数字化储罐计量管理系统在白酒生产管理中的应用

陈相国，李 超，乔新建，牛家棒

(1.泰安市普瑞特信息科技有限公司，山东泰安271000；2.普瑞特机械制造股份有限公司，山东泰安271000)

随着智能化和信息化的技术在白酒行业中的广泛应用，特别是白酒企业基于生产信息的有效管控和资本化运作的需要，数字化储罐计量管理系统的完善越来越迫切。普瑞特信息科技有限公司是普瑞特机械制造股份有限公司的全资子公司，基于对液态食品工业近20年的专业知识和经验，联合全球最优秀的计量器件生产和控制系统厂家，结合当今最先进的技术及控制方法开发推出了基于数据流的先进智能储罐计量管理系统一体化解决方案。该套系统方案可提供储罐（群）物料的整个流程及生产周期的监管和控制（包含常规罐区酒体接收作业、储存作业、周转作业、发送作业、储运全过程等子流程），物料主要为酒精（也可扩展为食品油、果汁、乳制品等）。系统以数据整合为核心，将自动控制和分项业务管理功能整合，是一个集成化、模块化、开放式可扩展的解决方案，最终为罐（群）安全稳定运行、优化管理、降低生产成本和实现利润最大化提供保证。

系统方案主要包括以下内容：（1）储罐静态计量系统；（2）动态计量系统；（3）总线通讯系统。

1 储罐静态计量系统

储罐计量是对大型储罐内液态物料的静态储量进行计量的过程。通过存量测定，即测定储罐内物料的存量，或输转计量，即作为生产链数据或贸易结算依据。目前新建罐(区)主要采用两种方法。

1.1 基于体积和基于质量的计量升级为混合式测量系统

在基于体积方式计量的系统中，物料存量测量经由液位和温度的测量实现。在基于质量的储罐计量系统中，存量测量通过对液体的液柱静压的测量取得。

储罐计量系统可以监控库存，能让生产者即时了解储存物料的准确数量。系统可以精确测量物料载具、站点和管道输送系统之间的批次和交接量。该系统可用于日常运作、物料移动、调度和混配方案之中。准确追踪泄漏并防止溢出，从而降低由于损耗造成的环境污染和财务损失。

储罐计量系统的应用场景基本涵盖储罐管理系统的所有储罐作业任务：库存管理、输转计量（收料及发料）、物料的转移和操作（倒罐或配料）、损耗控制和平衡。

为此，普瑞特公司整合两种计量方法开发了“混合式储罐测量系统（HTMS）”，见图1。

图1 混合式储罐测量系统（HTMS）设计图

混合法HTMS是液位计法与静压法的结合。它结合了液位和静压测量法的优点，综合了压力和液位测量，从而获得整个液位高度内介质的真实平均密度。

由混合法的测量原理和各参数的计算可以看出，此种方法对液位质量、密度的测量精度都较高。因而混合法是一种较理想的计量方法。混合法另一最大优点是它可以测量出储罐所有已知的参数。如采用高级混合法设计方案，可以在计算机上自动地得到诸如液位、点密度、平均密度、点温度、平均温度、液体界面（高度）、体积、实际质量等所需要的所有物理参数。因此可以说混合法是储罐自动计量系统中功能最全面、测量精度最高、可靠性最好的一种方法。

普瑞特公司HTMS混合法储罐（群）计量系统集国际最新储罐群计量技术之优点，采用高精度液位计、高精度差压/压力变送器和完善的系统管理软件，实现罐区进、转、存操作的全面自动化管理。

1.2 混合式储罐测量系统（HTMS）主要功能

（1）数据采集和处理功能：能实时测量各储罐的液位、界面、温度、密度、容积、重量等参数。

（2）显示及报警功能：显示屏动态显示各储罐液位、水位的棒状图。当液位或水位超过设定值时，连接在操作现场的喇叭就会发出语音警告，或蜂鸣报警提醒操作者注意。

（3）数据库管理功能：数据库是系统管理软件的重要组成部分。它包括当月数据库、历史数据库、系统参数数据库和储罐容积表数据库等。当月数据库中的数据超过规定的时间后就会自动转存到历史数据库中。在系统运行过程中，操作者可对各数据库进行查询、删除、保存或打印等操作。

（4）报表打印功能：具有各种统计报表输出打印功能。例如进、转验收作业记录，散装收货仓库记帐单，进、转业务工作记录，以及罐区动态日报表等。

（5）远程通讯功能：系统使用2台标准配置的586 PC机作为监测管理计算机，2台计算机分别经上网通讯，使管理决策人员能够随时了解、管理储罐的运行和生产。

（6）储罐与安全：近几年国内出现的罐区爆炸事故，以及往年国外的重大罐区事故绝大部分是由储罐溢罐造成的。拿油品罐举例说，罐表系统需要检测罐的压力、液位、温度并实时进行补偿计算。但是这还远远不够。普瑞特公司推出的数据化储罐系统为了最大程度地提高安全性，特定型号的雷达液位计除了精确测量液位以外，还可以输出达到SIL 3认证的溢罐保护联锁信号。

2 动态计量系统

为了实现精确装车，许多企业都采用批控器对装车进行控制。它不仅接收质量流量计的信号按定量控制装车阀，还可以连接静电保护开关和溢流保护开关确保安全。普瑞特储罐管理系统使用的专用批量控制器还具备多级安全限制和措施保证装车的操作合规，如：

（1）可设置装车定量值，实现装车的定量控制；

（2）具有防溢、防静电连锁控制功能；

（3）显示屏显示现场阀门、液位开关、接地开关状态及故障状态；

（4）现场设备、通信和批控仪电路之间光电隔离；

（5）通信的站地址、通信速率均可面板操作设置；

（6）有就地（脱机）和联机两种工作方式，联机状态下禁止键盘的参数设置；

（7）有启动时间、结束时间、定量、实装量的装车工况记录和查询功能；有开机时间、关机时间、累计装车批次、累计装车量的运行记录和查询功能；

（8）冗余通信功能；

（9）IC卡管理功能（可选）：带防爆大屏幕点阵式显示器；

（10）小流量及无流量报警功能：当切除了质量流量计变送器电源后，便接收不到流量脉冲信号，若操作人员私自切除流量计电源，就有可能会发生介质丢失问题。使用该报警功能，如果在设置的时间范围内无流量信号进入则产生报警并关闭阀门结束作业，如果流量小于所设置的限值同样会报警并关闭阀门结束作业。这给企业的运营监管带来很大的便利。

3 总线通讯系统

通过在罐区管理上使用变送器，流量计、电动阀门、批控器等现场设备，以总线通讯方式，将采集的数据通过罐表系统、DCS（分布式控制系统）、SIS（安全仪表系统）对罐区进行监控和保护。由于罐区管理涉及大量的订单管理、库存管理、计划调度、路径选择、自动装车等相关作业,这些采集的数据同步提报到MES系统（生产信息化管理系统）对整个生产作业的全流程监控。进一步地，我们可以通过ERP系统进行运营的全局优化。

经过系统的运行实践，该系统对白酒企业的库存管理、生产管理具有极大的提高和完善作用，是数据化、安全化、智能化的解决方案。目前正在推出基于该系统的老库区完善改造方案，以及基于MES系统的全生产流程智能化解决方案。