PLC在石油化工企業(yè)儲運自動化系統(tǒng)中的應用

1、 收稿日期 :2003203222作者簡介 :姜文東 (1970- , 男 , 遼寧撫順人 , 朝鮮族 ,1992年 畢業(yè)于沈陽化工學院自動化專業(yè) , 學士學位 , 現在中國石油撫順石 化分公司石油二廠機動設備處從事設備管理工作 , 工程師 , 主要從 事自動化設備、 系統(tǒng)的管理 ;蔡振宇 (1970- , 男 , 遼寧丹東人 , 工作于丹東通博測控有限 公司系統(tǒng)控制部 , 主要從事儲運等自動化系統(tǒng)工程開發(fā)、 設計 , 已 發(fā)表論文 1篇 。PLC 在石油化工企業(yè)儲運自動化系統(tǒng)中的應用姜文東 1, 蔡振宇 2, 趙素艷 2(11中國石油撫順石化分公司石油二廠 機動設備處 , 遼寧 撫順 113

2、000;21丹東市通博測控有限公司 , 遼寧 丹東 118008 摘要 :介紹了儲運自動化系統(tǒng)的構成 , 詳細介紹了 PLC 在油品儲運自動化系統(tǒng) 罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中數據采集和對現場執(zhí) 行機構動作監(jiān)控方面的應用。 關鍵詞 :油品儲運 ; 可編程控制器 ; 數據采集 ; 數字濾波 ; 監(jiān)控 ; 油品調合 中圖分類號 :TP273 文獻標識碼 :B 文章編號 :100727324(2003 0420070203Application of PLC in Oil Storage and TJ IAN G Wen 2dong 1,CAI 2(1. Dandong Tongbo ,China ;2. CNP

3、C ,113000,China Abstract :The composition of automatic system is introduced. PLC applica 2 tion in collecting performance and action in oil storage and transportation automatic system i. e. in system is presented.K eyw ords :Oil transportation ; PLC ;data collection ;digital filtration ;monitoring ;

4、oil tempering 油品儲運在石油化工企業(yè)是一個不可缺少的重要環(huán)節(jié) , 它是一門綜合性的工程科學 , 涉及面廣 ,不同的企業(yè)和部門要求的知識面也有所區(qū)別 。例如民用油品儲運與軍用油品儲運 , 礦場石油儲運與煉油廠油品儲運 , 雖然它們的基本理論大體相同 ,但在設備和技術措施上各有特點 。 同時 , 油品儲運業(yè)務非常廣泛 , 例如液態(tài)介質 (如原油 、 成品油 、 渣油等 的存儲 、 計量 、 核算和管理等工作都是儲運業(yè)務的重要組成部分 , 事實證明提高儲運自動化及管理水平對石油化工企業(yè)用戶減少損耗 、 降低成本 、增加效益具有明顯的作用 。1 儲運自動化系統(tǒng)的組成石油化工企業(yè)的儲運自動

5、化系統(tǒng)分為鶴管裝卸車控制及銷售管理自動化系統(tǒng) , 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng) (含油品在線調合 , 有的還包括儲運污水處理監(jiān)控管理系統(tǒng) , 該系統(tǒng)組成如圖 1所示 。 其中罐區(qū)自動化的水平基本代表了儲運系統(tǒng)總體的自動化水平 。 因為儲罐乃至整個罐區(qū)的監(jiān)控與管理是儲運作業(yè)中最基本的工作內容 。筆者以 PLC (可編程序控制器 在罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)中的應用為例 , 簡要介紹 PLC 在儲運自動化系統(tǒng)中的應用 。圖 1 儲運自動化系統(tǒng)組成圖計算機應用 石 油 化 工 自 動 化 , 2003, 4:70 AU TOMATION IN PETRO 2CHEMICAL INDUSTR Y2 PLC 在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中

6、的應用PLC 主要對罐區(qū)現場的數據進行采集 , 并將 采集到的數據傳至上位機 , 同時接受上位機發(fā)出的 指令對罐區(qū)現場的執(zhí)行機構進行控制 , 罐區(qū)現場采 集的信號種類比較多 , 包括 ; 開關量 (如電磁閥回訊 及各類報警信號的輸出等 、 標準的模擬量信號 (如 可燃氣體報警器等現場各種變送器的信號 、 脈沖 信號 (如刮板 、 渦輪等流量計的信號 、 數字信號 (如 質量流量計 、 液位計的信號 等 ?？刂戚敵鲂盘栍?開關量 、 模擬量和 PID 調節(jié)的模擬量等 。PLC 主要技術指標如下 。a 輸入指標以下所提檢測精度 , 均指系統(tǒng)本身 , 不包括傳 感器和變送器 。1 數字檢測 :無附加

