基于現場(chǎng)總線(xiàn)的油庫監控系統研發(fā)
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油庫作為協(xié)調原油生產(chǎn)和加工、成品油運輸及供應的紐帶，發(fā)揮著(zhù)重要的作用，其業(yè)績(jì)優(yōu)劣、效率高低將直接影響到石油企業(yè)的整體效益。然而在我國，油庫自動(dòng)化水平與石油能源被重視程度相比還有較大距，如：自動(dòng)化設備少，生產(chǎn)管理過(guò)程還依賴(lài)人工監測、作業(yè)，人員龐大，效率不高；自動(dòng)化程度低，設備功能單一，智能化儀表應用不夠，系統間集成困難，數據分散；采用傳統信號傳輸方式，增加了傳統儀、管線(xiàn)的安裝、敷設工程量，同時(shí)加大了現場(chǎng)維護、防爆的難度。
油庫一般位于較空曠的地方，占地面積較大，罐區分散，相距較遠，且遠離主控室，在油庫監控中需對現場(chǎng)層的油泵閥位進(jìn)行控制以有效地控制進(jìn)出油品；對于儲罐溫度以及油霧密度、罐壁壓力等有嚴格的限制，對現場(chǎng)進(jìn)行電視監控，從而可確保工作現場(chǎng)的安全性。由于工作環(huán)境的分散和現場(chǎng)突發(fā)事件后果嚴重的特點(diǎn)，所以不允許太長(cháng)的檢修時(shí)滯存在，這樣就制約了人工的實(shí)時(shí)檢修，也產(chǎn)生了我們需要的“集中管理、分散控制、及時(shí)報修”的控制系統功能要求。在輸轉油料時(shí)主要需對油庫的閥位狀態(tài)和油品流量進(jìn)行檢測，在儲存期間采集油料液位、溫度、密度、壓力等參數，同時(shí)將在罐區所測的一系列物理量參數在控制室的工控機上顯示出來(lái)，輔以信息流暢通的網(wǎng)絡(luò )結構，構成統一的MIS系統，以利于油庫的管理。
面對日益激烈的國際能源市場(chǎng)競爭，在石化企業(yè)安全事故頻發(fā)的背景下，迫切要求油庫提高效率、加快周轉，加強安全管理，提高自動(dòng)化水平，以油庫信息化、自動(dòng)化的技術(shù)手段構建一個(gè)統一的數據采集、處理平臺，最終優(yōu)化石油企業(yè)整體功能，增強其綜合競爭力。
2油庫監控系統工程概況
2.1油庫介紹
油庫是接卸、儲存、供應油品的基地，而原油有易爆、易燃、易揮發(fā)、易聚積靜電等屬性，所以庫
區范圍大，路線(xiàn)遠，從而導致監控站遠離各罐區現場(chǎng)的作業(yè)層，這樣就需要現場(chǎng)的信息能夠及時(shí)有效地傳輸到監控站，便于主站迅速給出指令?？偟膩?lái)講，依照工廠(chǎng)自動(dòng)化系統的架構，整個(gè)油庫可分為3個(gè)不同層次，即底層作業(yè)層、監控層和管理層。作業(yè)層包括現場(chǎng)的監控設備、自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制系統，具體實(shí)施包括計量、收、發(fā)油品的運作過(guò)程，油罐自動(dòng)檢測控制部分、油庫現場(chǎng)視頻安全、油氣報警設備。監控層在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下，收集作業(yè)部分采集的數據和信息，提供系統統一監控平臺，滿(mǎn)足集中管理的要求，為最高部分的管理層系統提供數據，支持日常業(yè)務(wù)管理和決策。油庫管理系統結構如圖1所示。
本文所述油庫共設6×1000m3儲罐，彼此相距數百米，對于每個(gè)罐區，都有自動(dòng)付油系統、罐區儲油計量系統、油氣泄漏監控報警裝置和視頻監控、噴淋降溫設備，現場(chǎng)的儀器儀表較為復雜。
2.2罐區檢測設備及控制對象
