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一 概述
在甲醇的加工制造和運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)與經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,儲(chǔ)運(yùn)是一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié),特別是甲醇的存儲(chǔ)、計(jì)量、核算和管理優(yōu)為重要。圍繞儲(chǔ)罐乃至整個(gè)灌區(qū)的監(jiān)控與管理，是儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)中最基本的工作內(nèi)容。提高儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化及其水平，對(duì)企業(yè)減少損耗，降低成本，增加效益具有明顯的作用。

二　罐裝控制系統(tǒng)概況與監(jiān)控要求
罐裝控制系統(tǒng)概況：
甲醇罐裝控制系統(tǒng)分為：自動(dòng)灌裝控制管理系統(tǒng)和灌區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)兩部分組成。
根據(jù)技術(shù)要求，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成如下所示：

10萬(wàn)噸/年灌裝控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

1 自動(dòng)定量灌裝控制系統(tǒng)：4個(gè) 貨位甲醇的定量裝槽車， 所有灌裝發(fā)料數(shù)據(jù)可以隨時(shí)記錄、 查詢、 打印，并且瞬時(shí)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)票、發(fā)貨、管理一體化工作。
2 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)：采用3臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行液位測(cè)量，3個(gè)RTD熱電阻進(jìn)行罐溫測(cè)量，
4臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的流量計(jì)量監(jiān)控，4臺(tái)氮?dú)獾膲毫ΡO(jiān)控檢測(cè)（4~20mA模擬量輸入），4點(diǎn)可燃?xì)怏w濃度的監(jiān)測(cè)報(bào)警（4~20mA模擬量輸入），7點(diǎn)閥位信號(hào)檢測(cè)（4~20mA模擬量輸入），7點(diǎn)閥門控制信號(hào)輸出（4~20mA模擬量控制輸出），以及若干開(kāi)關(guān)量輸入輸出控制聯(lián)鎖，比值控制回路等組成整個(gè)灌區(qū)生產(chǎn)、監(jiān)控、液位、閥位安全聯(lián)鎖監(jiān)控等全過(guò)程。

三 自動(dòng)定量灌裝控制系統(tǒng)方案及功能構(gòu)成
1 概述
由于甲醇的日常裝車作業(yè)一般都十分繁忙，人工裝車存在效率低、損耗大、以及甲醇灌裝時(shí)的揮發(fā)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝車操作人員的身體健康損害等問(wèn)題。甚至有時(shí)人工操作容易疏忽而出顯冒罐事故；更有靜電接地可能不牢固或忘記接靜電夾等，灌裝過(guò)程中隨時(shí)存在靜電聚集安全隱患。為了克服人工操作、管理帶來(lái)的弊端，減少環(huán)境污染，提高儲(chǔ)運(yùn)管理作業(yè)的效率和化工企業(yè)的整體效益，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，迫切需求自動(dòng)化程度高、安全可靠性好，以便于操作維護(hù)的儲(chǔ)運(yùn)裝車自動(dòng)化系統(tǒng)。

灌裝系統(tǒng)構(gòu)成圖如下


（1） 系統(tǒng)組成：根據(jù)甲醇灌裝的技術(shù)要求和物料特性情況，系統(tǒng)采用4套EL-5092BH防爆定值控制儀（自動(dòng)裝車控制儀）、高精度防爆質(zhì)量流量計(jì)、防爆多功能電液閥以及1套PCS-06開(kāi)票控制管理系統(tǒng)及配套件等組成。
（2） 系統(tǒng)主要功能：系統(tǒng)主要完成提單開(kāi)票、換票、自動(dòng)定量裝車、靜電監(jiān)測(cè)及防溢保護(hù)，以及聯(lián)鎖控制等功能。為了加強(qiáng)物料發(fā)放管理和控制，選用1套PCS-06計(jì)算機(jī)控制管理軟件實(shí)現(xiàn)開(kāi)票、提貨一體化工作。
（3） 由于現(xiàn)場(chǎng)為防爆區(qū)，為了保證發(fā)放的安全和方便現(xiàn)場(chǎng)管理，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成集散型控制方式，并采用輸入密碼發(fā)放的控制管理模式，避免了人為造成的多發(fā)少發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生，做到分散控制、集中管理的現(xiàn)代化貨物發(fā)放管理模式。