7、誤差 。 兼容帶各種通訊協 議的數字輸出變送器 。 如鋼帶液位計 、 質量流量計 等 。2 模擬量檢測 :精度優(yōu)于 ±011%。 420 DC ,020mA DC ,15V DC ,0的變送器 。3 :50kHz , V 。如渦輪 、 腰輪 、 齒 輪 、 刮板等流量計b 開關狀態(tài)檢測均以開關量形式讀入 , 無觸點開關 , 容量為 24V ,500mA DC 。 如閥位及泵開關狀態(tài)和液位開 關 、 氣體報警開關等 。c 輸出指標1 控制信號輸出 :無觸點開關 , 容量為 24V 500mA DC 。2 420mA DC ,15V DC ,010V DC 模 擬量輸出和比率 PID 調

8、節(jié)輸出 。用 PLC 進行數據采集一般有兩種方法 。 一是 定時采集 , 就是按照采樣時間 , 分別采集被控對象 的數據 , 并存入數據區(qū) ; 二是變化采集 , 即跟蹤被采 集量 , 視其變化情況 , 若變化值超過其使用精度 , 則 采集 , 并同時記下采集時間 。 如果被采集的量變化 不大 , 用變化采集可節(jié)省數據區(qū) 。在儲運罐區(qū)系統(tǒng)中 , 對于現場模擬量信號的采 集采用的是定時采集 , 每 500ms 為一個采集周期 , 圖 2所示為其中一路模擬量信號的定時采集的梯 形圖 。 這里的 T011為定時器 , 每 500ms 把 30001通道 (要采集數據的通道 的內容存于以 40020為

9、指針的數據區(qū)中 , 存后指針加 1, 指針加 1后再判 斷指針是否超出數據范圍 , 若超 , 則把 00000再賦 給指針 , 即令其再從存儲區(qū)開始處存數 。圖 2 定時采集梯形圖對于現場儀表輸出的脈沖量 , PLC 將其當成 高速計數輸入 , , 利用 PLC 將 。(如液 , 為了保證系統(tǒng)采 , 信 PLC 的 ASC 模塊 (即 PLC 專用的高級語言模塊 , 以串序的方式與現場不同 ASC 裝置溝通 , 這樣數字信號就與其他常規(guī)的 I/O 信號 (DI , DO , A I , A O , F , I , D 等 一起 , 由 PLC 統(tǒng)一采集和控制 , 日后構成計算機冗余系統(tǒng) 就比較

10、容易了 。還有在采集數據中避免干擾的問題 , 對于采集 的脈沖量 , 一般采取定時中斷的辦法執(zhí)行采集子程 序 , 主要是避免丟失脈沖 。若采集的是模擬量 , 一 般可通過程序進行數字濾波 , 克服干擾 。 濾波的方 法很多 , 可以求平均值 , 也可加權平均等 。圖 3所 示為其中一路模擬量信號采用求平均值法進行濾 波采集的梯形圖 , 程序中通過 5個周期連續(xù)采集 5次數據 , 存于 40021至 40025單元中 , 然后對 5個 數據求和并作平均 , 并以其值作為采集數即為濾波 后的值 , 存于 40060單元 (余數在 40062單元 。 對罐區(qū)現場執(zhí)行機構進行可靠的控制和監(jiān)控 , 特別

11、是罐區(qū)每個儲罐的收油 、 付油 、 循環(huán) 、 注水等重 要閥門的控制執(zhí)行和監(jiān)控是罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中最基 本 、 也是最重要的工作內容 。采用 PLC 對現場執(zhí)行元件進行監(jiān)控有兩種方 法 。 一是用 “看門狗” (Watching dog ; 二是用動作 反應檢測 。 這兩種方法本質上是相同的 , 一種是看 在給定的時間內動作完成了沒有 ; 而另一種不太考 慮延時 , 只看動作執(zhí)行了沒有 。 兩者的邏輯關系并 無兩樣 , 只是一個用步的正常時間監(jiān)控 , 不必讀回 訊信號 , 不增加可編程序控制器的 I/O 點 , 比較容 易實現 , 圖 4所示為這種監(jiān)控的梯形圖 。而另一個則要有反饋的回訊信號 ,

