1、 1 毕业论文文献综述 油气储运工程 自控技术引领油库公路发油设计 【 摘要 】：油库是储存和供应石油产品的专业性仓库，是协调原油生产和加工、成品油运输及供应的纽带。油库收发油系统的自动化程度是现代化水平的主要标志之一。本文描述了一种基于可编程控制器 (PLC)的自动控制系统，该系统具有造价低、工作稳定可靠和便于操作等特点 .对控制系统的组成、功能作了较全面的介绍。 【关键词 】 ： 油库； PLC；控制系统 ;集中式控制 abstract： The oil depot is professional warehouse that stores and supplies the oil pro
2、duct, and is the tie that coordinates the crude oil processing and the oil transportation and supplying. The automatic degree of the oil receiving and delivery system in oil depot is one of the main signs of the modernized level of oil depot. This paper presents a kind of an automatic blending contr
3、ol system based on programming controller (PLC).The system has the characteristics of low cost, high reliability and stability, easy operation etc. The detailed constructions and functions of the proposed system are discussed. Keywords: oil depot； PLC； control system； Centralized control 【 正文 】： 引言
4、目前，在我国成品油运输体系中，汽车油罐车的公路运输占有相当重要的地位。付油工艺及设施的合理化、标准化、定型化是快捷、安全、准确、良好服务的前提。通过探讨发油工艺的合理模式，从我国现有的工艺水平出发，积极向先进工艺靠拢，进一步减少损耗、增强安全性和可靠性、提高准确度和 付油速度，是我国油罐汽车付油工艺的发展趋势。微型计算机发油控制系统比起以前以电子器件为主构成的发油控制仪表有不少的优点。 PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自2 动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。 具
5、有可靠性高，抗干扰能力强：配套齐全，功能完善，适用性强等特点。以下介绍了 PLC及组态在油库收发油系统中的应用。 1.控制系统的硬件组成及 PLC 选型 1.1 SIMATIC S7-300 是一种 通用型的 PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合。拥有配置简单，易于掌握等特点。能在油库监控系统中完成自动发油，可燃气报警等功能。该系统由 PLC 控制柜、上位机 (工控 PC)、现场自控设备、应用软件、电源及通讯电缆五部分组成。 1.2 发油阀采用 Smith 流量仪表公司的 Smith 210 型多级关断数控电液阀。从控制角度讲，各类控制阀门如气动阀、电动阀、电磁阀等均可作为装车控制阀。而装
6、车发油工艺要求尽量减小由于控制阀的突然开关而产生的水击现象，尽量保证鹤管内油品流速在一定的范围内。发油阀是控制鹤管发油或关闭的关键 设备，本方案设计采用的 Smith 多级关断数控电液阀基于压力平衡原理工作，适用于油气产品的精确控制和准确关断。 Smith 型多级关断数控电液阀使发油过程得到精确控制，即电液阀可以接收系统控制器发出的数字信号，分两级开启、多级关断，保证平稳精确开启与关断，避免产生管线振动、水击、泡沫、喷溅、静电等。 1.3 本系统中流量计量采用的 FR 系列罗茨流量计是一种高精度容积式流量计，由计量部和计数部组成。基型罗茨流量计能就地指示累积流量，配以光电式无触点脉冲发讯器，可
