數(shù)字化儲罐計量管理系統(tǒng)在白酒生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

陳相國，李 超，喬新建，牛家棒

(1.泰安市普瑞特信息科技有限公司，山東泰安271000；2.普瑞特機械制造股份有限公司，山東泰安271000)

隨著智能化和信息化的技術(shù)在白酒行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，特別是白酒企業(yè)基于生產(chǎn)信息的有效管控和資本化運作的需要，數(shù)字化儲罐計量管理系統(tǒng)的完善越來越迫切。普瑞特信息科技有限公司是普瑞特機械制造股份有限公司的全資子公司，基于對液態(tài)食品工業(yè)近20年的專業(yè)知識和經(jīng)驗，聯(lián)合全球最優(yōu)秀的計量器件生產(chǎn)和控制系統(tǒng)廠家，結(jié)合當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)及控制方法開發(fā)推出了基于數(shù)據(jù)流的先進(jìn)智能儲罐計量管理系統(tǒng)一體化解決方案。該套系統(tǒng)方案可提供儲罐（群）物料的整個流程及生產(chǎn)周期的監(jiān)管和控制（包含常規(guī)罐區(qū)酒體接收作業(yè)、儲存作業(yè)、周轉(zhuǎn)作業(yè)、發(fā)送作業(yè)、儲運全過程等子流程），物料主要為酒精（也可擴展為食品油、果汁、乳制品等）。系統(tǒng)以數(shù)據(jù)整合為核心，將自動控制和分項業(yè)務(wù)管理功能整合，是一個集成化、模塊化、開放式可擴展的解決方案，最終為罐（群）安全穩(wěn)定運行、優(yōu)化管理、降低生產(chǎn)成本和實現(xiàn)利潤最大化提供保證。

系統(tǒng)方案主要包括以下內(nèi)容：（1）儲罐靜態(tài)計量系統(tǒng)；（2）動態(tài)計量系統(tǒng)；（3）總線通訊系統(tǒng)。

1 儲罐靜態(tài)計量系統(tǒng)

儲罐計量是對大型儲罐內(nèi)液態(tài)物料的靜態(tài)儲量進(jìn)行計量的過程。通過存量測定，即測定儲罐內(nèi)物料的存量，或輸轉(zhuǎn)計量，即作為生產(chǎn)鏈數(shù)據(jù)或貿(mào)易結(jié)算依據(jù)。目前新建罐(區(qū))主要采用兩種方法。

1.1 基于體積和基于質(zhì)量的計量升級為混合式測量系統(tǒng)

在基于體積方式計量的系統(tǒng)中，物料存量測量經(jīng)由液位和溫度的測量實現(xiàn)。在基于質(zhì)量的儲罐計量系統(tǒng)中，存量測量通過對液體的液柱靜壓的測量取得。

儲罐計量系統(tǒng)可以監(jiān)控庫存，能讓生產(chǎn)者即時了解儲存物料的準(zhǔn)確數(shù)量。系統(tǒng)可以精確測量物料載具、站點和管道輸送系統(tǒng)之間的批次和交接量。該系統(tǒng)可用于日常運作、物料移動、調(diào)度和混配方案之中。準(zhǔn)確追蹤泄漏并防止溢出，從而降低由于損耗造成的環(huán)境污染和財務(wù)損失。

儲罐計量系統(tǒng)的應(yīng)用場景基本涵蓋儲罐管理系統(tǒng)的所有儲罐作業(yè)任務(wù)：庫存管理、輸轉(zhuǎn)計量（收料及發(fā)料）、物料的轉(zhuǎn)移和操作（倒罐或配料）、損耗控制和平衡。

為此，普瑞特公司整合兩種計量方法開發(fā)了“混合式儲罐測量系統(tǒng)（HTMS）”，見圖1。

圖1 混合式儲罐測量系統(tǒng)（HTMS）設(shè)計圖

混合法HTMS是液位計法與靜壓法的結(jié)合。它結(jié)合了液位和靜壓測量法的優(yōu)點，綜合了壓力和液位測量，從而獲得整個液位高度內(nèi)介質(zhì)的真實平均密度。

由混合法的測量原理和各參數(shù)的計算可以看出，此種方法對液位質(zhì)量、密度的測量精度都較高。因而混合法是一種較理想的計量方法。混合法另一最大優(yōu)點是它可以測量出儲罐所有已知的參數(shù)。如采用高級混合法設(shè)計方案，可以在計算機上自動地得到諸如液位、點密度、平均密度、點溫度、平均溫度、液體界面（高度）、體積、實際質(zhì)量等所需要的所有物理參數(shù)。因此可以說混合法是儲罐自動計量系統(tǒng)中功能最全面、測量精度最高、可靠性最好的一種方法。

普瑞特公司HTMS混合法儲罐（群）計量系統(tǒng)集國際最新儲罐群計量技術(shù)之優(yōu)點，采用高精度液位計、高精度差壓/壓力變送器和完善的系統(tǒng)管理軟件，實現(xiàn)罐區(qū)進(jìn)、轉(zhuǎn)、存操作的全面自動化管理。

