简阳管道油库全厂自动化与网络信息化技术方案的浅析

随着网络技术和自动化和信息化技术水平的提高, 实现了管道油库全厂自动化和网络信息化的管理。通过其管理系统, 使各层管理人员适时了解各个油库的库存和销售情况, 可大大提高加油站的自动化管理水平, 降低运营成本。提高了社会效益和经济效益。

1 项目基本概况

中国石化四川石油分公司简阳油库新建库容120000m3, 其中汽油40000m3, 柴油80000m3, 管道油库等级为一级, 位于简阳市新市镇桐子湾村。

简阳管道油库是一个新建库, 油库设有独立的控制系统网络, 油库的罐区计量、阀门控制、安全监测等控制盒监控信息均送入油库控制网络。通过交换机与站控的SCADA系统实现信息共享。

设置库区中控室、站控室, 油库及站场共用的机柜间。油库设有独立的控制系统网络。油库的罐区计量、阀门控制、安全监测等控制和监控信息均送入油库控制网络。通过三层交换机与站场的SCADA系统实现信息共享。

2 技术方案

根据油库生产管理需要设置各系统监控操作站分别包括油罐计量管理系统工作站1台、油库控制工作站2个、发油管理系统工作站2台、安全检测系统工作站1台、数据服务器2台、视频监控系统工作站3台、门禁系统工作站1台 (兼视频工作站) 、自助发票终端 (ATM) 2台。各分站与监控中心通过以太网连接。采用分布式实时数据库, 各个站可自治运行, 监控中心完成监控和管理。

系统网络架构图如下: (见图:油罐计量管理系统)

油罐计量管理系统系统由罐区监控操作员站、测量仪表等组成。

系统采用混合法计量系统, 由伺服液位计、平均温度计、压力变送器组成;系统采用总线传输, 通过专用接口一分为二分别送至油罐计量管理系统和PLC1中。

计量系统管理软件实时检测油罐介质的液位、体积、质量、密度、温度、水尺等参数;系统能对罐状态和罐存量实时监控, 具有高低液位报警、温度报警、水位软报警等功能。系统具备静态液位和质量锁定功能, 当油罐内油品出现异常 (如漏油) 时, 系统自动报警。系统具备自动校准油罐总高的功能。同时可给出相关的管理报表。

油罐计量管理系统

场站流量计通过Modbus RS-485接口与PLC通讯, 供油库采集流量计必要的数据, 方便油库的计算机控制及管理系统使用。

罐区自动计量系统监控通过罐群巡检功能, 单罐计量功能, 可实现作业预设置功能, 实时显示罐的计量数据和报警信息。液位高、低软报警后, 系统弹出报警窗口, 方便工作人员即时处理。

罐群自动计量系统采用PLC控制方式, 包括罐群自动计量操作站、罐群I/O控制站及现场仪表设备三部分。罐群自动计量操作站设置在中心控制室, 选用工业级计算机, 对油罐进行动态实时监测。罐群I/O主控制站设置在办公楼机柜间内, 有冗余配置的接口模块、过程I/O及功能模块组成, 用于实时采集现场仪表返回的信号及状态。罐群自动计量系统数据均送至罐群自动计量操作站内。汽、柴油油罐油罐均采用伺服液位计对液位进行测量, 将检测到的液位、温度、压力及密度数据通过通讯单元接入到罐群I/O控制站, 罐群自动计量系统软件将采集到的液位数据根据罐荣表计算出油品的体积, 根据采集到的温度值及密度值可自动计算出油品的质量, 实现对液位的采集、监测和油品按质量计量功能, 从而在罐群自动计量操作站上实时显示油罐液位、油品温度、温度参数等, 具有油品质量、存量、进/出油量、总容积、实际容积、空容积的实时显示、监测、管理功能。

在罐群自动计量操作站上可以设定每个油罐的液位上、下限, 当油液位超限时计算机自动报警, 当未操作油罐液位异常时, 也能报警, 防止漏油和串油事故发生, 实现对油品及油罐的动态管理。该系统可自动记录报警时间和报警油罐, 还可以进行历史趋势记录、液位趋势、罐区报表的显示和打印, 实现液位的采集、监测和数据管理功能。油罐在超过液位装有防爆音叉开关, 保证即使计算机系统故障时也能超高液位可靠报警, 信号送至办公楼机柜间PLC机柜上。