2 一個(gè)臺(tái)位自動(dòng)定量裝車管路構(gòu)成如下圖所示：
單個(gè)灌裝貨位現(xiàn)場(chǎng)組成：質(zhì)量流量計(jì)1臺(tái)（脈沖輸出+模擬量信號(hào)輸出，防爆）、EL-5092B（H）隔爆定量控制儀1臺(tái)（隔爆型，直接安裝于灌裝現(xiàn)場(chǎng)）、隔爆電液閥1臺(tái)，靜電接地溢出保護(hù)系統(tǒng)1套（包括防爆液位開(kāi)關(guān)1只、靜電接地開(kāi)關(guān)1只、安全柵1只），ELS-01隔爆LCD大字符顯示1臺(tái)，以及其他專用配套設(shè)備和防爆管等附件組成。

3 灌裝系統(tǒng)工作原理：
（1） 工作流程如下圖所示：
（2） 自動(dòng)定量裝車控制系統(tǒng)控制 原理功能：自動(dòng)化定量裝車管理系統(tǒng)主要由安裝在現(xiàn)場(chǎng)的EL092B（H）隔爆定值控制儀和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成，用于對(duì)裝車作業(yè)的計(jì)量、控制和管理。每一臺(tái)定值控制儀可控制一個(gè)鶴位進(jìn)行發(fā)料裝車工作?？刂苾x根據(jù)設(shè)定的發(fā)料數(shù)量，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉相應(yīng)的閥門和輸送泵，同時(shí)對(duì)管道中的物料流量，以及對(duì)罐車的接地、高液位探頭等現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定量裝車、經(jīng)典接地、溢出自動(dòng)安全保護(hù)。


汽車槽車定量控制系統(tǒng)構(gòu)成原理流程圖



自動(dòng)裝車發(fā)貨控制管理系統(tǒng)工作流程圖
首先根據(jù)發(fā)料量，在現(xiàn)場(chǎng)隔爆定值控制儀上預(yù)設(shè)裝車量（或者輸入提單號(hào)碼，發(fā)貨量通過(guò)通訊線直接從計(jì)算機(jī)中調(diào)入），現(xiàn)場(chǎng)條件允許裝車后啟動(dòng)定值控制儀，定值控制儀自動(dòng)打開(kāi)主線上的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電液閥和泵），進(jìn)行裝車；裝車過(guò)程中定值控制儀實(shí)時(shí)采集流量信號(hào)并顯示累積流量；當(dāng)裝車量達(dá)到預(yù)設(shè)裝車量的提前量時(shí)，控制儀自動(dòng)關(guān)閉閥門至一定開(kāi)度，當(dāng)裝車達(dá)到預(yù)設(shè)裝車量時(shí)，控制儀將自動(dòng)將閥門和電機(jī)全部關(guān)閉，結(jié)束灌裝，裝車自動(dòng)完成無(wú)需人工關(guān)泵閥、停泵。

在裝車過(guò)程中，如果罐車不接靜電夾閥門打不開(kāi)，發(fā)不出料；如果裝車過(guò)程中，靜電夾接地不良或物料液面到達(dá)高液位探頭時(shí)為安全起見(jiàn)，無(wú)論流量是否達(dá)到預(yù)訂量，控制器都將自動(dòng)關(guān)閉閥門，提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員。

控制儀通過(guò)自身所帶的通訊接口和管理、上位機(jī)相連。和PLC系統(tǒng)的氮?dú)獗Ｗo(hù)閥門信號(hào)相聯(lián)鎖，當(dāng)?shù)獨(dú)獍踩Ｗo(hù)PLC提供一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)后?？刂苾x自動(dòng)關(guān)閉當(dāng)前正在進(jìn)行的灌裝工作并提示現(xiàn)場(chǎng)工作人員。直到安全保護(hù)解除，可接著發(fā)貨，或者終止發(fā)貨。
現(xiàn)場(chǎng)配備了隔爆大字符顯示器，與控制儀同步顯示實(shí)際裝車量便于提貨用戶觀看掌握裝車進(jìn)程，避免發(fā)生糾紛。