12、要增加 I/O 17第 4期 姜文東等 1PLC 在石油化工企業(yè)儲運自動化系統(tǒng)中的應用 點 , 但可進行實時監(jiān)控 , 圖 5所示為這種監(jiān)控的梯 形圖 。 圖 5 動作反應檢測梯形圖罐區(qū)儲罐的控制閥因為隔爆的原因采用氣動 閥門 , 通過電磁閥對其進行控制 。 因此在罐區(qū)監(jiān)控 系統(tǒng)中對罐區(qū)儲罐閥門的監(jiān)控采用了動作反應檢 測和 “ 看門狗” 檢測相結合的方法 , 在氣動閥開啟或 關閉時 , 都同時檢測氣動閥的兩點回訊反饋 (氣動 閥的回訊反饋原理請參閱有關說明書 , 不在這里敘 述 , 通過 PLC 編程 , 使氣動閥的兩點回訊形成一 定的邏輯關系 , 使氣動閥的控制執(zhí)行和監(jiān)控更加可靠 , 達到零失

13、誤 。 圖 6所示是采用這種邏輯方式監(jiān)控一個氣動閥的梯形圖 。其中 00001為電磁閥線 圈 ;10002,10003為氣動閥回訊反饋動作 ; 00008 , 00016為回訊報警 。圖 6 兩點回訊形成一定邏輯關系的監(jiān)控梯形圖以上都屬于開關量檢測范疇 。如果工作現場 有條件的話 ,PLC 還可以對模擬量進行監(jiān)控 , 辦法 是冗余 , 對兩個測量值進行比較 , 視其偏差是否在(下轉第 106頁 27石油化工自動化 2003年原 SHARE :ZY JL S -COU T :IN :FRCA505-AIN 1LAI現 : ZFZ B-CALC 1BO02現 SHARE :ZFZ B-CALC :

14、B I10:DEV ICE -LOC K 1CIN B I11:FRCA505-AIN. LAI B I12:FECA114-AIN. LAI加入如下語句STEP 36CSTSTEP 37IN B I11STEP 38IN B I12STEP 39ANDSTEP 40OU T BO03STEP 41CSTSTEP 42IN B I10STEP 43IN BO03STEP 44ORSTEP 45OU T BO02STEP 46END3 聯鎖的切除, 或者 “禁止報警” 即可 。4 經濟效益增壓機聯鎖方案的修正及其具有的使用價值 有兩個方面 。一方面 , 在新方案下 , 增壓機聯鎖的 執(zhí)行要比原方

15、案下執(zhí)行提前 48s , 這樣不僅防止 了大型機組的喘振的發(fā)生 , 保證了大型機組的安 全 , 而且 , 防止了反應裝置的催化劑倒流 , 催化劑悶 床 , 催化劑堵塞工藝管線和儀表引壓風線 , 保護了 裝置本體的安全和儀表設備等的安全 ; 另一方面 , 新方案不僅采用了主風低流量信號 , 而且還采用了 裝置自保信號 , 這樣不僅使得增壓機聯鎖幾乎與大 型機組聯鎖 (機組擺閥位 同時進行 , 而且可以避免 象主風低流量信號 (FRCA 2505和 FRCA 2114 參數 設定值的改變等人為因素而造成的不良后果的發(fā) 生 。 因而 , 新方案增加了增壓機聯鎖執(zhí)行的可靠 性 。增壓機聯鎖方案的修正

16、, 其經濟效益十分明 顯 。 舉一例便明顯得知 。 在 12月 9日 , 該 , 增壓 ,h , 沒有出現催化劑倒 。 這不僅 , 而且也已經從中得到了可觀 的經濟效益 。5 結束語2000年 1月 , 筆者按照總廠要求優(yōu)化增壓機 聯鎖控制程序后 , 運行一年多 , 從沒發(fā)生過一次因 儀表原因誤停機 。如果生產需要切除 , 只需將相應的信號輸入塊 置手動并賦一假值 , 或者將相應的信號輸入塊的報 警狀態(tài)置為 “ 禁止報警” 即可 。(上接第 72頁 允許的范圍內 , 若超過允許范圍 , 再判斷是否處于 允許的時間之內 , 如既超過允許誤差范圍 , 又超過 允許的超差時間 , 即說明其中之一必有故障 。 在罐區(qū)油品調合的處理中 , 系統(tǒng)采用的是多組 分配比調節(jié) 。 PLC 接受上位機設定的 PID 系數 , 使用 PLC 本身的 PID 指令控制 D/A 模塊的模擬 量輸出 , 分別控制主管線流量調節(jié)器和副管線流量 調節(jié)器 , 根據預定的調合數學模型和調節(jié)方式進行 實時計算和控制 。 在裝有質量分析儀表的場合 , 質 量分析儀的信號直接由 PLC 采集 , 經過運算處理 后在線修正調合過程的各組分比率 , 可確保調合成