10台伺服液位计和10台9点平均温度计由业主提供, 罐上的压力变送器采用进口 (IGP20-TF1D01F-L1) 的通过HART协议传送给伺服液位计, 伺服液位计通过标准的MODBUS-RS485通讯给PLC或罐群计量管理计算机或其它工作站上实现上述功能。

本控制站是具有冗余功能, 控制器、电源模块、通信模块1:1冗余。

控制站的硬件和软件是具有高可靠性和容错性。

控制站是具有顺序控制、批量控制及定制化控制功能。

控制站是具有顺序事件记录的功能。

PLC所选用的控制器、电源模块、通讯模块、I/O模块是是施耐德同一厂家系列产品, 产品的外观和安装尺寸是保持一致。

PLC所选用的的模板是带电可插拔型模板, 且每块模板都是有自诊断功能。PLC处理器是能接受、处理其它站拷贝来的子程序, 并可将本站的一些功能程序移植到需要的站场, 以减少重复编程的工作量。处理器的版本升级是采用FLASH方式, 而不用更换处理器。PLC系统是能够满足所需的热备冗余配置要求。对硬件的地址分配设置、I/O的量化等是采用组态的方式完成。

罐区阀门监控及高低液位联锁系统

组态软件在工艺流程画面中监控阀门开关状态、操作状态及报警。

PLC检测该高高报警油罐的进油阀门如果正在运行, 就联锁关闭。装有同一油品的不同油罐, 到公路发油鹤位前汇聚到一个供油管道, 给同一油品的不同鹤位供油, 每个鹤位对应一个发油泵及电液阀。当PLC检测到油罐的液位已经低低报警, 并且该油罐的出油阀处于正常运行状态, 就联锁停所有跟该油罐发同样油品的出油阀。

付油监控计算机 (上位机) 通过通讯适配器与付油控制器进行通讯网络连接。付油监控计算机与通讯适配器之间的接口方式为RS-232接口, 通讯适配器与付油控制器之间的接口形式为485方式, 通讯接口的通讯距离达1.2Km。

装车系统是储运系统的核心业务系统, 负责将物料发出。装车自动化系统不仅要完成装车过程的自动控制, 还要承担销售系统的业务流程管理。

自动付油系统说明

自动付油系统为实现集成, 需按照集成标准进行相应的技术开发工作。主要有:

(1) 按照集成提供的标准中间表结构, 在付油数据库建立集成中间表。

(2) 提供付油系统数据库的集成帐号、密码, 按照统一的名称, 在ODBC建立连接数据源, 以供集成系统中间件调用。

(3) 自动获取中间表数据, 将数据作后续付油处理, 维护中间表的性能及数据安全性。

自动换票终端及ATM与ERP RFC接口

“自助提油系统”以现在的电子提单卡作为基础载体, 通过ATM自助验票机, 贯穿油库, 车队这些成品油二次物流供应链中的主要单位。自助发油机可以实现司机进入油库后, 在自助换票机上进行刷卡自助验票, 选单, 选择发油货位 (或自动分配货位) , 然后在发油台刷卡、提油。

具体流程如下:

(1) 司押人员在油库换票室领取铅封号, 并在ATM机上刷卡, 输入密码, 进行验单, 选单, 在验票界面上选择货位 (或自动分配货位) 。

(2) ATM机自动验票后, 打印出发货单据相关信息, 通过集成接口, 从ERP系统内导出一条发货信息至自动付油系统数据库。

(3) 司机至相关平台在自动付油机上刷卡, 按发油按钮开始付油操作。

(4) 发货完成后, 由计量人员进行施封工作, 然后到计量室领取打印好出库单。

(5) 门卫检查出库单上相关信息无误后罐车出库。

门禁系统

门禁系统在进出油库大门处设置门禁管理。该系统作为装车系统流程管理的一部分, 与发油数据共享, 实时监控各车辆出入库的情况, 实现装车流程的IC卡一卡通管理。

一卡通门禁管理系统满足上诉系统设置要求的前提下, 将一卡通门禁管理系统操作站接入库区生产局域网, 操作站数据库应支持网络远程访问并且可以对自动化系统集成平台开放, 操作站与集成平台的接口通过数据库表方式 (历史数据、实时数据) 或OPC Server (实时数据) 方式来实现。实时数据更新时间要小于3秒, 没有操作站的门禁系统, 在提供门禁控制器的通讯协议的前提下, 可直接连门禁控制器至集成平台。

