PLC在石油化工企業儲運自動化系統中的應用

陳志強

（中國石油遼河石化公司儀電運行部，遼寧盤錦 124022）

1 PIG掃線運行的基礎原理和相關原則

PIG 掃線主要指的是利用壓縮的惰性氣體作為動力來源，將事先放置在管道內具有彈性的海綿柱進行推進實現管道填充，從而實現一次置管及清管技術。

PIG 掃描原則過程以及操作步驟：

設計PIG 裝置的過程中，由于該裝置主要負責發射以及接收最新，因此在規劃壓力等級以及管道的直徑期間，必須要符合相關的管道設置流程以及相關參數，強度設計以及補強可以使用徑三通公式，詳細的公式如下所示。

式中：St0為計算主管段理論壁厚mm；

φ為強度削弱系數，針對蝶式、單筋等部分補強PIG 裝置，φ=0.9；[σ]t為基本可以使用應力MPa；P為設計壓力MPa；Dw 為主管外徑mm；

上述公式的形成主要是建立在無縫鋼管作為主要焊接材料落實PIG 裝置設置的過程中使用的，主管的外徑控制在66cm 以下，支管和主管的內徑比要控制在0.8左右，主管的外徑和內徑之間的比例要在0.5～1.05，為了保證pH 最新，在到達管道的尾之后，不會進入支管，需要在設計過程中沿著三通焊縫的內側，設置柵條，同時，主管道的管徑和氮氣管的管徑之比要維持在4 ∶1和5 ∶1之間，究其原因，在于對PIG 芯運動速度的合理控制，主要目標為了讓PIG 芯的應用周期延長。

2 自動化的儲運體系設置

以罐區監管系統中PLC 可編程控制器的實踐應用為例，闡述石油化工企業儲運自動化系統中PLC 具體應用。詳細的系統結構如圖1所示。

圖1 儲運自動化系統構成圖

3 石油化工企業油品儲運自動化監控系統中PLC的實踐應用

3.1 PLC的輸出輸入指標

利用PLC 技術實現的數據自動化采集，通常有兩種形式，首先是定時采集，主要根據前期設置的采樣時間進行自動化收集，并在數據區存入。第二種是變化采集，是指對被采集的數據進行實時的跟蹤，并且觀察數據的變化狀態，若出現了較大的變化波動，則進行采集，并將采集時間記錄。若被采集量并未出現很大的變化，通過變化采集可以實現數據區等有效節約。

3.2 PLC的數據采集方法

在罐區儲運系統中，采集現場模擬量信號正在使用，定時采集，一個采集周期為500ms，其中整體系統的單路模擬量信號，梯形定時采集結構如圖2所示，該結構中的定時器為T0.1，每500ms 能夠將所需要采集的數據通道進行數據跟蹤和儲存，數據儲存之后指針+1，然后對指針進行判斷有無大于數據范圍，如果超出數據范圍，需要賦給00000指針，以此才能實現從儲存區域起始處進行存數。

圖2 定時采集梯形圖

針對儀表脈沖的現場輸出層面來講，PLC 技術能夠將其轉化為高速的技術輸入，可以建立在高速計數單元的基礎上進行采集，并且利用定時中斷性能來計算信號的頻率，另外現場會利用通訊傳遞相關的儀表信號，例如針對液位計數字信號以及質量流量計等。為了進一步提升整體系統在數據采集以及現場管理過程中的精準性，信號的傳輸，需要利用PLC系統與ASC Ⅱ系統相對接，該原理是建立在PRC 結構的高級語言模塊基礎上，以序串和現場多種裝置進行數據溝通。此種數字信號就會和其他常規（D，I，F，AO，DO，DI 等）I/O 信號一起，通過PLC 進行綜合采集與控制，日后就容易組成計算機冗余系統。

采集數據過程中應避免出現干擾相關的問題。對于脈沖量的采集，一般運用定時中斷的方式執行采集子程序的工作，其主要目標在于避免脈沖遺失。若采集目的以模擬量為主，一般可以通過程序進行數字濾波，解決干擾問題。濾波具有諸多方式，可以求得平均值，也可以增加平均值。其中使用單路模擬量信號求取平均值的方法進行濾波的采集詳見圖3所示。

圖3 選用求平均值法采集濾波的梯形圖

3.3 PLC在監控現場執行元件系統中的應用

針對罐區現場的執行機構實施合理監控，尤其是監控罐區中每個罐區注水、循環、付油、收油等關鍵閥門皆為罐區監控體系中最基礎且最重要的工作。

選用PLC 監控現場執行元件的方法有兩種。第一種，使用“看門狗”；第二種，運用動作反應檢測。以上兩種方法實際上本質相同，一種屬于觀察在既定時間內是否完成動作；另一種并未考慮到延時方面，僅觀察是否執行，二者邏輯關系沒有兩樣，僅是一個用步正常的時間控制，無須對讀取回訊信號，無須進行編程程度I/O 點控制器的增加，這樣一來更容易實現，此種監控梯形圖詳見圖4。

圖4 使用“看門狗”監控梯形圖

另外需增加回訊信號反饋系統，并增加I/O 點，這樣一來就能實現對其實時監控，此種監控梯形圖詳見圖5。

圖5 檢測動作反應有梯形圖

控制罐區儲罐的閥門由于隔爆原因采用氣動閥，通過控制所使用的電磁閥。另外利用邏輯方式對氣動閥監控的梯形圖如圖6所示。其中00001是電磁閥的主要線圈；10002，10003是反饋氣動閥回訊的動作；00008和00016是回訊警報系統。

圖6 兩點回訊產生相應邏輯聯系監控梯形圖

上述作為檢測開關量范圍在實際的現場生產過程中，當外界條件許可便可以進行操作。另外PLC 系統還能夠實現對模擬量的監測，主要的原理是建立在冗余基礎上進行數值的比對，分析偏差是否在規定范圍內，若超出了規定范圍，則需要判斷其是否超出了規定的時間，若同時超出了許可范圍以及規定的時間，那么便代表當中存在著故障。

3.4 設計系統軟件

設計PLC 軟件具體包含初始化、顯示、數據處理、報警、復位、主程序等諸多實驗過程。通常初始化模塊被定義為SCB（控制塊）、COM-REQ（通訊要求參數塊）、MSB（信息控制塊）三個初始化控制模塊系數。不同控制塊實現命令的信息用于完成Master 的定義，其中包含PLC 引用地址的偏移、命令種類、RTU 運用地址的偏移、主機號等相關參數。在顯示與報警模塊中，進行了三級故障顯示的設計，分別在核心控制室信號箱、現場控制柜版面、核心控制室監視器上進行設置，待設備發生故障時，系統既能保證持續運行，同時還能在系統運行中排除故障，以此除了能夠實現系統運行停止時間的大幅度縮減外，還能促進系統運行穩固性及安全性的全面提升。

4 結語

總之，實踐表明，通過PLC 采集數據與執行控制及通過其他采集方法對比，其具有良好的實時性與穩定性，應促進PLC 在石油化工企業油品儲運自動化系統中廣泛運用，從而為石油化工行業的良性發展夯實基礎。