鹤管定量装车控制系统的开发和研究.doc

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1、鹤管定量装车控制系统的开发和研究　　[摘要]燃料乙醇是一种可再生的绿色能源，可作为新的燃料替代品，按一定的比例与汽油混合使用，能有效地降低机动车辆有害气体的排放，减少对不可再生资源石油的依赖，保证国家能源安全。提高鹤管定量装车控制系统的自动化程度是提高燃料乙醇储运效率的主要办法，也是提高燃料乙醇生产企业效益的必要手段。　　研究以火车栈桥罐装燃料乙醇为背景开发鹤管定量装车控制监控系统。通过对燃料乙醇装车工艺的分析和研究，确定了监控系统的控制对象和控制目标，设计出满足工艺要求面向用户的监控系统。解决了工业领域的稳定性问题。　　研究给出鹤管定量装车控制监控系统的总体设计方

2、案和系统硬件组态，通信配置方案及程序的开发方案。说明了基于WINCCflexible组态软件的上位机监控程序的开发过程。友好的人机界面使得监控系统的操作更加方便、简捷。应用西门子S7-300系列型号的PLC为下位机，通过STEP7软件进行开发和编程，实现了现场信号的采集、处理及逻辑控制功能。　　[关键词]鹤管定量装车；可编程控制器；组态软件；监控系统　　doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2017.13.031　　[中图分类号]TP311[文献标识码]A[文章编号]1673-019413-0075-05　　1前言　　1.1鹤管定量装车控制系统的

3、现状　　燃料乙醇作为一种绿色可再生能源，是燃烧清洁的高辛烷值燃料。燃料乙醇经变性后与汽油按一定比例混合可制成车用燃料乙醇汽油。随着国内燃料乙醇产量的逐年增长，燃料乙醇的存储和运输就显得尤为重要。由于燃料乙醇运输量较大，因此多采用铁路槽罐车运输方式。国内铁路大鹤管定量装车控制系统普遍是人工付油，手工检尺，根据公式换算得到燃料乙醇的质量。由于人工测量操作带来的误差无法避免，致使灌装量不稳定。因此发展和完善铁路鹤管装车设备具有十分重要的意义。　　1.2燃料乙醇鹤管定量装车存在的主要问题　　国内燃料乙醇装车系统大多有以下几个方面存在一定的不足：　　自动化水平不高。　　可靠性

4、及安全性设计不理想。　　自动化管理水平低。　　1.3研究的目的　　本文研究的目的，是为了克服人工操作、管理带来的弊端，减少环境污染，提高储运中心的管理作业效率和燃料乙醇生产企业的整体效益，适应经济发展的需求，实现燃料乙醇运输和管理的自动化、标准化、程序化。　　1.4研究的意义　　本文研究的意义是：我国较大规模的燃料乙醇生产设备也是近十年内才开始兴建，因此开发适合我国国情的燃料乙醇鹤管定量装车控制系统就变得非常有意义。自动化高效的装车，精准的测量都将带来经济效益的提高，会推动燃料乙醇储运和运输的自动化水平的发展，进而推动燃料乙醇生产行业的发展。　　1.5本文研究的主要

5、内容　　在了解燃料乙醇鹤管定量装车控制系统工艺的基础上确定控制方案。　　通过对鹤管定量装车控制系统工艺过程的分析，对其所需设备进行选择。　　设计并实现上位机监控软件WINCCflexible中过程信息的集中显示和处理。　　通过下位机软件西门子STEP7开发PLC程序，实现自动化控制功能。　　2�Q管定量装车工艺　　铁路大鹤管定量装车过程中，主要由管线、泵、储罐三部分构成。燃料乙醇由装车总管再由储罐输送到大鹤管。燃料乙醇火车槽罐车先由被安装在铁轨下的电动小爬车带动进行和大鹤管的粗对位，再由对位系统将大鹤管进行精准对位，然后操作控制机构，下降大鹤管到槽罐车内，打开管路阀

6、门，燃料乙醇经大鹤管注入火车槽罐车内，当槽罐车装满时，关闭管路阀门。操作控制机构将鹤管收起，然后将火车槽罐车口盖好，启动电动小爬车，进行下一节槽罐车的装车。装车操作分为手动方式和自动方式。　　3系统设计方案　　3.1系统构成　　一个较成熟的系统应具备以下特点：第一，必须具有适用于工业现场的硬件结构，能与监控机组成高可靠性的系统；第二，系统不论处于何种运行状态时，都应能保存数据；第三，系统应具有符合生产实际状况和实用的诊断功能。基于以上考虑，结合燃料乙醇鹤管定量装车过程的工艺特点和技术要求，系统采用现场总线技术，实现PLC和工控机触屏及现场设备的集中管理和分散控制。系

7、统的基本组成如图1所示。　　3.2过程监控系统配置　　燃料乙醇鹤管定量装车过程控制系统实现的主要功能：采集现场信号和过程信号，并进行显示和完成系统设置，实现过程的监视和控制。过程控制计算机采用SIEMENS触屏为操作站，为解决现场电磁干扰和满足数据交换，采用PROFIBUS-DP现场总线和西门子S7-300进行通信，能有效地将现场控制设备与上位组态软件构成一个完整可靠的系统。　　3.3设备控制级系统设计　　设备控制级主要由PLC、传感器、变送器和执行器等组成，其功能主要是对燃料乙醇鹤管定量装车系统进行定量控制，对过程参数和状态进行采集和处理，实时过程控制和报警，