裝車(chē)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

摘 要：文章以美克化工罐區(qū)裝車(chē)為例，介紹以DCS控制系統(tǒng)與定量裝車(chē)控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)罐區(qū)化工物料的裝車(chē)自動(dòng)控制和裝車(chē)管理。該控制方式可以提高裝車(chē)的精度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提升管理水平和效益。

關(guān)鍵詞：定量裝車(chē)控制系統(tǒng)；批控儀；DCS控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.103

1 引言

隨著化工企業(yè)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，一體化化工裝置規(guī)模越來(lái)越大，企業(yè)生產(chǎn)管理對(duì)裝車(chē)控制的要求也越來(lái)越高。為滿(mǎn)足現(xiàn)代化企業(yè)的需求，美克化工三期成品罐區(qū)裝車(chē)采用DCS控制系統(tǒng)與定量裝車(chē)控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式，并配以高精度質(zhì)量流量計(jì)，安全溢油靜電保護(hù)裝置等現(xiàn)場(chǎng)儀表，很好地實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)部門(mén)的要求。該控制方式具有安全可靠、精確計(jì)量、可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。

2 自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)的組成

美克三期成品罐區(qū)共有2臺(tái)甲醇儲(chǔ)罐，2臺(tái)BDO儲(chǔ)罐，1臺(tái)丁醇儲(chǔ)罐，1臺(tái)廢液儲(chǔ)罐，1臺(tái)乙酸甲酯儲(chǔ)罐，2臺(tái)PTHF儲(chǔ)罐。在罐區(qū)西北側(cè)，布置有4個(gè)裝車(chē)臺(tái)，4個(gè)裝車(chē)臺(tái)上共布置有7個(gè)裝車(chē)鶴管，用于甲醇，BDO等儲(chǔ)罐物料的裝車(chē)。本項(xiàng)目中所有裝車(chē)為汽車(chē)裝車(chē)。

2.1 裝車(chē)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

本項(xiàng)目中DCS控制系統(tǒng)布置在中央控制室，批量控制裝車(chē)控制系統(tǒng)布置在裝車(chē)現(xiàn)場(chǎng)操作室。7臺(tái)批控儀通過(guò)串行RS485通訊到現(xiàn)場(chǎng)操作室，通過(guò)通訊轉(zhuǎn)換器與DCS通訊。裝車(chē)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖見(jiàn)圖1。

2.2 DCS控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目采用浙江中控ECS700 型DCS控制系統(tǒng)。在DCS控制系統(tǒng)內(nèi)，采用了對(duì)等的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并配置了兩層通訊網(wǎng)絡(luò)：過(guò)程控制網(wǎng)和過(guò)程信息網(wǎng)。過(guò)程控制網(wǎng)直接連接了系統(tǒng)的控制站和操作站節(jié)點(diǎn)，是傳送過(guò)程控制實(shí)時(shí)信息的通道，完成實(shí)時(shí)IO信息、控制命令、報(bào)警和各種歷史數(shù)據(jù)等的傳輸和發(fā)送，并采用雙重化冗余設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)傳輸可靠、實(shí)時(shí)、高效；過(guò)程信息網(wǎng)連接控制系統(tǒng)中所有操作節(jié)點(diǎn)，包括工程師站、操作員站等，在操作節(jié)點(diǎn)間傳輸歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和操作記錄等，DCS系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)與工廠(chǎng)管理信息網(wǎng)的連接。

本項(xiàng)目中DCS控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）罐區(qū)所有儀表信號(hào)監(jiān)控和聯(lián)鎖控制，及卸車(chē)泵遠(yuǎn)程停止功能；

（2）裝車(chē)流程中的吹掃和加藥順控功能；

（3）裝車(chē)流量累積信號(hào)及批控儀相關(guān)控制信號(hào)接收與發(fā)送；

（4）罐區(qū)及裝車(chē)區(qū)域重要數(shù)據(jù)上傳至工廠(chǎng)MIS（管理信息系統(tǒng)）。

2.3 定量裝車(chē)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

定量裝車(chē)控制系統(tǒng)主要由批量裝車(chē)控制儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)批控儀）和現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)、控制閥及靜電接地夾、防溢開(kāi)關(guān)、通訊控制器等組成，用于完成對(duì)裝車(chē)作業(yè)的控制和管理。該系統(tǒng)是一種以RS485標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線(xiàn)為基礎(chǔ)的集散式裝車(chē)控制系統(tǒng)。

