基于CS3000的油库收发油控制系统

       作者：孙文飞
摘　要：成品油库是输油与成品油销售供应的枢纽。油库收发油系统的自动化程度反映了油库的现代化水平。本文基于横河CS3000系统进行油库自动化收发油系统设计。该系统采用集散控制模式，由DCS控制端统一控制管理，实现了油库收发油作业的完整监控工作。
　　关键词：成品油库　集散控制　组态软件　人机界面
　　某中心油库由卸油区、油罐区、油品发放区组成。油库于2012年初建成投入使用，是以柴油、汽油为主的油库，其任务是储存、发放各类规格的柴油、汽油。油库总容量达柴油7万立方、汽油4万立方，可实现销售收入4亿多元。
　　随着电子技术的发展，DCS以其强大的数据处理能力和简单的组态实施功能正在逐步替代PLC系统，并且DCS系统已经完全具备了计算机控制系统的功能，在现代化工业控制中应用非常广泛DCS还具有抗干扰能力强、可靠性强、编程简单快捷、网络功能强大、易扩展等显著特点[1]。它可以与工业控制计算机组成功能完备的控制系统。
　　本文主要介绍DCS在油库收发油系统中的应用。
　　一、控制系统的硬件组成及选型
　　本系统采用戴尔M1000E 8 X M610 E5620工控机+横河CS3000组态软件，其控制系统的组成示意图如图1所示。
　　CS3000是日本横河电机株式会社继CENTUM CS后开发的新一代产品，它继承了CENTUM CS功能性、灵活性、可靠性强的特点。是一种通过V net/ VL net 将诸如人机界面站、现场控制站连接在一起的实时控制系统。依靠在人机界面站和站场控制站运行相应的软件，现操作监视和控制功能[3]。CS3000是适用于大中型过程控制的综合控制系统[3]。
　　二、控制系统的软件设计
　　1.油库卸油系统的软件设计
　　油库卸油系统由一套火车卸车设施、11个储油罐、输油泵、进油管线和进油管线的各种自动和手动进油阀门、流量计、液位计、过压保护仪表、安全减压阀等主要部件组成[5]。过压保护在储油罐中分别安装有4位指示（HH：高高，H：高，L：低，LL：低低）且具有报警功能的液位计，油泵装有过载保护接点。卸油系统的控制必须保证在自动和手动控制条件下，对来自于列车油罐的油品快速、安全、可靠的卸入未满的储油罐。其软件结构框图如图2所示。
　　2.油库发油系统的软件设计
　　油库发油系统共有13路发配油的出口，在每个出口都安装有流量计、可控电磁阀。系统由11个储油罐、出油管线、出油控制阀门、终端控制阀门组成。出油管线的布置可保证任意油品匹配的油罐中的油品自动的发给任意加油终端，发油系统和计量系统相结合，在DCS的控制下，可以完成发油自动计量任务。在自动或手动条件下，发油系统要完成将储油罐的油安全、快速、可靠、准确定量地发配给用油车辆的任务。其软件结构图如图3所示。
　　3.组态界面的设计
　　目前，市场上的组态软件种类较多，但是考虑到油库控制简单、编程容易、但是可扩展性要求较高、图形功能强、联网要求高，所以选用横河CS3000软件作为控制软件开发平台。
　　CS3000是运行于Microsoft Windows XP的英文操作平台的人机界面软件，包括开发系统和运行系统两部分。其采用多线程、COM+等新技术，纯英文界面，编程风格简单、实时性好，且与其他应用程序交接方便、易调试，可以与智能仪表通过RS-485方便连接、通讯。支持数百种流行外部设备，并实现了实时多任务功能，运行稳定、可靠。
　　运用CS3000对收发油控制系统进行组态设计，所开发的总体结构图如图4所示。
　　3.1主监控界面设计
　　该画面对整个发油控制系统进行了组态，通过该画面可以比较直观地看到这个控制系统的组成及发油系统的动态运行过程。如图5所示，当系统运行时，管路中的油品动态地模拟现场实际油品的流动，油泵、电磁阀指示灯显示实际设备的运行状态，流量计显示现场当前的流量值，温度变送器显示温度。当系统有报警产生时，相应的报警指示灯以红色闪烁。同事，报警窗口自动弹出，操作员可以执行相应的操作。为了方便习惯于Windows操作的用户使用，左上部分设计了快捷操作命令按钮，可以快速执行操作。
　　3.2油库资源展示界面设计
　　油库资源展示将罐区中各个罐的参数实时地展示出来。根据油品不同，可以将罐区的油罐分组展示。各个罐的详细信息主要包括液位、压力、温度、密度等，同类油品的累计量可以作为油量储备量列出[2]。所有数据一目了然，并且实时更新。如图6所示。
　　三、结束语
　　目前国内油库的工作流程大多采用半自动化操作方式进行，这样效率较低，并且浪费人力、存在人为误差，管理手段相对落后。将计算机和DCS控制技术应用于油品储运，实现过程自动检测与控制，对提高油库作业效率、提高油库安全系数、增强系统的应急处理能力以及提高油库的自动化管理水平都具有重要的意义。
　　这套收发油系统的使用，为油库的生产调度提供了方便，提高了油品收发和存储业务的效率和准确性，使得油库作业中的各个环节有机结合，在保证安全的前提下，及时有效地完成了各类油品的转输业务。
　　参考文献
　　[1]周荣福，陶文英. 集散控制系统. 北京：北京大学出版社，2010.
　　[2]孙宏军，张涛，王超. 智能仪器仪表. 北京：清华大学出版社，2007.
　　[3]横河电机株式会社. 横河DCS CS3000工程师手册，2001.
　　[4]王树青， 韩建国. 工业自动化专业英语. 北京：化学工业出版社，2009.
　　[5]陈夕松，汪木兰. 过程控制系统. 北京：科学出版社.2005. 

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2019-08-01