基于PLC的售油控制系统设计与实现

王 坤，盖国权，贾 义，孙海龙，耿家明，王晓伟

（1.内蒙古电力（集团）有限责任公司 锡林郭勒电业局，内蒙古 锡林浩特 026000；2.内蒙古电力（集团）有限责任公司 巴彦淖尔电业局，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

经调研我国石油储运自动化技术与国际先进水平有一定差距，国内的老油库还存在许多人工开票，开阀，手动开泵等一些原始的售油手段，这样大大地影响了售油的精度，也加大操作人员的工作量[1]。

本系统的设计提高了售油系统的精度，减轻了工作人员的工作负担，实现了自动、安全、效益的统一，可应用于中小型油库的售油系统设计。

1 售油控制系统的总体设计

1.1 系统设计原则

系统设计应以安全、可靠、实用和可扩展为原则进行设计，使系统具有先进性、完善性、灵活性等特点。安全是油库中头等重要的事情，所以油库自动售油系统需要严格考虑系统的安全性[2-3]。采用必要的安全措施，保证整个系统的安全稳定，达到油库需要的防爆等级。当系统出现故障时，要有缓解措施，能够及时解救，快速恢复使系统能正常运行，另外具有一定的抗干扰能力，应用软硬件实现采用合理的配置方法，提高售油精度。

1.2 系统设计功能

1）能够实现自动付油；2）付油控制精度高[4]；3）能够调整付油速度；4）具有自动恒压功能；5）可实现对付油过程的动态监测；6）具有故障报警及诊断功能；7）采取可靠性设计，以确保稳定运行；8）从多方面进行安全设计，以保证安全运行；9）管理功能符合油库业务；10）操作简单，易于掌握；11）工作温度-40～+60℃。

1.3 系统总体结构

本文主要对于中小型油库售油控制系统进行设计，采用以PLC为下位机，PC机为上位机的形式对整个系统进行控制。系统总体结构如图1所示，操作层由控制PC机与业务PC机组成，控制层选用PLC为控制核心，现场由流量计、油泵、电磁阀、温度变送器等组成[5-6]。

图1 系统总体结构图Fig.1 Overall structure of system

2 系统主要硬件部分

控制核心：采用欧姆龙公司的CJ1系列PLC，应用现场基本都是恶劣的环境，PLC具有很强的抗干扰能力，研发周期短，价格比较低，很适合油库的各种要求。

流量计：采用LL系列的腰轮流量计，该系列产品具有价格便宜、计量精度高、工作可靠、牢固耐用、重量轻、安装使用方便等特点，广泛应用于石油及石油制品的精确计量。与相应的光电发讯器和流量智能控制仪配套，则可进行远距离测量和控制。腰轮流量计的构造如图2所示。

图2 腰轮流量计的构造Fig.2 Structure of waist round flow meter

安全栅：安全区与非安全区之间信号的交换必须经过安全栅，以限制危险能量进入具有爆炸性危险气体环境。安全栅的作用是保护危险现场端永远处于安全电源和安全电压范围之内。齐纳安全栅是本质安全型一次仪表和电气装置的重要关联设备，在本质安全型防爆系统中起着重要的安全保护作用。齐纳安全栅利用其内部的快速熔断保险丝、齐纳二极管、电阻等保护器件限制流入危险场所的故障能量，确保危险场所的一次仪表的本质安全，达到保护现场的设备及生产人员的安全的目的。该系统采用S2000系列安全栅。安全栅的接线如图3所示，接线端子序号：非本安端端子号：1，2。本安端子号：3，4。端子5，6为接地端子。

图3 安全栅接线图Fig.3 Wiring diagram of security gate

电磁阀：阀门的选择是要防止突然开关而产生的“水击”现象，启闭工作可靠、无泄漏，便于维护[7]；低电压，低功耗，控制较简单，防爆性能好。针对本系统，经过计算，从性价比的综合考虑，本文选择ZC-80防爆电磁阀。

3 系统软件部分

控制软件采取模块化设计。控制软件主要分为主程序、初始化模块、售油模块、流量计算模块、报警检测模块、模拟量采集模块、输入输出接口模块等。程序运行时，系统实时扫描主程序，在主程序中根据条件调用相关的子程序模块，子程序模块完成各自的功能。模块化设计使程序层次分明，易于阅读和移植，同时还可以简化程序结构，便于调试。

在售油过程中，控制程序实时采集流量计脉冲数，根据售油量计算公式实时计算流量值，直到流量值与设定值相等，输出控制信号关闭相应执行机构。主程序如图4所示。

图4 主程序流程图Fig.4 Flow chart of main program

4 实验结果

本售油控制系统经试运行，显示运行稳定，性能良好，通过使用PLC控制器和计算机完成了对油库作业的自动化控制以及对油库的安全监测，取代了以往的人工操作方式，减少了人为因素引起的误操作，同时也降低了工作人员劳动强度，提高了作业效率。在售油中误差控制在3～5升/次的范围内，此误差为每次售油的误差，与售油量的多少无关。一般的油罐车可装成品油6千升以上，通过计算，误差小于国家的要求，达到了预期的各方面要求，实现了系统的设计目标。

5 结束语

售油控制系统是油库装车自动化的重要组成部分，本系统的设计有着安全，可靠，售油精度高，易操作，可扩展等优点，以PLC为控制核心，流量计，电磁阀等为主要硬件，提高油库的自动化水平，降低油库运营成本，增加了油库经济效益，同时也为其它油库售油系统的设计提供一种借鉴，对工程实际具有一定的指导意义。

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