基于PLC的售油控制系統設計與實現

王 坤，蓋國權，賈 義，孫海龍，耿家明，王曉偉

（1.內蒙古電力（集團）有限責任公司 錫林郭勒電業局，內蒙古 錫林浩特 026000；2.內蒙古電力（集團）有限責任公司 巴彥淖爾電業局，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

經調研我國石油儲運自動化技術與國際先進水平有一定差距，國內的老油庫還存在許多人工開票，開閥，手動開泵等一些原始的售油手段，這樣大大地影響了售油的精度，也加大操作人員的工作量[1]。

本系統的設計提高了售油系統的精度，減輕了工作人員的工作負擔，實現了自動、安全、效益的統一，可應用于中小型油庫的售油系統設計。

1 售油控制系統的總體設計

1.1 系統設計原則

系統設計應以安全、可靠、實用和可擴展為原則進行設計，使系統具有先進性、完善性、靈活性等特點。安全是油庫中頭等重要的事情，所以油庫自動售油系統需要嚴格考慮系統的安全性[2-3]。采用必要的安全措施，保證整個系統的安全穩定，達到油庫需要的防爆等級。當系統出現故障時，要有緩解措施，能夠及時解救，快速恢復使系統能正常運行，另外具有一定的抗干擾能力，應用軟硬件實現采用合理的配置方法，提高售油精度。

1.2 系統設計功能

1）能夠實現自動付油；2）付油控制精度高[4]；3）能夠調整付油速度；4）具有自動恒壓功能；5）可實現對付油過程的動態監測；6）具有故障報警及診斷功能；7）采取可靠性設計，以確保穩定運行；8）從多方面進行安全設計，以保證安全運行；9）管理功能符合油庫業務；10）操作簡單，易于掌握；11）工作溫度-40～+60℃。

1.3 系統總體結構

本文主要對于中小型油庫售油控制系統進行設計，采用以PLC為下位機，PC機為上位機的形式對整個系統進行控制。系統總體結構如圖1所示，操作層由控制PC機與業務PC機組成，控制層選用PLC為控制核心，現場由流量計、油泵、電磁閥、溫度變送器等組成[5-6]。

圖1 系統總體結構圖Fig.1 Overall structure of system

2 系統主要硬件部分

控制核心：采用歐姆龍公司的CJ1系列PLC，應用現場基本都是惡劣的環境，PLC具有很強的抗干擾能力，研發周期短，價格比較低，很適合油庫的各種要求。

流量計：采用LL系列的腰輪流量計，該系列產品具有價格便宜、計量精度高、工作可靠、牢固耐用、重量輕、安裝使用方便等特點，廣泛應用于石油及石油制品的精確計量。與相應的光電發訊器和流量智能控制儀配套，則可進行遠距離測量和控制。腰輪流量計的構造如圖2所示。

圖2 腰輪流量計的構造Fig.2 Structure of waist round flow meter

安全柵：安全區與非安全區之間信號的交換必須經過安全柵，以限制危險能量進入具有爆炸性危險氣體環境。安全柵的作用是保護危險現場端永遠處于安全電源和安全電壓范圍之內。齊納安全柵是本質安全型一次儀表和電氣裝置的重要關聯設備，在本質安全型防爆系統中起著重要的安全保護作用。齊納安全柵利用其內部的快速熔斷保險絲、齊納二極管、電阻等保護器件限制流入危險場所的故障能量，確保危險場所的一次儀表的本質安全，達到保護現場的設備及生產人員的安全的目的。該系統采用S2000系列安全柵。安全柵的接線如圖3所示，接線端子序號：非本安端端子號：1，2。本安端子號：3，4。端子5，6為接地端子。

圖3 安全柵接線圖Fig.3 Wiring diagram of security gate

電磁閥：閥門的選擇是要防止突然開關而產生的“水擊”現象，啟閉工作可靠、無泄漏，便于維護[7]；低電壓，低功耗，控制較簡單，防爆性能好。針對本系統，經過計算，從性價比的綜合考慮，本文選擇ZC-80防爆電磁閥。

3 系統軟件部分

控制軟件采取模塊化設計。控制軟件主要分為主程序、初始化模塊、售油模塊、流量計算模塊、報警檢測模塊、模擬量采集模塊、輸入輸出接口模塊等。程序運行時，系統實時掃描主程序，在主程序中根據條件調用相關的子程序模塊，子程序模塊完成各自的功能。模塊化設計使程序層次分明，易于閱讀和移植，同時還可以簡化程序結構，便于調試。

在售油過程中，控制程序實時采集流量計脈沖數，根據售油量計算公式實時計算流量值，直到流量值與設定值相等，輸出控制信號關閉相應執行機構。主程序如圖4所示。

圖4 主程序流程圖Fig.4 Flow chart of main program

4 實驗結果

本售油控制系統經試運行，顯示運行穩定，性能良好，通過使用PLC控制器和計算機完成了對油庫作業的自動化控制以及對油庫的安全監測，取代了以往的人工操作方式，減少了人為因素引起的誤操作，同時也降低了工作人員勞動強度，提高了作業效率。在售油中誤差控制在3～5升/次的范圍內，此誤差為每次售油的誤差，與售油量的多少無關。一般的油罐車可裝成品油6千升以上，通過計算，誤差小于國家的要求，達到了預期的各方面要求，實現了系統的設計目標。

5 結束語

售油控制系統是油庫裝車自動化的重要組成部分，本系統的設計有著安全，可靠，售油精度高，易操作，可擴展等優點，以PLC為控制核心，流量計，電磁閥等為主要硬件，提高油庫的自動化水平，降低油庫運營成本，增加了油庫經濟效益，同時也為其它油庫售油系統的設計提供一種借鑒，對工程實際具有一定的指導意義。

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