2.3.1 定量裝車(chē)控制系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

（1）控制室管理層：主要包括裝車(chē)操作站，通訊控制器，打印機(jī)等；

（2）裝車(chē)現(xiàn)場(chǎng)控制層：批制儀；

（3）現(xiàn)場(chǎng)儀表層：主要包括流量計(jì)，控制閥，防溢開(kāi)關(guān)，靜電接地夾等；

2.3.2 批控儀介紹

本項(xiàng)目選用AccuCount-（SS）型批控儀，該批控儀采用高性能32位工業(yè)級(jí)微控制器作為核心的智能控制部件，保證控制功能的實(shí)時(shí)性和可靠性，控制精度達(dá)0.1%以上。

批控儀可實(shí)現(xiàn)單鶴位在線(xiàn)定量裝車(chē)、溫度補(bǔ)償功能，實(shí)時(shí)顯示裝車(chē)瞬時(shí)流速、流量、總裝載量等信息，并實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳上位機(jī)。用戶(hù)可現(xiàn)場(chǎng)或者遠(yuǎn)程設(shè)定裝車(chē)過(guò)程中的各種參數(shù)，具有故障自診斷功能。

批控儀具備兩級(jí)開(kāi)啟，多級(jí)關(guān)斷功能，有效防止水擊現(xiàn)象。

批控儀具有大容量發(fā)油業(yè)務(wù)存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)200條發(fā)油記錄，數(shù)據(jù)可作為備份參考記錄。

2.3.3 定量裝車(chē)控制系統(tǒng)主要功能

（1）參數(shù)設(shè)置功能：可以根據(jù)發(fā)貨需要通過(guò)批控儀設(shè)定發(fā)貨參數(shù)。這些數(shù)據(jù)包括：預(yù)置灌裝量、流量系數(shù)、開(kāi)閥（泵）延遲時(shí)間、流體密度等。

（2）定量發(fā)貨控制：確定批控儀的工作參數(shù)之后，批控儀就會(huì)按照設(shè)定的程序完成自動(dòng)發(fā)貨，當(dāng)發(fā)貨量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)停止發(fā)貨。

（3）溢出保護(hù)功能：當(dāng)發(fā)生溢出冒罐，停止灌裝。

（4）掉電保護(hù)功能：發(fā)貨過(guò)程中出現(xiàn)意外掉電時(shí)可保存發(fā)貨參數(shù)，通電后繼續(xù)發(fā)貨。

（5）數(shù)據(jù)采集功能：批控儀可采集流量計(jì)脈沖信號(hào)用于流量換算，可接入防溢開(kāi)關(guān)信號(hào)用于聯(lián)鎖，以及與DCS系統(tǒng)的通訊信號(hào)和急停信號(hào)。

（6）閥門(mén)和泵的順序控制功能：在灌裝時(shí)按預(yù)定時(shí)間依次打開(kāi)閥（泵），灌裝到定量時(shí)再按照預(yù)定的時(shí)間和順序依次關(guān)閥（泵），完成自動(dòng)灌裝作業(yè)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉閥門(mén)控制。

（7）現(xiàn)場(chǎng)急停功能：批控儀上設(shè)置有急停按鈕，若發(fā)貨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生緊急情況，操作人員只需按急停按鈕即可立即停止發(fā)貨。緊急情況消除后可繼續(xù)發(fā)貨。

（8）遠(yuǎn)程急停功能：批控儀上設(shè)有遠(yuǎn)程信號(hào)輸入，若發(fā)貨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生緊急情況，操作人員只需按遠(yuǎn)程急停按鈕即可立即停止發(fā)貨，緊急情況消除后即可繼續(xù)發(fā)貨。