1.2 混合式儲罐測量系統(tǒng)（HTMS）主要功能

（1）數(shù)據(jù)采集和處理功能：能實時測量各儲罐的液位、界面、溫度、密度、容積、重量等參數(shù)。

（2）顯示及報警功能：顯示屏動態(tài)顯示各儲罐液位、水位的棒狀圖。當(dāng)液位或水位超過設(shè)定值時，連接在操作現(xiàn)場的喇叭就會發(fā)出語音警告，或蜂鳴報警提醒操作者注意。

（3）數(shù)據(jù)庫管理功能：數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)管理軟件的重要組成部分。它包括當(dāng)月數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫和儲罐容積表數(shù)據(jù)庫等。當(dāng)月數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)超過規(guī)定的時間后就會自動轉(zhuǎn)存到歷史數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)運行過程中，操作者可對各數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢、刪除、保存或打印等操作。

（4）報表打印功能：具有各種統(tǒng)計報表輸出打印功能。例如進(jìn)、轉(zhuǎn)驗收作業(yè)記錄，散裝收貨倉庫記帳單，進(jìn)、轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)工作記錄，以及罐區(qū)動態(tài)日報表等。

（5）遠(yuǎn)程通訊功能：系統(tǒng)使用2臺標(biāo)準(zhǔn)配置的586 PC機作為監(jiān)測管理計算機，2臺計算機分別經(jīng)上網(wǎng)通訊，使管理決策人員能夠隨時了解、管理儲罐的運行和生產(chǎn)。

（6）儲罐與安全：近幾年國內(nèi)出現(xiàn)的罐區(qū)爆炸事故，以及往年國外的重大罐區(qū)事故絕大部分是由儲罐溢罐造成的。拿油品罐舉例說，罐表系統(tǒng)需要檢測罐的壓力、液位、溫度并實時進(jìn)行補償計算。但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。普瑞特公司推出的數(shù)據(jù)化儲罐系統(tǒng)為了最大程度地提高安全性，特定型號的雷達(dá)液位計除了精確測量液位以外，還可以輸出達(dá)到SIL 3認(rèn)證的溢罐保護聯(lián)鎖信號。

2 動態(tài)計量系統(tǒng)

為了實現(xiàn)精確裝車，許多企業(yè)都采用批控器對裝車進(jìn)行控制。它不僅接收質(zhì)量流量計的信號按定量控制裝車閥，還可以連接靜電保護開關(guān)和溢流保護開關(guān)確保安全。普瑞特儲罐管理系統(tǒng)使用的專用批量控制器還具備多級安全限制和措施保證裝車的操作合規(guī)，如：

（1）可設(shè)置裝車定量值，實現(xiàn)裝車的定量控制；

（2）具有防溢、防靜電連鎖控制功能；

（3）顯示屏顯示現(xiàn)場閥門、液位開關(guān)、接地開關(guān)狀態(tài)及故障狀態(tài)；

（4）現(xiàn)場設(shè)備、通信和批控儀電路之間光電隔離；

（5）通信的站地址、通信速率均可面板操作設(shè)置；

（6）有就地（脫機）和聯(lián)機兩種工作方式，聯(lián)機狀態(tài)下禁止鍵盤的參數(shù)設(shè)置；

（7）有啟動時間、結(jié)束時間、定量、實裝量的裝車工況記錄和查詢功能；有開機時間、關(guān)機時間、累計裝車批次、累計裝車量的運行記錄和查詢功能；

（8）冗余通信功能；

（9）IC卡管理功能（可選）：帶防爆大屏幕點陣式顯示器；

（10）小流量及無流量報警功能：當(dāng)切除了質(zhì)量流量計變送器電源后，便接收不到流量脈沖信號，若操作人員私自切除流量計電源，就有可能會發(fā)生介質(zhì)丟失問題。使用該報警功能，如果在設(shè)置的時間范圍內(nèi)無流量信號進(jìn)入則產(chǎn)生報警并關(guān)閉閥門結(jié)束作業(yè)，如果流量小于所設(shè)置的限值同樣會報警并關(guān)閉閥門結(jié)束作業(yè)。這給企業(yè)的運營監(jiān)管帶來很大的便利。

3 總線通訊系統(tǒng)

通過在罐區(qū)管理上使用變送器，流量計、電動閥門、批控器等現(xiàn)場設(shè)備，以總線通訊方式，將采集的數(shù)據(jù)通過罐表系統(tǒng)、DCS（分布式控制系統(tǒng)）、SIS（安全儀表系統(tǒng)）對罐區(qū)進(jìn)行監(jiān)控和保護。由于罐區(qū)管理涉及大量的訂單管理、庫存管理、計劃調(diào)度、路徑選擇、自動裝車等相關(guān)作業(yè),這些采集的數(shù)據(jù)同步提報到MES系統(tǒng)（生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)）對整個生產(chǎn)作業(yè)的全流程監(jiān)控。進(jìn)一步地，我們可以通過ERP系統(tǒng)進(jìn)行運營的全局優(yōu)化。

經(jīng)過系統(tǒng)的運行實踐，該系統(tǒng)對白酒企業(yè)的庫存管理、生產(chǎn)管理具有極大的提高和完善作用，是數(shù)據(jù)化、安全化、智能化的解決方案。目前正在推出基于該系統(tǒng)的老庫區(qū)完善改造方案，以及基于MES系統(tǒng)的全生產(chǎn)流程智能化解決方案。