油庫(kù)自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)的研究

韓越

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，石油對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用日益明顯，為了保證石油行業(yè)能夠更加穩(wěn)定的發(fā)展，需要加強(qiáng)對(duì)油庫(kù)自動(dòng)化管理。基于此，本文將分析自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、配置以及功能，探究自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)以及計(jì)量精度，旨在為相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)計(jì)量；管理控制；模塊設(shè)置

前言：自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)主要用于貿(mào)易結(jié)算與庫(kù)存管理，由計(jì)算機(jī)、狀態(tài)監(jiān)控軟件、網(wǎng)組設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、觸摸屏、傳感器、控制箱、可編程邏輯控制器等部件構(gòu)成，最終形成一個(gè)自動(dòng)監(jiān)控的管理網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這一管理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)掌控油庫(kù)中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、計(jì)量的精確程度，提高工作質(zhì)量。

1.油庫(kù)自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與配置

按照具體的功能，可以將自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)分為現(xiàn)場(chǎng)管理層、過(guò)程管理層以及計(jì)算機(jī)控制層。現(xiàn)場(chǎng)管理層的核心為兩臺(tái)可編程邏輯控制器，二者之間利用RS-485實(shí)現(xiàn)信息通信；過(guò)程管理層主要由觀測(cè)PC機(jī)與上位工控機(jī)構(gòu)成，在普通網(wǎng)卡的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)與以太網(wǎng)的連接，遵守TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息通信。由于可編程邏輯控制器與工控機(jī)被安裝在同一間控制室之中，因此可以通過(guò)RS-232完成近距離的數(shù)據(jù)交換。在過(guò)程控制層中，可編程邏輯控制器的任務(wù)就是從采集模擬量信號(hào)以及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量，在完成初步處理之后傳輸至工控機(jī)，并接收工控機(jī)的相關(guān)指令。在選擇可編程邏輯控制器時(shí)，要分析被控制量的具體性質(zhì)，統(tǒng)計(jì)I/O的具體點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)除了要監(jiān)控各個(gè)閥、泵的信號(hào)之外，還需要檢測(cè)流量、溫度、液位的變送信號(hào)。其中渦輪流量計(jì)就是獲取現(xiàn)場(chǎng)流量信號(hào)的設(shè)備，經(jīng)過(guò)變送器向?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；現(xiàn)場(chǎng)的鉑電阻是采集溫度信號(hào)的設(shè)備；液位傳感器就是獲得液位信號(hào)的主要設(shè)備，然后再有變送器將信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)。在統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，需要預(yù)留30%左右的備用量，保障系統(tǒng)具有擴(kuò)展的能力。

1.2模塊設(shè)置

在自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)中，模塊的操作具有統(tǒng)一的規(guī)律。每一個(gè)類(lèi)型的模塊內(nèi)部都有緩沖儲(chǔ)存器，并且其地址與功能使相互對(duì)應(yīng)的，如果要修改模塊的相關(guān)參數(shù)，那么儲(chǔ)存器的內(nèi)部的信息也將會(huì)被改變。在設(shè)置模塊參數(shù)時(shí)，可以通過(guò)使用編程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以利用每個(gè)模塊專(zhuān)用的軟件來(lái)設(shè)置。模塊參數(shù)設(shè)置的重要內(nèi)容為：初始化模塊、自動(dòng)刷新CPU設(shè)置以及操作參數(shù)。

例如：自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)中的A/D模塊，將液位傳感器采集的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，在高速轉(zhuǎn)換處理的作用下，將其進(jìn)行數(shù)字量的處理，利用實(shí)時(shí)刷新的功能將信號(hào)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存至CPU之中，該模塊能夠通過(guò)電流信號(hào)、電壓信號(hào)等不同的形式進(jìn)行設(shè)置。在系統(tǒng)之中，可以進(jìn)行如下設(shè)置：地址分配分別是0020H、0030H，CH1～CH4為應(yīng)用通道，電壓的輸入范圍是1V～5V，同時(shí)將其設(shè)置為常用模式，并開(kāi)啟自動(dòng)溫度補(bǔ)償。上述的設(shè)置均需要通過(guò)GX Developer軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先設(shè)置模塊的名稱(chēng)，確定I/O的地質(zhì)，然后進(jìn)行初始化設(shè)置，將應(yīng)用通道設(shè)置為Enable，具體的工作方式為Sampling[1]。

1.3功能實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的方案為：將渦輪流量計(jì)所生成的脈沖信號(hào)輸送至控制室之中，再由變送器將其整合為標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，分送到可編程邏輯控制器與流量計(jì)數(shù)器中，可編程控制器的主要任務(wù)就是感應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)，完成計(jì)數(shù)后進(jìn)行進(jìn)位處理，保障上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。目前，有很多高速的計(jì)數(shù)模塊，但是其抗干擾的能力較弱，并且需要良好的工作環(huán)境。通過(guò)實(shí)踐證明，發(fā)油計(jì)量的脈沖頻率通常不會(huì)大于15赫茲，因此可以使用24V的模塊完成計(jì)數(shù)的工作。