四 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)：


罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
1 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)控制站硬件
罐區(qū)監(jiān)控使用了計(jì)算機(jī)控制和管理，儀表使用標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)和智能通訊，液位計(jì)、罐溫檢測(cè)，可燃?xì)怏w變送器和流量計(jì)、閥開(kāi)度、閥門調(diào)節(jié)、采用標(biāo)準(zhǔn)4~20mA電流輸出信號(hào)，閥門和電機(jī)狀態(tài)檢測(cè)和控制使用標(biāo)準(zhǔn)的干接點(diǎn)信號(hào)，整個(gè)信號(hào)采集和控制采用西門子S7-300型PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。
（1） 開(kāi)關(guān)量控制
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的電機(jī)控制信號(hào)、開(kāi)關(guān)回訊信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)及報(bào)警信號(hào)檢測(cè)，采用；PLC完成利用組態(tài)軟件I/O驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)完成PLC數(shù)據(jù)讀寫。
（2）標(biāo)準(zhǔn)2~20mA等信號(hào)
各種標(biāo)準(zhǔn)4~20mA信號(hào)的溫度、流量、可燃?xì)怏w濃度和RTD信號(hào)通過(guò)PLC模擬量卡件轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過(guò)通信接口傳送到操作站的監(jiān)控軟件中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、記錄、報(bào)警等。
（3） 閥門控制調(diào)節(jié)
閥門的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，基本是單回路PID控制利用PLC的指令進(jìn)行，而無(wú)擾動(dòng)的切換利用組態(tài)監(jiān)控軟件進(jìn)行跟蹤，PLC進(jìn)行相關(guān)的邏輯處理。

2 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)操作軟件
在控制室內(nèi)的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上，都安裝了監(jiān)控管理軟件，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以立即轉(zhuǎn)換到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上繼續(xù)監(jiān)控，本系統(tǒng)采用1個(gè)操作站，操作系統(tǒng)采用windows2000，監(jiān)控組態(tài)軟件采用西門子wincc工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件。操作站內(nèi)增加PC通訊和PLC的通訊接口連接，方便數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)工藝的生產(chǎn)要求，監(jiān)控組態(tài)軟件操作畫面的設(shè)計(jì)采用主菜單的形式，，在每幅畫面下分別有按鈕進(jìn)行切換。畫面包括主菜單畫面、動(dòng)態(tài)流程畫面、操作畫面、報(bào)表畫面、罐容量表、報(bào)警等。
（1） 動(dòng)態(tài)流程顯示
根據(jù)各閥門和電機(jī)的開(kāi)閉狀態(tài)可以確定管道的流動(dòng)狀態(tài)和流向。用不同的顏色來(lái)表示。由于管道為各種介質(zhì)的公用管道，當(dāng)滿足不同條件時(shí)管道顯示不同顏色。
（2）報(bào)警處理
除了在報(bào)警畫面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中組態(tài)過(guò)程變量的報(bào)警限制和報(bào)警圖形對(duì)象外，還對(duì)各個(gè)報(bào)警狀態(tài)使用了不同的顏色和閃動(dòng)處理方式。
（3）報(bào)表的處理
報(bào)表是利用監(jiān)控組態(tài)軟件的歷史報(bào)表工具來(lái)進(jìn)行定制的，內(nèi)部的核算是通過(guò)腳本函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
（4）容量的處理
由于甲醇罐的計(jì)量是通過(guò)罐的液位查找罐表來(lái)求的罐內(nèi)甲醇的體積和儲(chǔ)量，一般的罐表都是每隔1毫米對(duì)應(yīng)一個(gè)體積值，當(dāng)組態(tài)軟件得到罐的液位值后，將它換算成液位高度，然后就直接從容積表中讀出與液位值對(duì)應(yīng)的體積。
（5）流量的累積
流量的累積在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中用累積點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
（6）氮?dú)獍踩Ｗo(hù)的PID控制
氮?dú)獍踩Ｗo(hù)采用PID控制，其基本單回路PID控制利用PLC的PID指令進(jìn)行，而無(wú)憂動(dòng)的切換利用組態(tài)監(jiān)控軟件進(jìn)行跟蹤，PLC進(jìn)行相關(guān)的邏輯處理。

五 結(jié)束語(yǔ)
罐區(qū)運(yùn)行一年多來(lái)，運(yùn)行效果良好，基本上滿足生產(chǎn)操作和管理，大大提高罐區(qū) 發(fā)貨質(zhì)量，系統(tǒng)維護(hù)量不大，大多是人為故障，基本上可簡(jiǎn)單處理即可解決。發(fā)貨系統(tǒng)滿足公司和客戶的要求，為公司和客戶創(chuàng)造和諧友好的關(guān)系作出了貢獻(xiàn)。

六 參考資料
1 10噸/年甲醇工程灌裝控制系統(tǒng) 合肥精大控制有限公司
2 西門子雷達(dá)液位計(jì)說(shuō)明書 西門子
3 流量計(jì)說(shuō)明書 上海橫河