门禁系统操作站要直接接入生产局域网, 操作站数据库支持网络远程访问并且对自动化系统集成平台开放, 操作站与集成平台的接口通过数据库表方式来实现。提供的数据有发油过程的实时数据、报警信息和发油历史数据。实时数据更新时间要小于2秒, 报警数据更新时间要小于2秒。

a、数据库表方式:

要求操作站提供能够访问数据库的登录用户名称及密码, 并按照版块要求提供建立数据库临时表;

实时数据临时表采用连续更新的方式进行设计, 即有数据发生改变时, 相应数据字段内容就会更新;

历史数据临时表采用发生时再添加的方式进行设计, 既有新事件发生时, 临时表内添加一条相应的数据记录;

b、数据内容要求

要求门禁控制站提供的数据库表内容依据油库实际情况而定

系统设备

(1) 系统设备组成

入口控制部分:一体化道闸、入口控制机、LED外显屏

出口控制部分:一体化道闸、出口控制机等

图像抓拍系统:停车场专用车牌识别高清网络摄像机

岗亭中心:电脑主机、桌面发卡器、票据打印机

(2) 系统配置原理图

各组成设备主要作用:

整个系统主要包括入口设备、出口设备、门禁管理系统。

入口设备:负责控制内部临时车辆与固定车辆的进场, 可实现无人值守, 车辆可随意从任何一个入口进场。

入口控制机:专业的外观设计, 配置LED显示屏, 提示详尽的操作信息, 具有车辆刷卡、语音提示等功能。

图像抓拍:车辆进出时抓拍并保存照片, 出场时同一部车的进出照片弹出显示, 供值班人员对比, 以保障停车安全。

出口设备:负责控制车辆的出场识别用户卡片判断卡的合法有效性作出相应控制。

出口控制机:车辆刷卡抬杆, LED屏实时显示。图像抓拍:车辆进出时抓拍并保存照片, 出场时同一部车的进出照片弹出显示, 供值班人员对比, 以保障停车安全。

门禁终端:运行系统应用管理软件, 实现对系统智能终端设备及相关工作的管理。

安全监测系统

安监子系统包括:视频监控系统、可燃气体检测、消防水罐液位检测, 周界报警系统、智能巡更子系统、气象系统。

视频监控系统

油库视频监控系统与站场视频监控系统联网, 信息共享。视频监控系统应与各种报警信号实现联动。在油库消防值班室及警卫室设副监控站。

在油库油罐区、发油区、泵组、出入口、控制室及辅助用房等重点部门安装相应的数字式摄像机, 信号通过光缆 (或超五类屏蔽网线) 送至通讯机房油库的视频监控系统中, 通过NVR完成视频存储, 同时NVR可做本地显示, 所有的监控设备也可以通过客户端实现联网管理, 操作简单, 施工方便, 并且可以扩展。

周界报警系统

系统主要由以下三个主要部分组成:

前端激光系列激光对射探测器

AJB-ES6100大型总线制报警主机 (支持双总线, 支持1024个防区)

前端对射探测器安装在周界围墙上, 通过合理排布, 将周界划分为若干功能相同的独立防区, 系统布线采用四芯总线方式, 使用ES661A单防区模块, 将所有的周界主动激光探测器并接在一条总线上, 报警信号传送到总的系统平台, 在中心计算机显示报警的准确位置, 还可以通过联动模块ES6701+ES6703实现视频联动。

3 结语

总体上说, 简阳管道油库全厂自动化与网络信息化系统即实现了对储存油库的实时监测及自动化信息化的自动管理, 同时又给上游管道的运行管理提供了安全管理和监测的数据保障。也保障了中石化集团公司的实施管理和监测。对公司的集中和分散管理提供了可靠的技术保障, 同时提高了油库和集团公司的管理能力和经济效益。

摘要：管道油库的全厂自动化与网络信息化系统包括现场仪表层、控制层和管理层。其控制层主要包括油罐计量系统、油库自动发油系统、罐区阀门监控与联锁系统、电子提单系统、门禁系统、自助发票终端 (ATM) 、大屏排队系统、安全检测系统等。

关键词：管道油库,全厂自动化,网络信息化技术

参考文献

[1] 李全忠, 柴景武.美国Wonderware System Platform平台软件在火电厂全厂辅机程控中的应用[J].电子世界, 2012.

[2] 柴景富, 柴景武.Application Server+Historian系统架构软件方案在海拉尔电厂SIS系统中的应用[J].电子世界, 2013.