以PLC系统为监控手段的石油储运控制研究

唐维琴等

【摘 要】 石油化工油品储运是一项专业性极强、综合性质极高的工程领域，石油化工油品在储运过程中，为了体现实时效能，开始运用自动化系统的PLC技术，在这一工程系统平台上，必须要齐集所有的关键数据，通过对实时数据的有效分析，更好地执行监控功能，从石油储运的安全可靠性和稳定性出发，阐述PLC系统的硬件组成及系统构架，分析环路连接点主站控制器和智能电动阀，为石油储运提供安全有效可靠的运行保证。

【关键词】 PLC系统；监控；石油储运；主站控制

石油化工企业的生产运营作业当中，石油储运是一项综合性强、涉及面广的工程科学，这门学科应用于不同的行业中具有较大的差异，同时，随着油品储运的范围的拓展，其在设备的使用方面也需要有监控自动系统加以控制，在对于原油、成品油等液体的计量与核算都要通过工程科学自动化计算功能，实施以PLC系统为基础的自动监控措施，通过实践工业的考验与衡量，确定了采用智能电动阀及其主站控制器，借助监控实时系统的自动化诊断功能和故障判定纠错功能，可以简化设计，大大提升系统的自动化、稳定化和可靠性能。

一、石油储运PLC系统概念阐述

石油是工业的血液，而石油储运则是提供血液充分流动的血管，石油以散装和整装的包装形式进行储运，其流程包括原油的采集和储存，进行预处理后进行罐储，再经过油库和炼油厂对原油进行加工成产品、将产品进行罐储送往各加油站使用。石油储运是联系原油生产、加工、成品油运输的纽带，在复杂的石油罐区中，各种控制阀门及仪表是石油储运过程中的必备工具，这些工具的复杂化和分散化程度使其含信息量少而分散，这些众多的控制阀门如果没有稳定可靠的智能化控制，则无法实现石油储运过程的稳定运行状态。而PLC系统对整个石油储运进行全过程监控，石油储运过程内容涵盖了油品装卸过程、油品在线过程和储运污水监控过程，通过PLC系统中的智能电动阀门和其主站控制器，实现了自动化的简便、自动化操作。

二、监控PLC系统的硬件设计结构

（一）智能控制阀门的集成化和智能化设计

智能控制阀的设计是一种高集成化的设计。其高集成化体现在智能控制阀的任务目标的集成性，是集采集、监视与控制一体的系统，它是以主站控制器为核心“首脑”，在以该“首脑”核心的周围连接着多达上百个的电动控制阀，这种核心辐射的效应是以高集成为前提的，在完成目标任务的前提下进行辐散式衍射。

电动控制阀的设计还是一种高智能化的设计。电动控制阀在石油储运过程中，对原油、成品油、渣油等不同的液体状态的不同介质成分进行数据采集，在对这些不同介质进行数据分析的同时，利用PLC系统的自动化系统模式进行数据诊断和纠偏。因此，对这一电路的故障预警性判断就必须依赖于智能化的PLC系统。智能电动阀是以起始和终端的主站控制器为连接点的两线环路系统，几百个智能阀受控于其中，形成一个两线的环路特色系统，它能够在环路发生故障时及时对故障予以屏蔽，并运用自动化实时同步功能，将不同的故障状况传递给主站控制器，主站控制器能够在接受到讯号后及时同步进行反应，排除发生故障的线路进入环路总系统，从而保证石油储运整个环路的现场通讯持续不中断运行，保障了整个环路的通畅和安全。

（二）监控系统中的主站控制器设计

在石油储运系统中，主站控制器是PLC环路的连接点，它的主CPU卡是控制器的“首脑”，在主CPU卡上存储着所有环路的数字采集信息和故障诊断信息，是智能型的主芯片；还有连接电源的通讯卡，实施所有的通讯记录数字掌控功能；另外，还有其辅助设备仪表：液晶显示器和盘装智能仪表，控制人员可以通过这些自动化显示仪表进行准确判断和调控。主站控制器其“首脑”的CPU卡中实质是有两个数据库空间：其一是现场单元数据库，是由两线环路的循环中传送过来的讯号，包括中间几百个智能阀的详细地址及开度，这些智能阀的地址由主站控制器精确控制，以定位的方式进行掌控，一旦中间的智能阀的地址出现偏离，讯号则会出现异常变化，数据库系统就会即时传递地址异常故障信息给主站控制器；同时，智能阀的开度也由上位机进行读写命令控制，一旦中间的智能阀的运动出现异常，数据库系统的逻辑区即会同步将开度异常报告给主站控制器。其二是主站控制器状态及自诊断数据库，它是智能阀的上位机，向智能阀传达执行命令，并且接收由现场单元数据库传送来的智能阀开闭数据，实施PLC的同步通讯功能。

（三）监控系统构架

监控系统通过Modbus通讯协议，一台PLC系统可以对接多台主站控制器，主PLC与主站控制器是通过在线的同步的运作，主PLC从主站控制器读取数据，并下达命令几百个智能阀运转；一旦主PLC发生故障，系统能自动从PLC切换到“热备控制器”进行掌控。

（四）PLC系统在石油储运过程中的操作应用原则

鉴于石油库区中各种控制阀数量有上百个而且分布不集中的特点，必须建立一个自动化控制中心，由控制中心的人机界面操作者完成对整体库区各站点的监控和操作，实现各现场监控“无人化”控制，在控制中心的统一调度下进行集中管理，应用智能数据库中的信息数据，对石油管道中实时的、动态的储运数据进行风险诊断和风险评估，针对石油储运过程中的腐蚀、“第三方”破坏和静电干扰的因素，进行防静电、防震、防腐蚀的完整性管理措施。这样，由单个罐区的独立监控联接成各罐区相联的总体监控系统，广泛应用于储运的生产及调度，保障石油储运管道在安全、稳态、高效的轨道上运行。

三、结束语

现代化的PLC系统中，智能电动阀与主站控制器的有效结合、高级专业逻辑数据库的数据采集与监控指标、监控手段等高级功能，使石油儲运在控制上更加简洁方便，系统对信息采集过程中的定时控制也对石油储运过程增加了安全性因素，通过对故障的诊断和对故障线路的排除处理，可以使整体环路持续无中断地连续工作，使庞大的信息存储在安全的数据库系统内得以可靠运行。同时PLC系统使用16按钮键盘可以人工启动、关闭中间环路上的几百个智能电动阀门，并且控制者可以在液晶显示器上，通过直观、简便的人机界面实现编程、组态和对接，及时把握动态数据信息，比较工艺流程中的各参数指标，通过对波动曲线及趋势的变动性分析提出预警报告，为石油储运的安全可靠运作提供了有力的保障。

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