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羅克韋爾油庫儲運自動化監控系統

2008/12/26 11:22:00

一、概述
油庫分為東罐區和西罐區，其中，東罐區共有9個儲油罐，罐區值班室1個，油泵房1個（1#泵房），共安裝11臺油泵。西罐區共有21個儲油罐，2個罐區值班室，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口，與油輪直接連接進行汽油、柴油、航油等油料的收發作業，汽油、柴油發油口能通過流量計分別計量。另外，油庫已經實現了汽車油罐車、火車油罐車的自動計量和發油數據的計算機管理。

　根據要求，本系統主要實現以下目標：
　1．率先在東罐區實現對9個儲油罐的液位、溫度、壓力等數據的全方位實時監測及HIMS儲油罐數據處理功能；
　 2．東罐區1#泵房油泵運行工況實時監測，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放實行遠程聯動控制操作。
　3．實現東罐區油料收發業務管理的網上作業，并與監控服務器組成東罐區油庫綜合管理系統局域網；
　4．在軟硬件系統的配置和設計上，為將來系統擴展到西罐區及整個油庫，以及今后的技術改造預留接口。

二、系統總體結構
　本項目在系統結構設計上，采用符合工業設計規范要求的設備層、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，使東罐區成為功能相對獨立和完整的局域網。該局域網通過光纜與油庫計算機中心的主服務器相連，成為油庫網絡構架的一個子網。

　在系統設備層中，主要監測和控制的設備為：儲油罐、油泵、油閥和油料計量設備。其中對儲油罐的監測，采用荷蘭Enraf公司的CIU Peime進行集中數據采集，然后將采集的儲油罐工況數據送PLC和CIU Plus。CIU Prime可以同時掃描監測50座油罐，一期先監測東罐區的9個儲油罐，今后西罐區建立監控系統時，將西罐區的21個儲油罐一起納入CIU Prime的監測掃描序列。對于油料碼頭的BDQC油料裝車控制儀由碼頭上的油料收發工作站直接連接，進行數據交換和操作，收發操作數據由油料收發工作站通過已有的光纜發送到東罐區監測服務器進行數據存儲和處理。對于1#泵房油泵設備以及對于油路管道上的油閥的監測和控制，通過專門配置的變送器或執行機構，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據，進行HIMS計算后，向信息層轉發油高、水高、平均溫度、標準體積、質量等數據。控制層對下與每一臺監控設備相連，對上通過DH+與監控服務器相連，形成東罐區的實時控制網。

　　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的主集，東罐區實時監控系統作為該主集下的一個子集，系統的功能支點立足于油料信息管理MIS部分，而實時監控部分成為整個系統的功能模塊之一。

　　鑒于上述功能構架，系統采用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控工作站，形成網絡化布局和分布式實時監控系統，形成油庫作業管理MIS系統。監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), 履行實時監控和實時數據交換的職能，通過數據事務處理軟件RSSQL，所有實時信息和操作信息都匯總在該服務器上，由服務器統一儲存管理。

　　監控系統在東罐區設兩個操作工作站：東罐區監控工作站和油料碼頭油料收發工作站。其中，罐區監控工作站承擔對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，對整個東罐區實施全面監測和控制操作，值班員通過監控工作站可以實時掌握整個東罐區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和設備運行工作狀態，以及對油庫碼頭的監視，掌握正在進行油料收發操作油路的路徑走向和運行狀況。油料碼頭的油料收發作業是東罐區的一項主要的操作業務，因此在油料碼頭配置一臺油料收發工作站承擔對油料收發控制儀的操作控制和對1#泵房出口油泵的聯動控制，以及作業票驗證、收發作業現場信息輸入保存、發油過程監測控制、油料發放計量和數據轉發等一整套油料收發流程，包括對1#泵房出口油泵的聯動控制以及向監控服務器轉發油料收發計量數據的職能。油庫的報警系統直接由監控服務器控制，當發生重要緊急報警。服務器將通過Modem撥號網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。

　　東罐區信息管理服務器承擔東罐區油料收、發、存三個環節的管理職能，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、統計報銷管理工作站等，同時，包括油料碼頭的油料收發工作站，形成了油庫管理收、發、存為一體的、閉環的管理控制流程鏈路，涵蓋與油料收發業務和油庫信息管理有關的所有事務，如油料支撥單管理、作業票驗證和管理、油料收發計量統計、油庫存量統計管理、東罐區設備管理等一系列環節功能，所有的油料收發作業管理、油料倉庫庫存管理、東罐區信息查詢統計、報表打印等都通過該服務器實現網上操作。同時，東罐區管理服務器作為整個油庫主網上的一個網絡節點，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據存儲倉庫的網絡節點樞紐職能，以及在油庫內部網上發布東罐區油料共享信息Web頁的功能。

　　由網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，使得系統的監控功能和管理功能的可擴性得到同步提高，無論是擴展監控功能，還是擴展管理功能，只要在網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據存儲能力，使得油庫數據異機安全備份成為可能。

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

　　儲油罐是油庫的主要設備和監測對象，油庫選用的油罐監測儀表是荷蘭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，環境溫度為-40℃- +85℃,該產品運行可靠，完全適合油庫儲油罐的監測要求。

　　伺服式液位儀的通訊采用串行ASCII碼，雙向標志調制。協議采用標準Enraf現場總線（GPU協議），同時，它也提供RS-232和RS-485的數據通道，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，不僅實現一次儀表與控制層和信息層之間數據鏈路的集約化的“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等現場儀表，經過Enraf CIU Plus的組合數據運算和處理，實現了儲油罐的HIMS計量統計，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）的開停狀態和電機電流進行實時監測。
由于儲油罐區域和油料泵房屬于安全隔離區域，因此PLC柜將不安裝在儲油罐區域和油料泵房現場，而是安裝在東罐區控制室中。所有進入儲油罐區域和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測和啟停控制。
　　油料碼頭是油料收發的重要環節之一。油料碼頭共有兩個油料收發口，流量計量使用進口高精度質量流量計，油料收發執行機構使用國產隔爆型定量控制儀，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與碼頭油料收發工作站實現，油料收發工作站與泵房PLC建立邏輯聯動關系，按照流程控制的方式，只有當現場按照流程對油料收發進行操作時，系統才按步驟進入油料收發控制程序，也只有當必要條件滿足時，系統才允許對定量控制儀進行油料收發控制操作和對1#泵房的聯動遙控操作。對系統操作的安全檢驗程序和對操作的流程控制機制，確保了油料收發的安全性和可靠性。

四、PLC系統的設計
　　1、PLC系統功能
　　－－儲油罐安全報警處理
　　儲油罐報警是東罐區優先級別最高、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：僅在監控工作站或者油料收發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：東罐區所有聯網運行的計算機上以聲光形式進行報警，并由PLC直接觸發東罐區控制室和油料　　　　　　　　　　　倉庫庫值班室的警鈴—（區域報警方式）；
　　緊急報警：除了東罐區區域報警外，PLC觸發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出緊急呼叫，在Web主頁上彈出報警窗口&m