量計僅作為裝車定量控制的依據(jù)，可以采用價格較低的、精確度一般的體積流量計。如果裝車站采用流量計作為銷售計量設(shè)備，那么每個鶴位都必須使用精確度高于±0.2％以上的質(zhì)量流量計。但我公司現(xiàn)在的產(chǎn)品封罐時間短數(shù)量少，并且有些產(chǎn)品是邊生產(chǎn)邊發(fā)貨銷售(如輕蠟油)，這樣由于油品自身密度變化太大，而不是相對的穩(wěn)定，所以會直接影響發(fā)貨的正常運(yùn)行，因密度忽大忽小，發(fā)貨數(shù)量時多時少。給自動發(fā)貨系統(tǒng)帶來不安全因素和精確度降低。

　　鑒于以上情況和我公司生產(chǎn)發(fā)貨實際情況，建議對成品油自動發(fā)貨裝置選用質(zhì)量流量計。

　　定量裝車控制儀，這是裝車自動化的基本核心控制儀表CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，因而是選型的關(guān)鍵。對定量裝車控制儀的基本要求是：控制功能要齊全，可進(jìn)行功能組態(tài)。符合裝車現(xiàn)場防爆要求。要有優(yōu)良的通信接口，可現(xiàn)場手動操作，也可聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程操作?？煽啃?、可維護(hù)性好(從大量使用業(yè)績考核)具備現(xiàn)場緊急控制功能，一旦現(xiàn)場發(fā)生事故，緊急切斷裝車管線，盡量減少經(jīng)濟(jì)損失。由于定量控制儀專用性較強(qiáng)，可擴(kuò)展性一般，軟件功能的升級性能不好。而PLC的功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)，產(chǎn)品通用性強(qiáng)，完全能代替定量控制儀，建議選用PLC。

　　四選用方案簡介

　　1.PLC簡介

　　S7-300是模塊化的中小型PLC系統(tǒng)，各種模塊之間可進(jìn)行組合。它主要由中央處理器CPU，信號模塊SM，通信處理器CP，功能模塊FM，負(fù)載電源模塊PS，接口模塊IM組成，能滿足中等性能的要求。模塊化，無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于用戶掌握的特點使得S7-300成為各種中等性能要求控制任務(wù)既方便又經(jīng)濟(jì)的解決方案。當(dāng)控制任務(wù)增加時可自由擴(kuò)展。

　　a.功能

　　S7-300的大量功能支持和幫助用戶進(jìn)行編程、

　　啟動、維護(hù)，它主要有高速的指令處理、浮點數(shù)運(yùn)算、方便用戶的參數(shù)賦值、人機(jī)界面、診斷功能、口令保護(hù)等功能。

　　b.通信

　　S7-300PLC具有多種不同的通信接口，可以用來連接AS-i接口，Profibus和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)，方便用戶的數(shù)據(jù)交換。

　　2.發(fā)貨控制系統(tǒng)簡介

　　罐區(qū)油罐的油品通過5條母管輸送到發(fā)油臺，各裝車口采用一管一泵一鶴位結(jié)構(gòu)，油泵的出口連接一段金屬軟管，主要目的是為了防止正常發(fā)油期間管線的振動影響流量計的精確度。金屬軟管后連接恒流閥，以穩(wěn)定開、停油泵期間的流量，其后依次安裝質(zhì)量流量計、電液閥、鶴管。通過流量計的讀數(shù)控制電液閥的開關(guān)，以達(dá)到精確發(fā)貨的目的。

　　3.自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

　　發(fā)油自動控制系統(tǒng)由業(yè)務(wù)工作站、監(jiān)控工作站、定量控制系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表、設(shè)備組成。

　　a.工作站

　　業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)由接入局域網(wǎng)的計算機(jī)、打印機(jī)和UPS電源組成，設(shè)在油庫大門口的業(yè)務(wù)室或預(yù)約室內(nèi)。