上述功能實(shí)現(xiàn)的方案主要涉及兩個(gè)問(wèn)題：第一，可編程控制器能否滿(mǎn)足硬件的最大反應(yīng)頻率；第二，如果無(wú)法使用外接電源，模塊能夠繼續(xù)完成流量的技計(jì)數(shù)。為此，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)：使用發(fā)生器生成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，并將其連接至QX80輸入終端，通過(guò)并聯(lián)示波器的方式監(jiān)測(cè)電信號(hào)，利用GX Developer軟件完成計(jì)數(shù)工作。實(shí)驗(yàn)表明，只有最大限度的增加驅(qū)動(dòng)功率，電信號(hào)本身才能驅(qū)動(dòng)可編程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)；當(dāng)脈沖的頻率小于60赫茲時(shí)，可編程控制系統(tǒng)才能夠更加精確的完成技術(shù)。

2.油庫(kù)自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)技術(shù)

2.1系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

為了能夠高質(zhì)量的完成自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)其功能，需要遵循技術(shù)指標(biāo)。具體如下：（1）計(jì)量工作采用的是質(zhì)量流量計(jì)，控制精度以及系統(tǒng)計(jì)量的值小于等于2%；（2）檢測(cè)油管的具體存油量需要使用雷達(dá)液位傳感器，檢測(cè)精度的誤差必須小于等于2%；（3）火車(chē)、碼頭需要具有自動(dòng)雙向計(jì)量的功能，其他位置可以為單項(xiàng)定量計(jì)量方式；（4）計(jì)算機(jī)需要實(shí)時(shí)檢測(cè)油品的密度、溫度、積算流量以及瞬時(shí)流量等數(shù)據(jù)；（5）在計(jì)算機(jī)中，能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)操作設(shè)備的閥門(mén)與泵，在調(diào)試設(shè)備、檢修故障時(shí)，需要通過(guò)觸摸屏現(xiàn)場(chǎng)模式閥門(mén)與泵，并且需要保障每一種方式能夠平滑切換；（6）安裝、設(shè)置聲光、啟動(dòng)、停止以及緊急停止的個(gè)報(bào)警設(shè)置，計(jì)算機(jī)與各個(gè)信息之間之間需要進(jìn)行連鎖，避免操縱失誤造成的損失；（7）油庫(kù)中的輸油泵能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)油量，并且需要設(shè)置電器故障、出口超壓的連鎖保護(hù)。將壓力開(kāi)關(guān)安裝在出口的位置，一旦壓力超過(guò)限制或者規(guī)定，并會(huì)立即停止輸油工作；（8）系統(tǒng)需要具有自動(dòng)打印清單的功能；（9）在管道的內(nèi)部，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氣體，需要在其中安裝過(guò)濾消氣器，避免氣體影響計(jì)量的精度；（10）由于采集的數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)期保存，因此要使用雙機(jī)熱備。如果其中一套設(shè)備發(fā)生故障，那么另一套設(shè)備便會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)相關(guān)的數(shù)據(jù)；（11）根據(jù)系統(tǒng)的功能以及對(duì)象，需要對(duì)其設(shè)置不同級(jí)別的密碼。

2.2計(jì)量精度分析

在自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)中，含有兩套計(jì)量系統(tǒng)：一套是油管液位計(jì)量，由此獲得油庫(kù)中油的具體儲(chǔ)量，另一套則主要檢測(cè)油品質(zhì)量，通過(guò)科學(xué)換算得出流量計(jì)的具體油量。上述兩套系統(tǒng)在計(jì)量精度方面存在一定的差異：第一套計(jì)量系統(tǒng)通常使用進(jìn)口的雷達(dá)液位檢測(cè)裝置，其精度小于等于2%，可以通過(guò)溫度檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，但前提是溫度檢測(cè)的誤差要小于0.1攝氏度；在第二套計(jì)量系統(tǒng)中，通常使用進(jìn)口的流量計(jì)，并結(jié)合可編程控制系統(tǒng)中的定量方式，將計(jì)量的精度控制在2%以下，可編程控制系統(tǒng)選擇的轉(zhuǎn)換器為15位的A/D，其轉(zhuǎn)換的精度高達(dá)0.03%，其相應(yīng)的速率是12Mbits/s[2]。

就執(zhí)行機(jī)構(gòu)而言，盡可能選擇重復(fù)性?xún)?yōu)良的切斷閥，完成具體的修正以后，保障定量、計(jì)量的精度小于等于2%，從而符合交易結(jié)算的要求。在自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)中，兩套系統(tǒng)分貝使用不同的計(jì)量方式，并且從兩個(gè)不同的角度出發(fā)管理計(jì)量。雖然油品的密度、溫度會(huì)直接影響液位計(jì)量的準(zhǔn)確性，無(wú)法高精度的完成交易計(jì)量，但是這種方式能夠準(zhǔn)確、直觀的檢測(cè)油罐中的油量，有利于開(kāi)展內(nèi)部管理工作，經(jīng)過(guò)校驗(yàn)以及修正，能夠?qū)⑵渥鳛檩o助計(jì)量的設(shè)施。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，油庫(kù)自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)在構(gòu)成、功能以及技術(shù)等方面具有嚴(yán)格的要求，需要工作人員予以重視。以此為基礎(chǔ)，在實(shí)際應(yīng)用中保障系統(tǒng)具有一定的擴(kuò)展性，提高計(jì)量的精度以及油庫(kù)管理的自動(dòng)化水平。所以，可以將自動(dòng)計(jì)量及管理控制系統(tǒng)應(yīng)用在油庫(kù)的管理、油品的交易中，促進(jìn)石油行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆祥.油庫(kù)安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].哈爾濱理工大學(xué)，2015.

[2]王影.碼頭及碼頭庫(kù)區(qū)油品計(jì)量統(tǒng)計(jì)管理[J].科技與企業(yè)，2016，08：52.