论文部分内容阅读
【摘要】油库自动控制技术是应用目前先进的测控仪表及PLC控制系统，实现整个生产过程的自动控制、报警、连锁，实现输油系统优化运行、远程督导等功能，使生产、调度和安防实现自动化、网络化、信息化，从而提高油库的生产管理水平。本文介绍油库自动化控制的一种技术方案。
【关键词】石油库 WinCC Step7
油库是用来储存、接收、计量和输转油品的站库，上下游控制单元距离远，一般延管道分布。实现控制自动化是提高劳动效率，提升生产力水平的重要措施，是企业现代化的重要标志和发展方向。特别是在油田企业，站库的自动化基础相对薄弱，水平不高。如何实现远程自动化控制，对油库安全平稳运行及提高工作效率有着十分重要的意义。
1 自动控制设计
根据现场实际情况，设计采用集散型计算机控制系统（DCS），选用可编程序控制器。设置中心控制室等五处管理操作站，进行画面显示、报警、操作控制。采用了双高速冗余工业以太网作为其过程控制网络，直接连接了系统的控制站、操作站、工程师站、通讯接口单元等。原油计量设置流量计算机，采用其RS485通讯接口与DCS系统连接，在DCS系统上实现对压力、温度、瞬时流量、累计流量、密度、含水等工艺参数的监控。
现场可燃气探测设备探测到可燃气体泄漏或火灾探测设备探测火灾时，发出信号给安全监控系统，以声光形式报警。
2 系统开发
对于油库自动控制系统开发工程量较大，所以开发控制程序、调试的时间不能不成为必须考虑的因素。但是出于可靠性的考虑，将控制系统的功能分离是必须的。PLC编程控制软件是开放式结构、模块化结构、填表方式，组态方便。系统软件包括PLC下位机控制软件step7和上位机组态软件wincc两部分，下位机主要完成数据采集、流程切换控制、状态监测、故障报警、连锁保护等功能。上位机主要完成分类流程画面、数据动态监视、数据历史查询、报表自动生成、运行参数的高级应用等。 通过现场仪表安装采集油库自动控制所需数据及进行软件组态，油库自动控制系统完成，其主要功能有：
2.1 数据采集和存储
（1）系统能检测模拟和数字两种信号，并把数据存储在存储器内。
（2）中控室操作人员能中止对任一模拟输入输出信号的扫描并能修改设定参数。
（3）各模拟输入信号的扫描时间0.5s。（4）数字输入信号每秒扫描一次。
（5）趋势记录采样时间，根据需要0.5s～24h可选，对测量、给定和操作输出均可有趋势采样功能。
（6）对过程变量的历史数据建立数据库，数据库可6分种将瞬时值存盘一次，并保留前7天的瞬时值。
（7）中央控制室对站内重要参数全面掌握，为生产管理者提供详实可靠的原始、实时数据。2.2 控制
通过系统建设，使输油系统传递、运行控制成为有机的生产管理系统。通过对生产运行参数的实时采集，实现生产流程重点阀门的开/关/阀位的远程控制，实现油罐液位温度的动态监测，实现输油泵的状态检测，实现管理、控制、信息一体化。系统可实现连续控制的功能，主要有定值、比值、串级、分程调节等。系统顺序控制功能，执行信号的逻辑运算和判断。可自动完成过程或设备的安全、停止保护。
2.3 报警
（1）模拟输入信号超出标准信号范围；
（2）模拟输入信号超出高、低限值；
（3）模拟输入信号变化率超出限定范围；
（4）数字输入信号为报警状态；
（5）通讯中断报警；
（6）系统本身故障。
2.4 火气监控系统
火气探测系统由现场探测设备（可燃气体探测器、感温电缆、手动火灾报警站）和中控室火气控制柜组成，现场火气探测设备探测到可燃气体泄漏或火灾时，发出信号给火气监控系统，以声光形式报警，提示操作人员确认火情，启动全厂报警和消防系统。如油气混合浓度超标报警、储罐浮顶起火等信息，中控室对库内出现的任何报警都马上掌握，并对重点现场和全站提供视频监视，提高油库安全管理水平。
