库区自动装车系统的应用

李玮，梁立明

(中国石油庆阳石化公司，甘肃 庆阳 745000)

库区自动装车系统的应用

李玮，梁立明

(中国石油庆阳石化公司，甘肃 庆阳 745000)

详细介绍了业务站自动装车控制系统中提货管理系统、汽车装卸控制软件系统、批量控制器系统、计量监控软件系统、地重衡称重管理系统、PLC控制站等系统功能。系统控制阀选用电液数控阀和V型球阀，能同时满足精确调节与严格关断的要求，达到了控制计量精度准确度的目的。自动装车系统运行平稳、故障率低、操作简单，系统应用创造了较好的经济效益与社会效益。

自动装车系统 控制阀 汽车装卸 地重衡

库区石油产品装车，通常由装车人员参考流量通过人工开关阀门来粗略控制每辆车的装车量，然后采用地磅称重的方式进行最终结算，该装车方式不仅存在较多计量偏差，而且还会产生重大的安全隐患甚至引发经济犯罪。随着计算机应用技术和仪表自动化技术的不断发展，自动装车系统逐渐取代了传统的人工装车方式，实现了油品装车和贸易结算的自动控制，不仅减少了装车过程中的误差，还将各种安全风险降到了最低。

1 自动装车系统简介

自动装车系统核心控制包括现场批量控制器、监控部分、操作站和管理站三部分。

1) 现场部分主要采用嵌入式一体化技术的批量控制器，分为I/O端口驱动、CPU内核控制及储存、液晶驱动及显示、通信接口、IC卡等。包括2个通信端口，一端口针对满足实时数据及其系统兼容需求，为标准的Modbus RTU总线；另一端口针对管理等数据需求，为主从轮询的通信规约。

2) 监控部分采用PLC+IFIX组态软件实现，数据基于OPC技术集成，人机界面采用标准的流程图及数据趋势图实现。

3) 操作站和管理站的信息化系统开发涉及.NET, DelPhi, C++；设计软件系统采用多层结构设计，包括界面层、中间业务逻辑层及数据层。界面层为两种结构： C/S结构和B/S结构；中间业务逻辑层主要采用Web Service和OPC技术实现；数据层分为实时数据与关系数据两类，其中关系数据采用SQL Server2005部署。系统开发专用中间件实现装车系统的数据与中石油ERP系统的数据交互与业务处理。通过优化SQL及其数据库性能，解决了决策数据存在的时间问题。

2 自动装车系统结构

某炼油厂油品库区共有33个自动装车鹤位，其中汽油8个、柴油9个、苯1个、油浆1个、液化气6个、丙烷3个、航煤3个、溶剂油2个。

自动装车控制系统由批量控制器、质量流量计、数字式控制阀、防静电溢流开关等组成。质量流量计为主要测量设备，批量控制器为下位机，上位机为操作站及管理机(人机界面)。批量控制器依据上位机下发的提货数量指令以及质量流量计的瞬时流量、累积流量等数据控制数字式控制阀的运行，实现自动装车。批量控制器通过Modbus通信方式实时将流量和控制信息上传到管理站，最终实现过程的历史趋势、报警、报表等功能。1台管理站能管理多台批量控制器定量装车，操作站通过局域网与开票系统相联，实现数据共享。

3 自动装车系统组成

1) 业务站提货管理系统。与ERP系统信息有交互接口，实现订单管理、开单管理、审核管理、发货管理、系统管理、单据及报表、IC卡管理、制IC卡、权限处理等功能，提供数据访问的Web Service Server接口。

2) 汽车装卸控制软件系统。完成IC卡读写、系统设置、发油管理、单据及报表、数据与其他系统交互及权限处理等功能。

3) 批量控制器系统。完成IC卡读写、单/批量控制发油，支持标准Modbus总线及双Modbus总线冗余功能。

4) 计量监控软件系统。采用IFIX软件组态，具有标准工业流程画面、实时/历史曲线显示数据，提供OPC标准接口，软件具有与其他系统数据交互功能。

5) 地重衡称重管理系统。系统主要完成IC卡管理、磅数据采集、称重数据管理、单据及报表、数据与其他系统交互及权限处理等，具有离线功能。

6) PLC控制站。采集和控制现场设备，该单元装车以外的工艺控制及显示信号设PLC集中显示和控制。在进入装车鹤位前，各品种装车总线上设有远程操作的电动球阀，阀门开、关等状态信号需要回讯至PLC 控制系统中。