7、实现远距离测量。 2.上位机组态界面设计 2.1 软件设 计简介 工控组态软件种类较多，从占据国内市场份额较高、功能较全、易于快速完成编程的角度出发，油库综合管理系统的上位机管理的系统规模较小，实时性要求不高。考虑到编程容易，图形功能强、联网易于实现，易于开发 PIC 通讯程序等因素，选择工业自动化通用组态软件组态网作为上位机的控制软件开发平台。 2.2 主监控界面设计 界面对整个发油控制系统进行了组态，通过该界面可以比较商观地看到控制系统3 的组成及发油系统的动态运行过程。当系统运行时，管路中的油品动态地模拟现场实际油品的流动，油泵、电磁阀指示灯显示实际设备的运行状态，流 量计显示现场当前的
8、流量值，温度变送器显示温度。当系统有报警产生时，相应的报警指示灯以红色闪烁。同时，报警窗体自动弹出，操作员可以执行相应的操作。 2.3 油库资源展示界面设计 油库资源展示将罐区中的各种参数实时地显示出来。根据反映的侧重点不同，可以将罐区的油罐以罐的类型和所储的油品性质进行组合分组。以罐的类型分组，其中包含了此类油罐中各油罐的详细信息，同时将它们的体积和质量总和进行累加，计算出总库存量，清楚地展示了该种油罐中油品的总体积和总质量。所有的数据都按照一定的扫描周期进行更新。实时显示。 3.基于 PLC 的发油系统的发油过程 3.1 系统的发油过程 发油系统在 PLC 的控制下实现自动发油，其整个发油
9、过秤如下： 1)换票工作：首先在换票室的计算机上将顾客所提的油品种类、数量、密码等数据传到控制室的上位机： 2)司机将油槽车开到所提油品的发油鹤位进行如下操作： a 夹好静电卡： b 插好鹤管，放好溢油开关： c 输入票据上的密码： d 按下现场操作器上的就绪按钮。 3)自动控制发油过程：首先与上位机通讯的 PLC 控制柜采集到现场“静电接地”“溢油”和“就绪”等信号，且没有其他报警信号后，控制启泵、开阀开始发油： PLC 通过采集流量并进行 流速测算，采用自适应控制方式实现电液阀的多段调节关闭，实现商精度发油控制。通过上位机的发油监控画面可看到所有鹤位的动态发油过程 3.2 手动发油过程 当
10、基于 PLC的自动发油系统的某一个环节出现问题，而为了保证油库的正常运转，系统设有控制室手动和现场手动二种发油功能。 1)控制手动：如当密码器有故障，不能进行自动发油时，可在上位机的发油监控画面上输入油品数量和密码，即可实现发油控制室的手动发油： 2)现场手动：由于 PLC 出现故需现场手动操作发油时，将控制室 PLC机柜内相应的手自动切换按钮切到手动位嚣，通过操作现 场操作器上的启泵、开阀开关，控制开泉、开阀，人工读表数、控制关阀、停泵。此时整个发油过程甩开PLC 和上位机，直接通过硬件设备完成现场操作。但现场手动发油时，必须保证流量计的变送器带显示屏。可通过人工读表数来作为发油数量的依据。
11、 4 4 PLC的过程控制 4.1 流量计信号的采集：现场流量计变送器将采集的流最计脉冲信号直接接入 PLC控制柜脉冲计数模块 FM350 2。由于 PLC 的高速计数单元只能对采集的脉冲量进行累计计算，但控制系统要求显示装车鹤位流量计的瞬时量 (频率 )和流量的累计量 (累计脉冲值 )。所以 PLC 利用内部 的两个 TIMH(15)定时器产生的 ms 级时间差来计算流量计的频率，用流量当量乘以频率得出流量计的瞬时量。 4.2 控制阀信号的采集：由 PLC 的数字输出模块来控制的电液阀及泵的启动和停止。发油的过程中，由于“水击”现象会使些液压元件或管件损坏，并使某些液压元件 (控制阀、流量计
12、等 )产生误动作，导致设备损坏。因此，油库自动化控制系统控制的主要目标之一，就是尽可能的消除、减小装车开始和累计流量达设定值时。 4.3 溢油、静电开关量信号的采集：该开关量信号直接进入 PLC 的数字输入 (DI)模块 SM321。当装油槽车要发生 溢油时，绑定在鹤管上的溢油开关通过溢油保护器向模块 SM321 发信号， PLC 检测到是溢油的信号，马上进行关阀关泵等动作，有效地防止了溢油事故的发生：夹在装油槽车上的静电接地夹，当检测到整个静电接地同路的电阻值超过规定值后，静电溢油保护器马上自动发出声音和灯光报警，并向 SM321 模块发信号， PLC 收到信号后同样也做出关阀关泵等动作，直
