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STRENGTHEN ENTERPRISES WITH SCIENCE AND TECHNOLOGY
把握大勢 · 以科技強企業摘要：首先提出項目擬建的原因，然后提出設計思路的確定，重點闡述了系統的配置和通訊的問題，最后提出這種設計方案的可取之處。
關鍵詞：定量裝車系統；PLC；排隊叫號系統：門禁系統；稱重管理系統；視頻監控系統；紅外防作弊系統
0引言
隨著市場經濟的極速發展，各行各業的競爭顯得越來越激烈，定量裝車系統作為外運中間物料和成品物料的核心系統，其精度的高低將直接影響一個企業的經濟效益、自動化管理水平的提升是安全生產的保障。為了適應市場競爭的需要，關于提高裝車精度和效率、降低操作工勞動強度，減少裝車過程中的油品損耗，減少跑冒滴漏造成的環境污染，消除安全隱患等問題，已成為企業關注的重點。
1項目背景
烏魯木齊石化公司（以下簡稱烏石化公司）近幾年煉油產量逐年提升，現在已經由3年前的500萬噸/年煉油能力提升至1000萬噸/年。
近幾年新建了常減壓、焦化、汽柴油加氫、蠟油加氫等裝置，經營品種的增多，導致成品油出廠設施成為瓶頸，急需新建相應的裝車設施，以增加成品油的輸出量。
2設計思路的確定
烏石化公司成品油汽車裝車目前采用人工裝車、地磅計量的模式。但是烏魯木齊在冬天的極寒氣候，采用人工裝車的模式，操作工在室外不能長時間操作，需要增加大量的人力才可以保障裝車的正常運行，急需改善裝車的自動化程度。
烏石化公司火車裝車的自動化改造，采用了定量裝車控制器在現場控制裝車的方式，這種設計方案在國內其他地方有很多成功經驗。但是在烏石化的實際使用中，情況并不是太理想，特別是冬天極度嚴寒的天氣情況下，設備故障率大大提高，增加現場檢修維護人員的勞動強度。故本設計中采用PLC替換裝車控制器的方案，現場儀表信號直接引入設置在機柜間內PLC系統，由PLC控制裝車過程，以實現自動定量裝車的目的，最后通過定量裝車量與地衡的稱重量作對比的方式，實現車運成品油的計量。
3設計的實現
3.1裝車設施概況
成品油裝車設施共分三期實施，本設計為一期工程。一期工程設有30個鶴位，油品包含汽油、柴油、液化氣、航煤、戊烷油、苯、溶劑油、石腦油、丙烷、拔頭油等。現場介質為易燃易爆，為滿足儲運過程的操作要求，現場儀表選用安全可靠、性能穩定的防爆設備，控制系統采用技術先進、性能穩定的冗余PLC。
3.2裝車流程簡介
客戶到經銷公司交錢后領取提貨單，由客戶代表將提貨單分發到司機手中。
司機將車開至裝車區停車場，驗車完成后，司機在休息室取號排隊。根據電子排隊系統提示，到窗口將提貨單轉換成相應的IC卡。待室內電子顯示屏上通知車輛到裝車區某個鶴位裝車時，司機開車至進場入口，在門禁處刷卡進裝車區地磅。
司機下車后在地磅室刷IC卡，系統自動讀取相關裝車信息，進行空車過磅。
過磅后到指定鶴位，接上鶴管、溢油開關、靜電接地夾等，具備裝車條件時，刷IC卡，裝車管理系統自動核對IC卡數據，數據核對正確后裝車管理系統輸出信號到現場機柜上的允許裝車指示燈。指示燈亮時，操作人員按下啟動裝車按鈕實現自動裝車。
裝車完畢后，車輛到地磅室刷卡，刷卡后自動出現車輛皮重信息，過重磅，打印過磅單。
過完重磅后，將車開至停車場，司機到操作室交還IC卡，操作室操作人員打印出庫單，司機憑結算票據出門，至經銷公司進行結算。
3.3系統組成
本設計中各系統包括：排隊叫號系統、裝車管理系統（上位機）、裝車控制系統（PLC）、IC卡管理系統、門禁控制系統、地磅稱重管理系統、視頻監控系統以及紅外防作弊系統、油氣回收裝置PLC等。
