淺談大型油庫罐區多網絡自控系統設計及應用

馬超

（中國石油新疆銷售公司倉儲分公司哈密油庫，新疆 哈密 839000）

1 設計方案概述

實驗油庫為兩個罐區11個油罐，總的設計庫容一共為3.3萬方。

罐區部分：在每一個罐設置有一個高液位報警開關，一個液位計以及兩個電動閥（進出口），罐區設置20個云臺攝像頭，30個火災報警觸發器，油庫周邊設置一套周界報警系統。

發油現場部分：設置7個發油臺，14個發油鶴位，每個發油臺安裝靜電溢油報警系統、發油操作臺、溫度變送器及油氣煙感報警系統各一套。

油庫后臺控制部分：控制系統采用獨立的設置，通過PLC進行集中的控制，并且在罐區的機柜房中安裝有ups的電源柜以及plc機柜，并且將現場所有的模擬量儀表（規格：4～20mA）以及儀表信號、開關量閥門集中向plc中引入；采用力控組態軟件對所有的新建罐區設施所有的過程參數進行實時、集中的監視控制并將相關的數據通過網絡設備傳送上級企業網絡。

2 系統網絡配置架構

2.1 系統網絡配置架構

對于整個控制系統而言，其主要分為現場級、管理級以及過程級三個等級。所謂的現場級，所謂的管理級。便是相關的操作人員以及中控室內部的操作站以及服務器，其主要負責的內容便是人機交流的友好界面控制，使得操作人員方便進行管理控制，同時實現對現場設備的有效監視以及操作信息進行詳細、實時的記錄；所謂的過程級，其主要包括有PLC系統，并且也是整個系統中最為重要的控制單元，而整個PLC系統主要負責的內容便是向上傳遞信號、命令，從而實現對整個現場設備工作的協調性以及動作的順序；所謂的現場級，主要包括現場站點以及變頻器、相關儀表以及軟啟動器。其主要工作內容便是按照現場總線所形成的網絡，對上層發出的動作指令進行接收，并且按照指令內容做出相應的動作，與此同時，對現場信息進行有效的采集，返回上層以做參考。主要的網絡配置圖如下圖1中所示。

圖1 主要的網絡配置示意圖

2.2 主要硬件選型及功能

PLC選用西門子s7-400可編程控制器,通過CPU的DP口連接分布式站點ET200來拓展系統具有兩個分布機架。罐上數據接主機架,管道信號接擴展機架。為增強與操作站計算機之間的通信能力,在采集控制層中插有通信處理器。使用高性能的Step7工具對現場設備組態和參數化。通過路由功能，可對現場中任何一臺鏈接到PROFIBUS·DP節點的從站都能監測和診斷。在設計中，考慮到油庫對安全性和可靠性的要求比較高，上位機控制系統選用研華工業控制計算機，PLC帶有RS232和RS485接口，可以直接和工業控制計算機的串口相連。在系統中上下位機通信采用RS232通信標準，下位機PLC之間通信采用RS485通信標準。

計量監控操作站基于力控組態軟件開發。具有工藝流程監控、資源數據監督、數據計算、趨勢圖查詢、系統報警及用戶管理等功能。

液位儀表選用恩拉福公司854XTG伺服液位計，PLC通過串行通信模塊,采用RS485總線協議方式讀取數據。

體積流量計選用美國BRODIE的BiRotor雙轉子流量計，PLC通過高頻計數模塊以脈沖方式讀入,與標準電流方式采集相比提高了數據的準確性。

2.3 數據采集

數據采集主要由現場工藝設備、儀器儀表、可編程邏輯控制器及現場總線組成,可以獲取各油罐液位、溫度、壓力,管道的流量、溫度、壓力等數據,采集泵、閥狀態并對其進行有效控制，PLC檢測現場泵、閥狀態、各油罐液位,依據油庫工藝邏輯、發出信號有效控制泵、閥。

3 油庫監控系統中力控組態軟件的應用

3.1 油庫監控系統

油庫監控系統主要有計量，安全連鎖、安防監測、自動控制及作業管理5個功能，為油庫運行管理提供控制、安全、數據等方面的保證，完成油庫生產作業的數據采集和過程控制的同時，為業務管理和管理決策層提供給出生產數據。

3.2 力控組態軟件的應用

力控ForceControl 6.1軟件是以力控實時歷史數據庫為核心，建立I/O Server實時數據服務器，實現在線的數據監視、對油庫的各項數據進行采集、處理，為油庫的信息化系統提供安全、可靠、有效的數據平臺。

實時數據庫服務器采取冗余配置，在功能采用負荷均衡技術，完成與現場所有采集站的數據采集，并向操作站、WEB服務器和歷史數據庫提供數據。通過實時數據庫服務器與現場采集站進行通訊，并將所有的采集的通訊協議統一到同一通訊協議上，提高系統的通訊效率和服務器處理性能，實時數據庫服務器將完成中間量計算、累積量計算、趨勢、報警、數據短時歸檔、向數據庫站傳送數據等功能，并保存有信息記錄、操作記錄等功能。

3.3 力控實時數據庫的優勢

力控實時數據庫是一個高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強、跨網絡系統的開放式實時數據庫系統，產品為完全的分布式結構，可任意組建應用模式；支持C/S和B/S應用；它可以提供豐富的企業級信息系統客戶端應用和工具；大容量支持企業級應用，內部實現高數據壓縮率，可實現歷史數據的海量存儲，靈活的擴展結構可滿足各種需求，具備廣泛的安全性和可跟蹤性。

結語

本文以中國石油新疆哈密油庫改擴建工程為模板，選用PLC作為下位機實現數據的采集和狀態的判別，利用工業控制計算機作為上位機及力控ForceControl 6.1軟件作為程序開發平臺，對下位機傳輸來的數據進行分析運算，完成實時監控、參數及狀態的顯示、歷史數據查詢、數據統計、打印報表等管理功能，從根本上提高了油庫生產的自動化水平。

[1]馬國華.監控組態軟件及其應用[M].北京:清華大學出版社.

[2]彭繼慎，孟慶鑄，張靜，等.基于PLC和組態王的油庫收發油控制系統[J].制造業自動化，2008，30（1）:54-57.