石油化工罐區自動控制系統和生產管理系統

孔祥宇

青島石化檢修安裝工程有限責任公司

石油化工罐區自動控制系統和生產管理系統

孔祥宇

青島石化檢修安裝工程有限責任公司

近年來國內新建的石油化工廠儲運罐區的自動化水平已經不僅局限于采用儀表測量加分散型控制系統（DCS），有些廠家還配有罐區生產管理系統。將罐區的自動控制系統、生產管理系統與工廠信息管理系統結合起來，卓有成效地提高了儲運系統的整體自動化水平和管理水平，實現了控制和管理的系統集成、數據共享、功能集成。這是新建工廠儲運系統的運行和管理模式，也是老廠改造的方向。因此，研究石油化工罐區自動控制系統和生產管理系統具有重要意義。

石油化工；罐區；自動控制系統；生產管理系統

本文介紹了石油化工儲運罐區自動控制系統的基本結構和功能，從工程設計角度討論了罐區特有的設計內容和設計方法，庫存量統計和信息管理是罐區特有的內容，從工程設計上考慮，罐區應配備相應的自動化儀表和儲罐數據管理設備以實現罐容計算，提高罐區的控制和管理水平。

1 石油化工罐區自動控制系統

1.1 自動裝車控制系統

在裝車技術發展的過程中，從最簡本人工計量操作、到集中控制操作、到今天比較成熟的分布式裝車控制儀。在裝車方式方法上都有很大的差異。無論從操作方式或是現場安全，分布式裝車控制儀都有不可替代的特性。利用進行集中式裝車控制，主要有以下缺點：比較陳舊的裝車技術。集中式控制導致卑個裝車鶴位的被動性，不利于現場操作；由于的控制特性，從技術實施到現場裝車安全受到的很大的制約。分布式定量裝車控制系統適用于大部分定量裝車的場合，在每個鶴位都設置一臺防爆的定量裝車儀，執行該鶴位的定量裝車控制任務。在裝車場門口業務室設置裝車監控操作站(以下簡稱：監控站)和裝車銷售業務管理站(以下簡稱：業務站)，操作站與各現場控制儀之間鋪設一條雙絞線通信電纜，通過實現與各現場控制儀之間的通信。每個鶴位的定量裝車儀對該鶴管的裝車流量進行計量、對裝車防溢開關、防靜電接地開關的狀態進行檢測并安全連鎖，對閥門進行程序控制，在發油作業中，執行定量裝車過程的程序控制。

1.2 現場總線控制系統

雖然控制系統中的輸入與輸出節點有著許多不同的類型，而在實際應用中較常用的是具有24VDC的2線、3線的各類傳感器或不同機械觸點。該節點有防水、防塵等特性，防護等級為IP67，能夠直接安裝在現場。還有一種節點是端子式的，安裝于DIN導軌上的獨立輸入/輸出端子塊，使用一個總線耦合器連接，該總線耦合器作為連接總線的網關。這種類型的節點其防護等級為IP20，其結構是采用開放式的。端子式輸入與輸出系統包含多種模擬量與開關量模塊，以及高速計、串行通訊數與監控模塊。端子式輸入與輸出系統可以相結合使用也可以獨立使用，在節點地址處使用一個輔助電源，用于驅動電磁閥等電器設備。大部分總線節點都可以在電器設備短路時得出診斷信息并報告給主控器，這樣即使發生設備短路也不會影響整個通訊系統。普通的傳感器等現場裝置均可以通過輸入與輸出模塊連接到整個現場總線系統中，同樣也可以通過單獨的裝入總線通訊接口，實現與現場總線系統的連接。比較于傳統的控制系統，現場總線控制系統主要有以下特點：系統具有較高的性價比，其一次性安裝費用及綜合成本可減少40%。由于導線數量與連接附件等大幅度的減少，同時使原來的數百根，甚至上千根控制電纜減少到只有一根的現場總線電纜，從而大幅度的減少接線端子等附件。所以大幅度地減少了設計、安裝、調試的費用，同時維護與改造的停工時間也減少了60%。原來繁瑣的設計變得簡單而易行；快速的標準接插件、簡便的安裝，減少了大量的人力、物力的投入；強大的故障診斷功能，大幅減少了系統調試和維護的工作量。

1.3 裝卸一體化控制系統

本系統采用了現場總線和系統總線兩層網絡結構，現場總線層由裝車計量控制器、卸車計量控制器和串口服務器組成。上位機通過串口服務器對掛在現場總線上的設備進行管理、控制和數據采集。總線上的裝車計量控制器實現定量裝車功能及相關的控制，卸車計量控制器完成卸車的全過程自動控制和計量。系統總線層組成了包括上位機系統、開票系統和串口服務器共同組成的局域網，還可以和遠程ERP系統通訊。裝卸車系統的設備選用應力求統一，即由一個供貨商成套提供，并進行系統調試，這樣可以從整體上控制系統的精度，避免多個不同廠家設備之間的配合問題導致的誤差擴大；同時成套提供的系統會有更高的可靠性和穩定性，售后服務也會比較全面到位。

2 石油化工罐區生產管理系統

PHD系統由數據采集、數據處理存儲和信息展示三部分構成。PHD能夠不間斷釆集所有重要數據，可以保護數據安全、阻止未經授權的侵入，進而可以幫助企業滿足規則的要求。最下層是數據釆集層。PHD系統通過專門的實時數據庫接口RDI不但可以采集實時數據，可以釆集實驗室管理系統(的化驗分析數據，以及來自其他應用系統的非連續數據。中間層是數據處理存儲層。PHD是一個一體化的數據平臺，不僅可以管理實時數據，還可以管理事件類數據、事務性數據和應用類數據等。這些數據分別存放在對應的數據庫中，這些數據庫支持不同的應用。其中實時數據庫存放測量值等實時數據；事件數據庫存放過程報警等事件；事務性數據庫存放的化驗分析結果等事務性數據；應用數據庫則基于數據庫上的各種管理應用的運行結果，在本系統中暫時沒有此項應用，那將是下一階段的工作。最上層是信息展示部分。將來在PHD平臺上可以通過WEB瀏覽器瀏覽信息，可以通過看各種數據報表，還可看到功能強大的趨勢分析功能。

總結

罐區工程設計之初就應明確定位儲運系統和罐區需要的自動控制水平和生產管理水平，整體規劃、合理構建儲運罐區的自動控制和生產管理系統的結構和配置。了解罐區生產操作的特點和需求，了解罐區自動化和管理系統各軟件包的用途和功能，有針對性地設計選用。合理的工程設計才是提高儲運罐區自動控制水平和生產管理水平的堅實基礎。

[1] 張超. 基于地理信息的石化罐區事故模擬及隱患管理系統開發[D].中國石油大學(華東),2014.

[2] 蘇春園. 罐區自動裝卸一體化控制系統在化工生產中的應用[J]. 科技創新與應用,2013,(15):53-54.