3.4各系統的功能簡述
3.4.1定量裝車管理系統
控制室內設置三套操作站（一臺操作站用于結算管理和提貨管理、一臺用于發油監控、一臺用于調度系統，操作站互為冗余配置，當一臺操作站出現故障時其它操作站可以實現故障操作站的功能，不影響裝車的正常運行）及裝車管理軟件，兩臺打印機（一臺用于裝車管理過程報表打印、一臺用于提貨結算票據打印），一個IC卡讀卡器。機柜間設置有PLC系統控制站，包括系統柜、安全柵柜、端子柜共五面，現場檢測和控制儀表信號直接送至PLC控制站，PLC控制站同時與油氣回收裝置的PLC、現場IC卡、溢油及靜電接地報警儀、地磅裝車管理系統等實現通訊。裝車管理系統至少具有以下功能特點：
1）掉電保護功能
裝車系統采用220VAC10KVA的UPS電源，發油過程中出現掉電時可保存發油參數，通電后繼續發油。
2）閥門和泵的順序控制功能
在裝車開始時起按預定時間順序依次打開閥（泵），當裝車到設定量時再按照預定時間和順序依次關閥（泵），完成自動裝車作業。
3）IC卡發油功能
每個鶴位旁設置1面的立柜（1750mm×800mm×350mm），立柜內設置有：啟動按鈕、急停按鈕、結束按鈕，允許啟動指示燈、運行指示燈、故障指示燈以及一臺IC卡讀卡器等。為便于操作人員現場查看裝車過程，將質量流量計變送器表頭也安裝在立柜內。
現場操作人員在IC卡讀卡器刷卡后，控制室IC卡管理系統自動對IC卡內所有相關數據進行核實，數據核實無誤后，下發裝車數據到PLC，PLC輸出允許裝車信號，現場的允許裝車指示燈亮時，現場裝車操作人員確認一切設備就緒后，按下啟動按鈕，由PLC控制裝車過程，實現自動定量裝車。
4）權限管理功能
裝車管理系統的參數設置和發油管理設有密碼保護，只有具有該權限的操作人員才可以進行相應參數的設置，從而加強安全管理，防止作弊。
5）安全保護功能
當裝車的液位超限時，裝于鶴管上部的液位開關動作，輸出信號至現場溢油靜電接地報警儀及PLC，以實現暫停裝車并發出聲光報警，防止液體溢出。
在裝車過程中，要求槽車良好接地，以防靜電過高，當靜電檢測儀檢測到槽車接地電阻大于100Ω時，立即發出信號關閉閥門暫停裝車，并發出聲光報警，故障排除后可繼續裝車。現場可燃氣體檢測器信號直接引入PLC系統專用獨立卡件，當現場某區域中燃氣泄漏時，發出信號暫停該區域內裝車（直至現場操作人員確認排除一切故障后，方可手動復位該區域鶴位裝車），操作站及現場探頭均發出聲光報警。
6）急停功能
裝車管理系統遠程監控畫面上或現場立桓內均設有急停按鈕，若發油過程中現場發生緊急情況，操作員只需按下暫停按鈕即可暫停發油，在故障排除后，可繼續裝車。
3.4.2排隊叫號系統
為避免客戶等候開票時的混亂秩序，改善企業服務品質、提升企業形象，控制室設置一套智能排隊叫號系統，系統包括一臺發號機、一臺音響、兩個叫號器（一個用于窗口換IC卡叫號，一個用于裝車叫號）、及電子顯示屏二個（一個設置為窗口叫號顯示，一個設置為裝車顯示）等。
3.4.3IC卡及門禁管理系統裝車區大門出入口設置門禁管理系統，采用IC卡刷卡的方式出入，門禁系統具有入場時間自動記錄、車號自動識別等功能，系統配置包括：管理計算機、出入口控制主機、IC卡讀取器、道閘系統、車輛檢測器、通訊轉換卡、視頻捕捉卡、監控攝像機、監控射燈等相關設備及軟件組成。
定量裝車的IC卡與門禁及地磅的IC卡通用，實現一卡通的管理模式。IC卡基本功能要求：
1、將客戶提貨單相關信息錄入IC卡內和裝車管理系統內。
2、行人進出口門禁需采用IC卡進行身份確認。
3、地磅需采用IC卡刷卡方式將稱重車輛相關數據錄入稱重管理操作站內。
4、采用IC卡實現自動裝車。