（9）遠(yuǎn)程和就地實(shí)時(shí)監(jiān)控功能：批控儀配有高亮度液晶顯示屏，實(shí)時(shí)顯示發(fā)貨進(jìn)程。控制室操作站與批控儀同步實(shí)時(shí)顯示發(fā)貨進(jìn)程和相關(guān)設(shè)備狀態(tài)。

（10）遠(yuǎn)程、就地發(fā)貨模式功能：可通過(guò)操作站進(jìn)行數(shù)據(jù)下發(fā)控制，也可根據(jù)需要在現(xiàn)場(chǎng)直接發(fā)貨。現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)批控儀為一個(gè)完整的計(jì)量、控制和顯示單元，獨(dú)立于操作站。

（11）給現(xiàn)場(chǎng)儀表供電功能：為批控儀提供一路220VAC電源后，批控儀可提供電源輸出到端子，為現(xiàn)場(chǎng)儀表：如流量計(jì)，閥門(mén)等提供電源。

（12）通訊聯(lián)網(wǎng)功能：批控儀具有通訊和聯(lián)網(wǎng)功能，可通過(guò)RS-485形式與操作站和DCS連接。傳輸流量累積信息給DCS系統(tǒng)，以便DCS系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)貨情況。

（13）設(shè)備自檢功能：系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)批控儀工作狀態(tài)，批控儀發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示。

3 裝車(chē)基本介紹

3.1 裝車(chē)基本業(yè)務(wù)流程

（1）開(kāi)票。在裝車(chē)之前要對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行審查。操作人員對(duì)合理業(yè)務(wù)進(jìn)行登記，登記業(yè)務(wù)時(shí)必須確定客戶(hù)名稱(chēng)、品名規(guī)格、數(shù)量等數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)身份寫(xiě)入IC卡。

（2）裝車(chē)。在現(xiàn)場(chǎng)批控儀上輸入裝車(chē)量。控制儀自動(dòng)控制閥門(mén)打開(kāi)、計(jì)量裝車(chē)量；并實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)靜電、溢出信號(hào)；如遇意外自動(dòng)停止裝車(chē)；正常裝車(chē)量到達(dá)后關(guān)閉閥門(mén)，裝車(chē)結(jié)束。

（3）結(jié)算。裝車(chē)結(jié)束后，控制系統(tǒng)通過(guò)批控儀自動(dòng)獲得流量計(jì)讀數(shù)，通過(guò)在控制室刷卡，提取發(fā)貨數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)算，并打印發(fā)貨單。

3.2 裝車(chē)數(shù)量的設(shè)定

（1）操作站密碼設(shè)定方式：上位機(jī)將車(chē)輛身份信息寫(xiě)入IC卡，每次裝車(chē)前，在控制儀上刷IC卡，每次裝車(chē)前，在批孔儀上刷IC卡，批孔儀將IC卡身份信息經(jīng)通訊系統(tǒng)上傳至裝車(chē)操作站，操作站找到對(duì)應(yīng)的提貨單核對(duì)正確后，將裝車(chē)數(shù)量下發(fā)批控儀。

（2）批控儀本地定方式：批控儀在必要的控制權(quán)限認(rèn)定后，操作人員直接在批控儀上輸入裝車(chē)數(shù)量。

3.3 裝車(chē)順序控制舉例

（1）控制面板內(nèi)輸入裝車(chē)總量和裝車(chē)流速。

（2）通過(guò)批控儀上啟動(dòng)按鈕HM H240895啟動(dòng)裝車(chē)程序，同時(shí)將啟動(dòng)裝車(chē)信號(hào)送DCS。

（3）批控儀程序檢查確認(rèn)接地正確，聯(lián)鎖未觸發(fā)。

（4）DCS程序檢查確認(rèn)手動(dòng)切斷閥G240840處于開(kāi)位。

（5）DCS程序開(kāi)氮?dú)獯祾唛yHVKH240893、HVKH240892，氮?dú)獯祾?5分鐘。

（6）程序關(guān)氮?dú)馇袛嚅yHVKH240892、HVKH240893。

（7）程序開(kāi)物料切斷閥HVKH240891，逐漸開(kāi)物料調(diào)節(jié)閥FVK F240891-1至設(shè)定流量。

（8）流量計(jì)計(jì)量至總量前（500 kg），逐漸關(guān)小物料調(diào)節(jié)閥FVKF240891-1，至總量后關(guān)閉FVKF240891-1。