　　功能：完成領(lǐng)油預(yù)約；車輛自動調(diào)度、車位自動分配；完成用戶指標(biāo)管理，包括注冊開戶、各種查詢、信息修改；完成發(fā)油結(jié)算、自動制表功能；協(xié)調(diào)管理整個系統(tǒng)，完成

　　預(yù)約、通道分配、定量控制、結(jié)算和付油業(yè)務(wù)處理；具有油料數(shù)據(jù)庫管理功能，如數(shù)據(jù)庫自動定時備份、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)，操作員權(quán)限及口令設(shè)置修改等；通過局域網(wǎng)構(gòu)建完成完整的控制管理系統(tǒng)；通過連接局域網(wǎng)實現(xiàn)信息共享。

　　b.監(jiān)控工作站

　　上位監(jiān)控系統(tǒng)由接入局域網(wǎng)的計算機(jī)、打印機(jī)和UPS電源組成，設(shè)在發(fā)油控制室內(nèi)。

　　功能：發(fā)油通道的管理和控制，如通道的開關(guān)、屏蔽、發(fā)油繼續(xù)或暫停等；監(jiān)控發(fā)油站臺工況，實時、動態(tài)反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)；多畫面切換監(jiān)控功能。系統(tǒng)功能組態(tài)(參數(shù)設(shè)置)功能：如通道油品定義、標(biāo)密設(shè)定等；工作狀態(tài)設(shè)置功能：如鶴位的泵輸／自流選擇；彈出式報警窗口，所有故障點的監(jiān)測報警顯示，報警聲提示；設(shè)備調(diào)校平臺，用于設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)和參數(shù)測試；下位控制系統(tǒng)操作運(yùn)行記錄，歷史故障輯錄通過局域網(wǎng)實現(xiàn)信息共享。

　　c.定量控制系統(tǒng)

　　發(fā)油控制系統(tǒng)由控制柜、現(xiàn)場控制設(shè)備和現(xiàn)場工藝設(shè)備組成。采用以西門子PCS7系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心。

　　系統(tǒng)控制柜：1面；變頻調(diào)速柜：5面。

　　功能：鶴管發(fā)油自動定量控制；油每200L自動暫停／啟動功能；啟停與閥的開關(guān)的智能化控制：如實現(xiàn)電液閥的開度調(diào)節(jié)、泵-閥的時序控制；現(xiàn)場發(fā)油的人工干預(yù)；現(xiàn)場的操作提示和實時流量顯示；實現(xiàn)靜電接地的信號聯(lián)鎖不可忽視鶴管在位聯(lián)鎖保護(hù)：控制系統(tǒng)確保在鶴管大于一定傾角時拒絕發(fā)油，以防誤發(fā)油；控制系統(tǒng)對通道的人工干預(yù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障的指示；實現(xiàn)離線自動定量發(fā)油：在上位監(jiān)控工作站和業(yè)務(wù)工作站故障的情況下，或者在緊急情況下，以控制柜為核心的發(fā)油控制系統(tǒng)可實現(xiàn)無需預(yù)約的離線自動定量發(fā)油。

　　d.現(xiàn)場控制設(shè)備

　　現(xiàn)場控制檢測設(shè)備有：電液閥、質(zhì)量流量計，操作終端、懸掛式大屏幕顯示器(可選)、鶴管在位開關(guān)、靜電接地、緊停按鈕。

　　(1)用電液閥作為鶴管付油控制開關(guān)閥門。

　　(2)用質(zhì)量流量計(0.2級)作為汽車發(fā)油流量計。

　　(3)汽車付油現(xiàn)場使用LCD獻(xiàn)出操作終端，用于完成用戶身份識別、定量輸入、流量顯示、啟停操作、狀態(tài)指示并帶有操作回音功能。

　　(4)每個車位設(shè)雙面LCD大屏幕顯示器，為用戶提供直觀的付油過程數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)。