4 自动装车系统功能

4.1 定量装车控制

为保证定量装车系统的精准调节和严格关断，根据批量控制器的逻辑控制关系，该系统选用电液数控多段阀，定量装车控制过程分为三个阶段： 开启阶段、恒流发油阶段、结束阶段，不同阶段采用不同的控制策略。

1) 开启阶段。分三个过程，且间隔时间均可调。

a) 启动过程，数控阀开度逐渐打开，发油流量达到预置的“小开度稳流值” (预置稳流值的10%左右)，时间一般设置为5 s。

b) 开启稳流过程，在此时段数控阀开度只进行微调，时间一般设置为3 s。

c) 开启上升过程，数控阀开度快速上升，直到发油流量达到预置的“稳流值”，其后保持阀开度(10%)基本不变，时间一般设置为5 s。

2) 恒流发油阶段。该阶段就是按照最大安全流量进行发油，在此时段数控阀开度只进行微调，微调的范围通过预置“恒流允许偏离值”来控制，直到实发剩余量达到预置的“结束提前量”。

3) 结束阶段。分三个过程，且间隔时间均可调。

a) 关闭下降过程，数控阀开度逐渐关闭，直到发油流量达到预置的“小开度稳流值”，时间一般设置为5 s。

b) 关闭稳流过程，在此时段数控阀开度只进行微调，时间一般设置为3 s。

c) 结束过程，数控阀开度从“关闭稳流开度” 快速下降，直到数控阀全关，发油流量为零，时间一般设置为5 s。

4.2 计量结算

质量流量计具有流量检测和流量累积功能，但不具备结算功能。批量控制器可以进行流量积算(脉冲输入)，但由于不是计量器具，其脉沖累积值只能用于定量控制而不能用于计量结算。

该系统批量控制器具备与质量流量计数字通信的功能，实时采集流量计库存累积数(此数不可复位)，发油前流量计累积数(简称前数)传送并保存到批量控制器，发油结束后流量计累积数(简称后数)再次保存到批量控制器，后数和前数相减得到进行计量结算的实发量，在其数据处理的过程中没有产生任何附加误差。

一次发油作业结束后，在流量计中只保存并显示当前累积数，而在批量控制器中保存并可查询显示完整的计量数据记录： 提单号、前数、开始时间、后数、结束时间、应发量、实发量。这些记录数据同时上传到发油操作站完成计量结算。依据询价书的要求和该公司产品的特点，系统采用两种计量结算模式：

1) A方式。采用质量流量计直接结算(柴油、汽油、苯、油浆装车、航煤、溶剂油共24个鹤位)。

2) B方式。采用地重衡称重结算(液化气、丙烷、丙烯共9个鹤位)。

4.3 装车数据存储和传递

1) 数据存储。质量流量计可以保存当前累积数，批量控制器可以保存1000条以上发油记录，并具有断电保护功能；所有数据同时保存于操作站数据库和ERP数据库(保存时间可设置)。

2) 数据传递。数据从质量流量计—批控器—操作站—E数据RP服务器传递过程中，以上设备节点均有一定的存储能力，即使出现网络故障也不会丢失数据，待网络恢复后各级设备自动向上级设备补齐数据。

5 应用效果

5.1 经济效益分析

与传统椭圆齿轮流量计计量中，发油量由操作人员手动开关球阀控制，以过磅作为最终结算依据相比，自动装车系统采用计算机网络系统对开票、发油量、发油鹤位分配及状态、报表生成进行在线动态管理，在发油、发气过程中减少了中间环节和计量误差，定量控制准确，提高销售速度的同时降低了工作人员的劳动强度和出错率，实现了销售报警状态实时监控、动态管理，避免了溢油、可燃气体超标等造成的安全事故。

5.2 社会效益分析

该系统选用的质量流量计、电液控制、批量控制器、管理系统软件计量精度高，工作性能可靠。具有慢开慢关和可控多段调节功能，实现了恒流无“水击”。利用网络实现了实时监控，利用数据库实现了多项管理功能，提高了销售效率，降低了劳动强度，减少了中间环节。报警联锁控制系统保障了销售全过程安全，降低了风险。装车控制系统将与工厂网络联网，可实时了解产量和库存情况，同时将销售数据传送到工厂数据库供生产决策。装车控制系统将与工厂门禁系统等联动，利用安保工作，可实现无人值守，自动计量、发售、结算管理，装车系统与ERP系统实时交互数据，在线过账。

6 结束语

自动装车系统在该公司的成功应用，使整个销售系统实现了仪表自动化全面控制，且自动装车系统运行平稳，故障率低，操作简单，降低了操作人员的劳动强度，装车能力显著提升，为油品销售的正常运行提供了有力的保障。

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