PLC在石油化工企业储运自动化系统中的应用

2021-01-08陈志强

化工设计通讯 2020年12期

关键词：梯形图罐区模拟量

陈志强

（中国石油辽河石化公司仪电运行部，辽宁盘锦 124022）

1 PIG扫线运行的基础原理和相关原则

PIG 扫线主要指的是利用压缩的惰性气体作为动力来源，将事先放置在管道内具有弹性的海绵柱进行推进实现管道填充，从而实现一次置管及清管技术。

PIG 扫描原则过程以及操作步骤：

设计PIG 装置的过程中，由于该装置主要负责发射以及接收最新，因此在规划压力等级以及管道的直径期间，必须要符合相关的管道设置流程以及相关参数，强度设计以及补强可以使用径三通公式，详细的公式如下所示。

式中：St0为计算主管段理论壁厚mm；

φ为强度削弱系数，针对蝶式、单筋等部分补强PIG 装置，φ=0.9；[σ]t为基本可以使用应力MPa；P为设计压力MPa；Dw 为主管外径mm；

上述公式的形成主要是建立在无缝钢管作为主要焊接材料落实PIG 装置设置的过程中使用的，主管的外径控制在66cm 以下，支管和主管的内径比要控制在0.8左右，主管的外径和内径之间的比例要在0.5～1.05，为了保证pH 最新，在到达管道的尾之后，不会进入支管，需要在设计过程中沿着三通焊缝的内侧，设置栅条，同时，主管道的管径和氮气管的管径之比要维持在4 ∶1和5 ∶1之间，究其原因，在于对PIG 芯运动速度的合理控制，主要目标为了让PIG 芯的应用周期延长。

2 自动化的储运体系设置

以罐区监管系统中PLC 可编程控制器的实践应用为例，阐述石油化工企业储运自动化系统中PLC 具体应用。详细的系统结构如图1所示。

图1 储运自动化系统构成图

3 石油化工企业油品储运自动化监控系统中PLC的实践应用

3.1 PLC的输出输入指标

利用PLC 技术实现的数据自动化采集，通常有两种形式，首先是定时采集，主要根据前期设置的采样时间进行自动化收集，并在数据区存入。第二种是变化采集，是指对被采集的数据进行实时的跟踪，并且观察数据的变化状态，若出现了较大的变化波动，则进行采集，并将采集时间记录。若被采集量并未出现很大的变化，通过变化采集可以实现数据区等有效节约。

3.2 PLC的数据采集方法

在罐区储运系统中，采集现场模拟量信号正在使用，定时采集，一个采集周期为500ms，其中整体系统的单路模拟量信号，梯形定时采集结构如图2所示，该结构中的定时器为T0.1，每500ms 能够将所需要采集的数据通道进行数据跟踪和储存，数据储存之后指针+1，然后对指针进行判断有无大于数据范围，如果超出数据范围，需要赋给00000指针，以此才能实现从储存区域起始处进行存数。

图2 定时采集梯形图

针对仪表脉冲的现场输出层面来讲，PLC 技术能够将其转化为高速的技术输入，可以建立在高速计数单元的基础上进行采集，并且利用定时中断性能来计算信号的频率，另外现场会利用通讯传递相关的仪表信号，例如针对液位计数字信号以及质量流量计等。为了进一步提升整体系统在数据采集以及现场管理过程中的精准性，信号的传输，需要利用PLC系统与ASC Ⅱ系统相对接，该原理是建立在PRC 结构的高级语言模块基础上，以序串和现场多种装置进行数据沟通。此种数字信号就会和其他常规（D，I，F，AO，DO，DI 等）I/O 信号一起，通过PLC 进行综合采集与控制，日后就容易组成计算机冗余系统。

采集数据过程中应避免出现干扰相关的问题。对于脉冲量的采集，一般运用定时中断的方式执行采集子程序的工作，其主要目标在于避免脉冲遗失。若采集目的以模拟量为主，一般可以通过程序进行数字滤波，解决干扰问题。滤波具有诸多方式，可以求得平均值，也可以增加平均值。其中使用单路模拟量信号求取平均值的方法进行滤波的采集详见图3所示。

图3 选用求平均值法采集滤波的梯形图

3.3 PLC在监控现场执行元件系统中的应用

针对罐区现场的执行机构实施合理监控，尤其是监控罐区中每个罐区注水、循环、付油、收油等关键阀门皆为罐区监控体系中最基础且最重要的工作。

选用PLC 监控现场执行元件的方法有两种。第一种，使用“看门狗”；第二种，运用动作反应检测。以上两种方法实际上本质相同，一种属于观察在既定时间内是否完成动作；另一种并未考虑到延时方面，仅观察是否执行，二者逻辑关系没有两样，仅是一个用步正常的时间控制，无须对读取回讯信号，无须进行编程程度I/O 点控制器的增加，这样一来更容易实现，此种监控梯形图详见图4。

图4 使用“看门狗”监控梯形图

另外需增加回讯信号反馈系统，并增加I/O 点，这样一来就能实现对其实时监控，此种监控梯形图详见图5。

图5 检测动作反应有梯形图

控制罐区储罐的阀门由于隔爆原因采用气动阀，通过控制所使用的电磁阀。另外利用逻辑方式对气动阀监控的梯形图如图6所示。其中00001是电磁阀的主要线圈；10002，10003是反馈气动阀回讯的动作；00008和00016是回讯警报系统。

图6 两点回讯产生相应逻辑联系监控梯形图

上述作为检测开关量范围在实际的现场生产过程中，当外界条件许可便可以进行操作。另外PLC 系统还能够实现对模拟量的监测，主要的原理是建立在冗余基础上进行数值的比对，分析偏差是否在规定范围内，若超出了规定范围，则需要判断其是否超出了规定的时间，若同时超出了许可范围以及规定的时间，那么便代表当中存在着故障。

3.4 设计系统软件

设计PLC 软件具体包含初始化、显示、数据处理、报警、复位、主程序等诸多实验过程。通常初始化模块被定义为SCB（控制块）、COM-REQ（通讯要求参数块）、MSB（信息控制块）三个初始化控制模块系数。不同控制块实现命令的信息用于完成Master 的定义，其中包含PLC 引用地址的偏移、命令种类、RTU 运用地址的偏移、主机号等相关参数。在显示与报警模块中，进行了三级故障显示的设计，分别在核心控制室信号箱、现场控制柜版面、核心控制室监视器上进行设置，待设备发生故障时，系统既能保证持续运行，同时还能在系统运行中排除故障，以此除了能够实现系统运行停止时间的大幅度缩减外，还能促进系统运行稳固性及安全性的全面提升。