3.4.4視頻監控系統
視頻監控分三部分：裝車鶴位、車輛出入口（停車場、大門及地磅）。地磅設有兩套地衡，每套地衡的兩端各設置一臺固定式晝夜型攝像機，操作室設置一臺一體化全方位攝像機，視頻信號引至地磅操作室稱重管理操作站進行顯示，不再另外配置顯示器；地衡前后需各設置一對紅外對射探測器以防止車輛作弊，紅外探測器信號引至地磅操作室內主機進行報警。車輛過磅信息上傳至電子顯示器供司機觀看，同時將數據上傳至地磅計量部門，辦公室21液晶顯示器以及控制室內42液晶顯示器集中監控。
除地磅部分以外的所有視頻信號均應傳入控制室內視頻監視系統，并實現控制室和門衛值班室同時顯示。門衛值班室內僅設置32顯示器和視頻切換器，其余設備均設置在機柜間機柜內。最終通訊至控制室內42液晶顯示器集中顯示，并為全廠計算機管理系統和生產調度部門提供可靠的基礎數據。
3.4.5地磅稱重管理系統地磅設有兩臺地衡，用于車輛空車和重車過磅計量。兩臺地磅中間設有一間操作室，現場設備的線纜分別引至操作室內兩臺稱重管理操作站，操作站的過磅數據需與操作室裝車管理系統的流量計計量數據進行對比，完成交易結算，當裝車管理系統的數據和地磅數據不一致時，以地磅計量為準。
在過磅時，如果車輛位置不在地磅的指定位置，紅外對射探測儀會發出報警信號，地磅稱重系統不允許過磅。在過皮重和毛重時，自動保存過磅時的車輛照片。
3.4.6油氣回收裝置PLC系統油氣回收裝置設有現場機柜間，內置獨立的PLC控制站，操作站與定量裝車系統共用，控制站與操作站之間采用冗余光纜實現通訊。
4系統之間的通訊
現場儀表信號以4~20mA、Pt100、開關量等方式，將現場信號送至裝車系統PLC控制站，PLC與油氣回收裝置PLC控制站、地磅稱重管理系統、紅外對射系統、門禁管理系統、排隊叫號系統以及IC卡系統、視頻監視系統、數據服務器等通過交換機和指定的通訊協議（MODUS RTU RS--485、以太網以及OPC）[實現通訊，各系統之間構成一個局域網，實現數據共享，同時通過服務器OPC協議（OPC服務器實時采集現場設備的數據，緩存于它的存儲緩沖器中供客服端使用，同時將客服端的控制信息寫入現場設備中））將數據通訊至建南罐區中心控制室內現有DCS，再通過MES系統（MES作為FCS和ERP之間的紐帶）將數據發送至辦公樓內ERP系統，為全廠計算機管理和生產調度提供可靠的基礎數據，實現管控一體化的自動化水平。其中DCS、MES、ERP系統均依托現有。各系統的網絡通信速度：過程控制級不低于10Mb/s，監控級與管理級不低于100Mb/s。通信系統最大負荷應小于40%。
5PLC裝車系統和裝車控制器裝車系統對比
本設計采用設置于機柜間內PLC系統替換設置在現場的裝車控制器的設計方案，這種設計方案與常規采用裝車控制器方案比較有如下特點：
a、采用PLC系統實現多系統之間的通訊連接更容易擴展、靈活快捷，為管控一體化的自動化水平提供了良好的數據基礎。
b、新疆由于室外溫度冬季達到零下30攝氏度左右，現場裝車控制器在低溫環境下工作故障率較高，檢修維護人員勞動強度大。
c、系統穩定上講，PLC設置于室內，比較容易控制室內的環境溫度和濕度，而裝車控制器設置在現場，溫度及濕度難以控制。
d、當然鶴管數量較少時，采用裝車控制器性價比高，但鶴位較多時，采用PLC性價比會更高。
e、采用冗余的PLC系統及冗余UPS電源，提高系統的安全性和可靠性。
6結束語
通過系統運行近一年的情況來看，PLC替代現場裝車控制器的裝車系統運行穩定、計量精度準確、操作簡單、維護方便，易于擴展，由此可見用PLC代替現場裝車控制器的設計方案作為汽車定量裝車系統完全可以滿足裝車需求。