如上所述，6個(gè)罐區中的每一個(gè)都具有油罐液位檢測裝置、溫度測量裝置，使用磁致伸縮式液位計測量液位，用熱電阻作為溫度感應探頭；為了避免溫度過(guò)高使油罐內的油品油質(zhì)變劣和保證油霧密度在本質(zhì)安全范圍內，要求溫度被控制在低于35℃，為此，設置自動(dòng)噴淋裝置，同時(shí)配套電機、水池等，這些組成罐區自動(dòng)測量單元；在接卸、輸送油料過(guò)程中，使用流量計精確測量油料的質(zhì)量，質(zhì)量流量計的精度和綜合性能較好，不僅可以測量流量和理論質(zhì)量還可測量油料的密度、壓力等參數。使用數字式電磁閥控制油料收發(fā)，同時(shí)配以防溢油開(kāi)關(guān)實(shí)現定量以減少油氣損耗，為防止輕質(zhì)油由于氣溫變化在輸送過(guò)程中出現氣泡對儀表的測量精度和穩定性產(chǎn)生影響，在流量計前安裝消氣過(guò)濾器以保證測量精度，在現場(chǎng)還配以IC卡讀寫(xiě)器進(jìn)行用戶(hù)自助發(fā)油，這些組成接卸、輸送單元；在安全保護報警方面，應用防雷、防靜電接地開(kāi)關(guān)。設置安全檢測裝置，在罐區、泵房、閥門(mén)間等疑似可燃氣體泄漏點(diǎn)加設可燃油氣報警裝置、高阻漏油檢測裝置，以消除隱患。另外罐區還有數個(gè)不同角度的攝像頭，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監視，多幅視頻圖像可以通過(guò)同軸電纜與切換器、監視器相聯(lián)，這樣主控室可以全面把握各罐區現場(chǎng)圖像動(dòng)態(tài)信息，為采取消防措施作出迅速反應，這些組成安全監控及超限報警單元。以上就是現場(chǎng)的一些檢測系統和執行機構，均選用較為先進(jìn)的產(chǎn)品，并根據安裝的環(huán)境要求具有相應的防護等級。
3油庫監控系統開(kāi)發(fā)方案
3.1現場(chǎng)總線(xiàn)
現場(chǎng)總線(xiàn)是隨數字通信網(wǎng)絡(luò )延伸到工業(yè)過(guò)程現場(chǎng)而興起的工業(yè)控制系統的新型通訊標準，它有如下優(yōu)點(diǎn)：①數字化，用于生產(chǎn)管理的企業(yè)局域網(wǎng)與自動(dòng)控制的現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )緊密銜接，數字信號精度高、抗干擾能力強，整個(gè)系統可靠性高；②全分布式，實(shí)現現場(chǎng)設備智能化，系統分布式控制；③自診斷多功能智能化現場(chǎng)儀表，避免了傳統儀表功能單一的弱點(diǎn)，可將自診斷信息上傳到主控室且獨立工作能力強，提高了整個(gè)系統的可靠性和容錯能力；④減少了布線(xiàn)工程量，設備接人總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )；⑤系統具有開(kāi)放性和互操作性，符合國際標準的不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品可集成使用，降低了控制系統的成本。
3.2應用基于PROFIBUS的西門(mén)子全集成自動(dòng)化技術(shù)構成監控系統
依據現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的特點(diǎn)和適用范圍，結合本工程的實(shí)際狀況和技術(shù)要求，采用PRO—FIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。圖2為監控系統網(wǎng)絡(luò )結構圖。
本系統是由一整套以PLC為核心、開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )為主體架構的計算機監控網(wǎng)絡(luò )構成，具體分為3個(gè)層次：①管控主站層；②庫區PROFIBUS–DP主干網(wǎng)絡(luò )層；③執行器、傳感器層。
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