浅谈大型油库罐区多网络自控系统设计及应用

马超

（中国石油新疆销售公司仓储分公司哈密油库，新疆 哈密 839000）

1 设计方案概述

实验油库为两个罐区11个油罐，总的设计库容一共为3.3万方。

罐区部分：在每一个罐设置有一个高液位报警开关，一个液位计以及两个电动阀（进出口），罐区设置20个云台摄像头，30个火灾报警触发器，油库周边设置一套周界报警系统。

发油现场部分：设置7个发油台，14个发油鹤位，每个发油台安装静电溢油报警系统、发油操作台、温度变送器及油气烟感报警系统各一套。

油库后台控制部分：控制系统采用独立的设置，通过PLC进行集中的控制，并且在罐区的机柜房中安装有ups的电源柜以及plc机柜，并且将现场所有的模拟量仪表（规格：4～20mA）以及仪表信号、开关量阀门集中向plc中引入；采用力控组态软件对所有的新建罐区设施所有的过程参数进行实时、集中的监视控制并将相关的数据通过网络设备传送上级企业网络。

2 系统网络配置架构

2.1 系统网络配置架构

对于整个控制系统而言，其主要分为现场级、管理级以及过程级三个等级。所谓的现场级，所谓的管理级。便是相关的操作人员以及中控室内部的操作站以及服务器，其主要负责的内容便是人机交流的友好界面控制，使得操作人员方便进行管理控制，同时实现对现场设备的有效监视以及操作信息进行详细、实时的记录；所谓的过程级，其主要包括有PLC系统，并且也是整个系统中最为重要的控制单元，而整个PLC系统主要负责的内容便是向上传递信号、命令，从而实现对整个现场设备工作的协调性以及动作的顺序；所谓的现场级，主要包括现场站点以及变频器、相关仪表以及软启动器。其主要工作内容便是按照现场总线所形成的网络，对上层发出的动作指令进行接收，并且按照指令内容做出相应的动作，与此同时，对现场信息进行有效的采集，返回上层以做参考。主要的网络配置图如下图1中所示。

图1 主要的网络配置示意图

2.2 主要硬件选型及功能

PLC选用西门子s7-400可编程控制器,通过CPU的DP口连接分布式站点ET200来拓展系统具有两个分布机架。罐上数据接主机架,管道信号接扩展机架。为增强与操作站计算机之间的通信能力,在采集控制层中插有通信处理器。使用高性能的Step7工具对现场设备组态和参数化。通过路由功能，可对现场中任何一台链接到PROFIBUS·DP节点的从站都能监测和诊断。在设计中，考虑到油库对安全性和可靠性的要求比较高，上位机控制系统选用研华工业控制计算机，PLC带有RS232和RS485接口，可以直接和工业控制计算机的串口相连。在系统中上下位机通信采用RS232通信标准，下位机PLC之间通信采用RS485通信标准。

计量监控操作站基于力控组态软件开发。具有工艺流程监控、资源数据监督、数据计算、趋势图查询、系统报警及用户管理等功能。

液位仪表选用恩拉福公司854XTG伺服液位计，PLC通过串行通信模块,采用RS485总线协议方式读取数据。

体积流量计选用美国BRODIE的BiRotor双转子流量计，PLC通过高频计数模块以脉冲方式读入,与标准电流方式采集相比提高了数据的准确性。

2.3 数据采集

数据采集主要由现场工艺设备、仪器仪表、可编程逻辑控制器及现场总线组成,可以获取各油罐液位、温度、压力,管道的流量、温度、压力等数据,采集泵、阀状态并对其进行有效控制，PLC检测现场泵、阀状态、各油罐液位,依据油库工艺逻辑、发出信号有效控制泵、阀。

3 油库监控系统中力控组态软件的应用

3.1 油库监控系统

油库监控系统主要有计量，安全连锁、安防监测、自动控制及作业管理5个功能，为油库运行管理提供控制、安全、数据等方面的保证，完成油库生产作业的数据采集和过程控制的同时，为业务管理和管理决策层提供给出生产数据。

3.2 力控组态软件的应用

力控ForceControl 6.1软件是以力控实时历史数据库为核心，建立I/O Server实时数据服务器，实现在线的数据监视、对油库的各项数据进行采集、处理，为油库的信息化系统提供安全、可靠、有效的数据平台。

实时数据库服务器采取冗余配置，在功能采用负荷均衡技术，完成与现场所有采集站的数据采集，并向操作站、WEB服务器和历史数据库提供数据。通过实时数据库服务器与现场采集站进行通讯，并将所有的采集的通讯协议统一到同一通讯协议上，提高系统的通讯效率和服务器处理性能，实时数据库服务器将完成中间量计算、累积量计算、趋势、报警、数据短时归档、向数据库站传送数据等功能，并保存有信息记录、操作记录等功能。

3.3 力控实时数据库的优势

力控实时数据库是一个高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性强、跨网络系统的开放式实时数据库系统，产品为完全的分布式结构，可任意组建应用模式；支持C/S和B/S应用；它可以提供丰富的企业级信息系统客户端应用和工具；大容量支持企业级应用，内部实现高数据压缩率，可实现历史数据的海量存储，灵活的扩展结构可满足各种需求，具备广泛的安全性和可跟踪性。

结语

本文以中国石油新疆哈密油库改扩建工程为模板，选用PLC作为下位机实现数据的采集和状态的判别，利用工业控制计算机作为上位机及力控ForceControl 6.1软件作为程序开发平台，对下位机传输来的数据进行分析运算，完成实时监控、参数及状态的显示、历史数据查询、数据统计、打印报表等管理功能，从根本上提高了油库生产的自动化水平。

[1]马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出版社.

[2]彭继慎，孟庆铸，张静，等.基于PLC和组态王的油库收发油控制系统[J].制造业自动化，2008，30（1）:54-57.