（9）30秒鐘后，DCS程序開(kāi)氮?dú)馇袛嚅yHVKH240892，對(duì)槽車(chē)吹掃3分鐘。

（10）DCS程序關(guān)氮?dú)馇袛嚅yHVKH240892、物料切斷閥HVKH240891，裝車(chē)程序停。

（11）關(guān)閉槽車(chē)人孔，接氮?dú)廛浌芙o槽車(chē)充壓，確保槽車(chē)氮?dú)獗骸?/p>

批控儀緊急停車(chē)按鈕HM H240890-2：現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)巨大險(xiǎn)情，需停止作業(yè)，DCS聯(lián)鎖停裝車(chē)馬達(dá)NP2408，關(guān)物料調(diào)節(jié)閥FVKF240891-1，裝車(chē)暫停。

批控儀復(fù)位按鈕HM H240890-1：險(xiǎn)情解除，取消緊急停止裝車(chē)。

4 控制方式的優(yōu)點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)有效地結(jié)合了DCS系統(tǒng)的高可靠性和良好的擴(kuò)展性。由于DCS控制系統(tǒng)的可靠性明顯高于批控儀，所以本項(xiàng)目將區(qū)域緊急停車(chē)信號(hào)送至DCS，由DCS完成裝車(chē)區(qū)域的緊急停車(chē)。由于DCS控制系統(tǒng)的修改程序相比批控儀要方便，所以裝車(chē)流程中需要吹掃和加藥的，將吹掃和加藥的順控設(shè)置在DCS中實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整吹掃時(shí)間及加藥濃度等參數(shù)。同時(shí)，DCS系統(tǒng)有更好的信息管理及擴(kuò)展能力，可以將罐區(qū)及裝車(chē)信息上傳至工廠(chǎng)MIS系統(tǒng)及相關(guān)生產(chǎn)裝置控制系統(tǒng)，很好地實(shí)現(xiàn)信息資源共享。

（2）設(shè)計(jì)很好地利用了批控儀的專(zhuān)業(yè)性和靈活性。批控儀將裝車(chē)順序控制，靜電保護(hù)，單臺(tái)緊急停車(chē)，液晶顯示，裝車(chē)指示燈等集為一體，很好地體現(xiàn)了其專(zhuān)業(yè)性。且其費(fèi)用相對(duì)較低，可以為每一個(gè)流程配置一臺(tái)批控儀，批控儀程序可以很好地適應(yīng)對(duì)應(yīng)流程工藝需求。

（3）對(duì)中大型規(guī)模裝車(chē)及裝車(chē)工藝流程復(fù)雜的裝置優(yōu)勢(shì)明顯。中大型規(guī)模裝車(chē)項(xiàng)目中，往往有裝車(chē)工藝復(fù)雜的流程，相應(yīng)輔助設(shè)施也較多，且對(duì)裝車(chē)信息管理的要求也會(huì)越高。單純依靠批控儀的功能，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)困難，運(yùn)用DCS系統(tǒng)與批控儀相結(jié)合的方式，能很好地體現(xiàn)各自?xún)?yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

以DCS控制系統(tǒng)與定量裝車(chē)控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)裝車(chē)控制，很好地利用了各自的優(yōu)點(diǎn)，以彌補(bǔ)單一控制系統(tǒng)的不足。這種控制方式適用于中大型裝車(chē)控制及裝車(chē)工藝復(fù)雜的項(xiàng)目。在本項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了安全精確的裝車(chē)控制，且操作簡(jiǎn)單，顯示直觀，獲得了良好的運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸德民.石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）[K].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：1074-1082.

作者簡(jiǎn)介：鄧云鴻（1982-），男，重慶人，本科，學(xué)士學(xué)位，工程師，主要從事：化工自控工程設(shè)計(jì)。