大型油库罐区多网络自控系统设计及应用.pdf

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1、化工自动化及仪表第38卷大型油库罐区多网络自控系统设计及应用刘基顺田广军陆乐郭华(总装备部工程设计研究总院，北京100028)摘要给出了在大型油库罐区项目中使用多网络监控设备的有效解决方案。提出了整个系统分为管理级、过程级和现场级。从设计思想，网络结构及配置，通讯的设计、实现和系统优点4个方面进行了详细的论述。关键词监控系统PLC现场总线中图分类号TP273文献标识码A文章编号1000-3932(2011)08-0940-04目前，我国的油库罐区自动化监控与国外相比，总体水平较低。罐区数据还主要依靠人工测量、读取和录入；工艺过程很多还是人工开阀、手动控泵。系

2、统不仅存在监控不及时、人为误差大，还有随意性强、可靠性不高等缺点。因此，很多新建的油库罐区都在进行以摆脱传统监控方式、作业方法，建立便捷、先进、可靠的监控系统为目的的自动化设计和实现⋯。近年来随着以PLC为主的现场总线控制技术的发展，特别是采用开放式工业现场总线的网络通讯技术的发展，为油库的自动化监控系统的应用提供了可靠的保证。通过带有现场总线的仪表和控制设备组成的多网络控制系统，将分布式L／O与核心控制器快速、方便地联系起来，完成控制系统信号的底层采集和控制。同时经过处理的数据通过以太网连接不同功能的控制室上位机，实现人机界面(HumanMachineIn

3、terface，HMI)平台系统的互动操作心J。1设计方案简介某大型油库罐区为由西向东依次布置的3个罐组和1个辅助罐组组成，编号分别为34、4。、5’、6’，共18台储罐，设计总库容为新建412km3，其中3。罐组布置4台55km3外浮顶储罐，用于储存燃料油，每个罐设1个高液位报警开关、1个雷达液位计、1套多点温度、6个电动阀和1个可燃气体探头；44罐组布置6台30km3内浮顶储罐，每个罐设1个高液位报警开关、1个磁致伸缩液位计、l套多点温度、4个电动阀和1个可燃气体探头；54罐组布置l台2km3拱顶罐，5台2m3内浮顶罐，用于储存航煤兼汽柴油，每个罐设1个

4、高液位报警开关、1个磁致伸缩液位计、l套多点温度、4个电动阀和1个可燃气体探头。6。辅助罐组布置2台0．1km3切水罐，用于对4。罐组罐底进行航煤清污处理，包括每个罐设1个磁致伸缩液位计、2个电动阀和两个公用的补水泵。根据现场情况，34罐组采用罗斯蒙特雷达液位计，4。、5。及6“罐组采用阿美特克磁致伸缩液位计。同时在库区设置燃料油泵棚和成品油泵棚，用于对库区罐组油品的输送。其中燃料油泵棚共有9个泵，其中3个汽车发油泵和6个轮船发油泵。每个发油泵设1个泵出口压力变送器、启停开关和状态监测。成品油泵棚共有10个泵，其中4个航煤装船泵、6个成品油装船泵。每个发油泵

5、设1个泵出口压力变送器、启停开关和状态监测。同时在每个泵棚区各设置4个可燃气体探头，用于检测油气浓度。罐区控制系统相对独立，采用PLC集中控制，PLC机柜及UPS电源柜设在罐区新建机柜室，现场所有的4—20mA模拟量仪表和开关量阀门、泵、仪表信号通过电缆集中引入PLC机柜；二进制控制输出由机柜内部的PLC从站DO模块控制；所有总线型仪表、变频泵和电机软起动器信号采集和控制由各自组成的总线网络通过PLC进行控制。现场机柜室设辅助操作站，集中监控新建罐区、输油泵棚、阀组区及水处理设施等的过程参数。同时，将有关数据通过以太网送到中控室进行集中监控。2系统网络架构及

6、配置考虑到系统的可靠性、稳定性、开放性以及可收稿日期：20ll-05-29(修改稿)第8期刘摹顺等．大型油库罐区多网络自控系统设计及应用扩展性，整个油库罐区自控系统采用以PLC为主的多网络总线控制。由于PLC软件的运行不依赖于任何控制设备，只要符合通用的通讯归约(包括国际规约和国标)，都可以嵌入系统，既保证了设备的兼容性，也保证了以后的扩容、扩建不受制造厂商的制约。所以，通过各自设备组成的现场总线网络，方便地实现设备状态信息的传递和中央控制室对于设备的控制”1。整个控制系统从功能上分为3个等级：管理级、过程级和现场级。管理级为操作员站和在库区中控室的服务器、

7、操作站，管理级主要负责提供友好的人机交互界面，便于操作人员控制和监视现场设备．记录操作信息和设备参数；过程级主要包括西门子$74)0PLC系统，作为整个控制系统的主控制单元，s74)0主要负责向上对管理级设备传递现场设备参数和对现场的监控信号，向下对现场级设备下达动作命令，协调现场设备动作次序：现场级为相应设备组成的现场总线系统，现场级主要包括Siemens的现场站点ET4)0、变频器、软启动器和相关仪表。现场级的主要任务是根据各自现场总线组成的网络，接收上层的动作命令．按照要求做具体动作．同时采集必要的现场信息，传递给上层作为参考。系统网络配置如图I所示。

8、图1系统网络配置图s7-400中央处理单元采用414