2.5 记录
2.5.1 生产运行记录：
（1）班记录：每12小时打印一次平均值和累积值。
（2）日记录：每天24：00时打印一天的平均值和累积值。
（3）月记录：每月第一天00：00时打印上月的平均值和累积值。
（4）生产运行曲线打印。
记录打印可设置为定时打印和随时打印，报表汉化。2.5.2 报警记录
发生任何一种报警时，应自动启动打印机打印报警数据，也可以根据需要手动启动打印机打印报警记录。报警记录的内容要求报警开关信号、报警值、日期及时间，报警时间需精确到秒级。
2.5.3 事件记录
操作人员的任何操作均作为事件记录，事件记录的内容包括：事件名称、事件内容、发生的日期和时间。可手动或自动启动打印机打印事件记录。
2.6 显示
（1）菜单画面，列出可显示的全部画面的一个目录，可以在此画面上直接调用所需画面。
（2）總貌画面，显示全部过程变量。（3）在每一组显示画面上，同时显示几个相关检测控制点的信息。
（4）趋势显示画面，每幅趋势显示画面应在同一坐标上，同时显示至少4个变量的变化趋势
（5）动态流程图显示画面，用图形、颜色、数据等组合显示装置的运行状态和变量的实时值。
（6）报警显示画面，有2种可供选择的声响和颜色，报警级别用不同的声响区分，并能通过显示画面确定第一报警原因。
（7）报警极限操作显示画面。
2.7 操作安全
操作输入采用密码或键锁方式，规定各操作站和操作员所管辖的范围，对操作员、工程师、维修人员、领导所处理的数据范围加以限制。
3 结束语
通过现场调试，油库自动控制系统运行正常，提高油库运行效率。自控系统保障了油库安全、可靠运行，提高了原油交接的计量精度，减轻了工人的劳动强度，有非常好的经济效益和社会效益。动态显示和实时控制，为精细化管理提供了有力的保障和基础，同时建立了油库自动化集中控制模式，为其它油库的自动化管理奠定了理论和实践经验。
参考文献
[1] 杜鹃.测量仪表与自动化[M].东营：石油大学出版社，2003
【关键词】石油库 WinCC Step7
油库是用来储存、接收、计量和输转油品的站库，上下游控制单元距离远，一般延管道分布。实现控制自动化是提高劳动效率，提升生产力水平的重要措施，是企业现代化的重要标志和发展方向。特别是在油田企业，站库的自动化基础相对薄弱，水平不高。如何实现远程自动化控制，对油库安全平稳运行及提高工作效率有着十分重要的意义。
1 自动控制设计
根据现场实际情况，设计采用集散型计算机控制系统（DCS），选用可编程序控制器。设置中心控制室等五处管理操作站，进行画面显示、报警、操作控制。采用了双高速冗余工业以太网作为其过程控制网络，直接连接了系统的控制站、操作站、工程师站、通讯接口单元等。原油计量设置流量计算机，采用其RS485通讯接口与DCS系统连接，在DCS系统上实现对压力、温度、瞬时流量、累计流量、密度、含水等工艺参数的监控。
现场可燃气探测设备探测到可燃气体泄漏或火灾探测设备探测火灾时，发出信号给安全监控系统，以声光形式报警。
2 系统开发
对于油库自动控制系统开发工程量较大，所以开发控制程序、调试的时间不能不成为必须考虑的因素。但是出于可靠性的考虑，将控制系统的功能分离是必须的。PLC编程控制软件是开放式结构、模块化结构、填表方式，组态方便。系统软件包括PLC下位机控制软件step7和上位机组态软件wincc两部分，下位机主要完成数据采集、流程切换控制、状态监测、故障报警、连锁保护等功能。上位机主要完成分类流程画面、数据动态监视、数据历史查询、报表自动生成、运行参数的高级应用等。 通过现场仪表安装采集油库自动控制所需数据及进行软件组态，油库自动控制系统完成，其主要功能有：