13、至静电接地有效连接。才能够正常发油。 4.4 现场操作器信号的采集：按下现场操作器上的“就绪”按钮，将发油启动信号送给数字输入 sM32l 模块， PLC 检测到条件满足后，才可以发油 5.PLC控制系统运用到油品输送过程中有以下优点 5.1系统灵活架构，满足不同工艺需求系统采用工业以太网架设，分控系统最多可同时控制 4路鹤管同时发油，通过简单配置便可满足 1个发油岛 (1路， 2路或多路 )的控制需求。中控系统通过简单配置，既可满足对变频泵和非变频泵的控制要求，又可满足 1个或多个发油岛的控制需求。 5.2具备水击消除效果系统组态参数设置灵活，根据现场不同的工艺现状，通过对起泵延迟量、停泵提
14、前量、电液阀门初次开阀的开度、电液阀门开阀关阀的步进量等参数进行调节，无论是膜片式电液阀还是活塞式电液阀，可平稳 开阀和多级关阀，达到防止喷溅发油和消除水击的良好效果。 5 5.3先进的油品计量计算方法，界面数据丰富。系统具备质量、体积两种发油模式，在体积发油模式下，若指定发油温度，系统可根据要求实现按高补偿，全补偿，不补偿三种方式进行体积发油。无论在哪种发油模式下，界面显示实发体积、补偿体积、实发质量、当笔发油平均温度、实时温度、瞬时流速等参数。 5.4系统定量控制精确，发油误差较小分控系统运算器采用国际知名公司器件，运行速度快，对流量数据能快速反应到系统运算中，对阀门控制输出实时性高，恒定
15、发油流速稳态控制良好，开悯和关 阀阶段的小流速控制稳定，从而使系统做到定量控制误差小，定量发放控制精度达 0.3以内。 5.5多种检测手段，提高油台发油的安全性。在发油过程中，系统除了对接地、溢油报警等信号进行检测外，对发油温度异常、流速过低、过冲量过大等状态进行报警连锁，报警发生时暂停当笔发油，需要油库管理人员进行确认解锁后方可继续发油，当过冲量超过设定值时，系统启用快速切断阀切断当前发油操作。确保每笔油品都是在工艺及设备状态正常准确的情况下完成发放，定量控制安全准确。系统设罱急停按钮，若油台发生重大事故需要紧急疏散发油车辆时，该按钮可 快速中断整个发油台所有油品发放，使车辆在能以最快速度进
16、行撤离。 5.6司机刷卡发油，操作方便快捷，卫生环保。系统与仓储公司 IC卡自助验单系统无缝连接，司机自助验单过帐后，可凭提油卡直接到油台进行刷卡发油，无需再打印提油小票。司机操作方便、快捷，可防止司机录入发油单号过程中出现误操作，利用信息化手段保证了数据的安全性。同时，系统与当前操作模式兼容，司机也可选择以输入提单号的方式进行发油操作。 5.7管理界面内容丰富、形象直观。发油台集中监控管理系统采用国外著名组态软件进行开发，系统界面既可形象地观看伞部台位发 油状态和所有报警信息，又可对起泵延迟量、停泵提前量、电液阀门初次开阀的开度、电液阀门开阀关阀的步进量、发油台位的启停等参数进行设置。人机界
17、面内容丰富，形象直观，使整个油台的管理一目了然。 5.8系统可靠稳定地运行能为企业节省运维投入，加快油品的周转速度，提高装油场地、设备的利用率，缩短客户候装时间。由此可见， PLC发油系统采用通用性设计开发，能满足各类油库发油台现场对设备的需求。随着工业化的进一步发展，易与库区其它控制系统连接，实现数据交接。该技术的成功应用能极大地提高生产效率，给企业带来巨大的经济效益和社 会效益，极具推广应用价值。 6 通过这次资料整合， 我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理
18、论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 参考文献 1、郭光臣等，油库设计与管理，石油大学出版社， 2004 2、竺柏康，徐玉朋，油库加油站设计与管理， 2010 3、 徐玉朋，竺柏册，内部版， 1990 4、 李征西，徐 思文，油品储运设计手册。中国石化出版社， 1997 5、商业部设计院，石油库工艺设计手，内部版， 1990 6、 石油库设计规范编写组，石油库设计规范，中国计划出版社， 2002 7、 严大凡，张劲军，油气储运工程。中国石化出版社， 2004 8、 竺柏康，油品储运，中国石化出版社， 1999 9、 张伟林，电气
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