　　(5)每個車位安裝接地一體化檢測裝置，作為發(fā)油靜電接地安全保護(hù)聯(lián)鎖信號。

　　(6)每個鶴管安裝鶴管防溢油傳感器，作為油槽車液位安全保護(hù)聯(lián)鎖信號。

　　(7)每個付油平臺安裝一只緊停按鈕開關(guān)，作為危險情況時實施緊停操作手段。

　　(8)每條主管線設(shè)溫度變送器檢測油品溫度。

　　(9)每個鶴管安裝鶴管在位開關(guān)，作為發(fā)油聯(lián)鎖保護(hù)信號。

　　e.軟件環(huán)境

　　(1)開發(fā)工具

　　西門子PLCstep7編程組態(tài)軟件和西門子WinCC系統(tǒng)軟件

　　(2)運(yùn)行環(huán)境

　　監(jiān)控工作站：Win2000Professional；

　　業(yè)務(wù)工作站：Win2000Server

　　(3)軟件功能

　　報表查詢管理功能，該軟件的功能能滿足用戶提出的要求，能對發(fā)油的數(shù)據(jù)管理、查詢、制表。能在網(wǎng)絡(luò)的客戶端運(yùn)行CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，訪問現(xiàn)場的發(fā)油情況以及現(xiàn)場各個設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，鶴位的狀態(tài)，發(fā)油歷史數(shù)據(jù)信息、匯總等功能。這就實現(xiàn)了辦公室領(lǐng)導(dǎo)層對現(xiàn)場作業(yè)的一個監(jiān)視、實時管理。

　　4.幾個控制功能

　　a.流速控制

　　對于鶴管和加油槍要求保持一定的流量(流速)范圍，以保證加油作業(yè)的安全和效率。由于下列情況可能造成發(fā)油流量的變化：(1)大罐液位的高低不同；(2)管線長短不同；(3)同種油品同時發(fā)油車位多少不同；(4)使用鶴管和加油槍

　　不同。采用變頻調(diào)速器和流量計通過軟件實現(xiàn)流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)。根據(jù)流量計的流速信號調(diào)節(jié)管道泵的轉(zhuǎn)速CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，從而調(diào)節(jié)發(fā)油流速。

　　b.精確定量控制

　　使用變頻器和電液閥配合，可在發(fā)油結(jié)束前的定量關(guān)閉過程中提前關(guān)閉電液閥，同時降低管道泵的轉(zhuǎn)速以減小流量。當(dāng)達(dá)到定量數(shù)量(有一微小的提前量)時快速關(guān)斷電液閥并停泵，實現(xiàn)1～2L的定量控制。

　　c.車位自動分配

　　領(lǐng)油用戶在業(yè)務(wù)工作站進(jìn)行預(yù)約。油庫工作人員依次將前來領(lǐng)油用戶的預(yù)約信息輸入業(yè)務(wù)工作站。當(dāng)一個用戶的預(yù)約被接受時，打印機(jī)自動為該用戶打印預(yù)約單。該用戶持預(yù)約單將油槽車駛?cè)敫队蛥^(qū)制定車位排隊等待。

　　五結(jié)論

　　由山東濱化集團(tuán)設(shè)計院獨立設(shè)計開發(fā)的基于PLC和組態(tài)軟件的自動發(fā)貨控制系統(tǒng)，充分利用了PLC抗干擾能力強(qiáng)，適用于工業(yè)現(xiàn)場的特點，又利用了組態(tài)軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)的能力，具有可靠性高、操作簡單、維護(hù)容易等特點。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功運(yùn)行3年，到目前已累計發(fā)送600多萬噸成品油，效果良好，對自動發(fā)貨控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率乃至整個油品發(fā)貨裝置具有重要意義，同時極大提高了自動化水平，降低了工人的勞動強(qiáng)度。

　　建議有志于進(jìn)

　　行此類研究的同行，在該項目的基礎(chǔ)上，充分利用當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和PLC軟件的豐富功能，進(jìn)入到ERP系統(tǒng)的應(yīng)用中。