2.1 数据采集和存储
（1）系统能检测模拟和数字两种信号，并把数据存储在存储器内。
（2）中控室操作人员能中止对任一模拟输入输出信号的扫描并能修改设定参数。
（3）各模拟输入信号的扫描时间0.5s。（4）数字输入信号每秒扫描一次。
（5）趋势记录采样时间，根据需要0.5s～24h可选，对测量、给定和操作输出均可有趋势采样功能。
（6）对过程变量的历史数据建立数据库，数据库可6分种将瞬时值存盘一次，并保留前7天的瞬时值。
（7）中央控制室对站内重要参数全面掌握，为生产管理者提供详实可靠的原始、实时数据。2.2 控制
通过系统建设，使输油系统传递、运行控制成为有机的生产管理系统。通过对生产运行参数的实时采集，实现生产流程重点阀门的开/关/阀位的远程控制，实现油罐液位温度的动态监测，实现输油泵的状态检测，实现管理、控制、信息一体化。系统可实现连续控制的功能，主要有定值、比值、串级、分程调节等。系统顺序控制功能，执行信号的逻辑运算和判断。可自动完成过程或设备的安全、停止保护。
2.3 报警
（1）模拟输入信号超出标准信号范围；
（2）模拟输入信号超出高、低限值；
（3）模拟输入信号变化率超出限定范围；
（4）数字输入信号为报警状态；
（5）通讯中断报警；
（6）系统本身故障。
2.4 火气监控系统
火气探测系统由现场探测设备（可燃气体探测器、感温电缆、手动火灾报警站）和中控室火气控制柜组成，现场火气探测设备探测到可燃气体泄漏或火灾时，发出信号给火气监控系统，以声光形式报警，提示操作人员确认火情，启动全厂报警和消防系统。如油气混合浓度超标报警、储罐浮顶起火等信息，中控室对库内出现的任何报警都马上掌握，并对重点现场和全站提供视频监视，提高油库安全管理水平。
2.5 记录
2.5.1 生产运行记录：
（1）班记录：每12小时打印一次平均值和累积值。
（2）日记录：每天24：00时打印一天的平均值和累积值。
（3）月记录：每月第一天00：00时打印上月的平均值和累积值。
（4）生产运行曲线打印。
记录打印可设置为定时打印和随时打印，报表汉化。2.5.2 报警记录
发生任何一种报警时，应自动启动打印机打印报警数据，也可以根据需要手动启动打印机打印报警记录。报警记录的内容要求报警开关信号、报警值、日期及时间，报警时间需精确到秒级。
2.5.3 事件记录
操作人员的任何操作均作为事件记录，事件记录的内容包括：事件名称、事件内容、发生的日期和时间。可手动或自动启动打印机打印事件记录。
2.6 显示
（1）菜单画面，列出可显示的全部画面的一个目录，可以在此画面上直接调用所需画面。
（2）總貌画面，显示全部过程变量。（3）在每一组显示画面上，同时显示几个相关检测控制点的信息。
（4）趋势显示画面，每幅趋势显示画面应在同一坐标上，同时显示至少4个变量的变化趋势
（5）动态流程图显示画面，用图形、颜色、数据等组合显示装置的运行状态和变量的实时值。
（6）报警显示画面，有2种可供选择的声响和颜色，报警级别用不同的声响区分，并能通过显示画面确定第一报警原因。
（7）报警极限操作显示画面。
2.7 操作安全
操作输入采用密码或键锁方式，规定各操作站和操作员所管辖的范围，对操作员、工程师、维修人员、领导所处理的数据范围加以限制。
3 结束语
通过现场调试，油库自动控制系统运行正常，提高油库运行效率。自控系统保障了油库安全、可靠运行，提高了原油交接的计量精度，减轻了工人的劳动强度，有非常好的经济效益和社会效益。动态显示和实时控制，为精细化管理提供了有力的保障和基础，同时建立了油库自动化集中控制模式，为其它油库的自动化管理奠定了理论和实践经验。
参考文献
[1] 杜鹃.测量仪表与自动化[M].东营：石油大学出版社，2003