基于LK的化工罐區(qū)儀表系統(tǒng)

孫 峰

 （北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司，100176）

摘  要         目前許多地區(qū)和單位仍然以人工測量罐內(nèi)液位為主，導(dǎo)致整個罐區(qū)的管理工作量非常大，由于人工檢測不及時容易造成罐內(nèi)的液位達(dá)不到要求或者有溢出現(xiàn)象，容易發(fā)生危險，為避免此類問題的發(fā)生，我們通過采用基于和利時公司HOLLiAS LK PLC的自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)全廠的罐區(qū)液位自動化檢測，并可記錄任意罐的溫度、液位、流量等數(shù)據(jù)，實時顯示報警信息，并設(shè)置兩臺互為熱備的操作員站，充分保證數(shù)據(jù)記錄的可靠性。

關(guān)鍵詞       LK PLC；罐區(qū)；儀表；信息化。

PLC

Sun feng

（Beijing Hollysys Automation & Drive Ltd.,Co，100176）

Abstract     At present, many regions and unit still using artificially measuring tank of liquid level primarily,Oilcan workload is very large and artificial detection not timely and easy to cause the tank of liquid level isn’t up to scratch or have overflow phenomenon,easy occurrence dangerous,through Beijing Hollysys company based to HOLLIAS LK PLC automatic control system can realize plant oilcan level of automated testing,record any tank temperature、level 、flow parameters,and real-time display alarming information,and set a number of operators stand realize the comprehensive information management terminal.

Key Words            Lk plc;tankfarm;instrument;informatization

1         引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前的工業(yè)自動化也發(fā)生了很大的變革，傳統(tǒng)的依靠繼電器和電子線路來實現(xiàn)的系統(tǒng)控制已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的控制要求，尤其在石化行業(yè)，無論對控制系統(tǒng)的帶點能力還是數(shù)據(jù)存儲及運算能力、可靠性等指標(biāo)都有了更高的要求。

在石油化工企業(yè)中，為了配合生產(chǎn)流程，要對原材料、半成品、成品等進行運輸和存儲，因此企業(yè)均建有大量的各類存儲罐，罐區(qū)儲罐參數(shù)的精確檢測、工藝流程的有效管理，對于相關(guān)生產(chǎn)裝置的安全和平穩(wěn)運行具有十分重要的意義，前期多數(shù)用戶采用人工檢測的方式管理整個灌區(qū)，導(dǎo)致管理工作量大且易發(fā)生危險，為此本文提出了以和利時LK PLC為下位的控制系統(tǒng)和上位采用HollyView進行組態(tài)的罐區(qū)控制系統(tǒng)設(shè)計思路，通過此系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了控制過程中的穩(wěn)定性、可靠性，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)運營的經(jīng)濟、合理和高效。

2         灌區(qū)系統(tǒng)工藝

此系統(tǒng)主要控制三個灌區(qū)分別是北罐區(qū)、南罐區(qū)、舊罐區(qū)，每個罐區(qū)都對應(yīng)不同的泵和閥門，罐區(qū)內(nèi)裝車都有計量系統(tǒng)，當(dāng)計量流量發(fā)出到達(dá)信號時相對應(yīng)的閥門和泵關(guān)閉，同時當(dāng)每個罐區(qū)內(nèi)液位、溫度出現(xiàn)低報警、低低報警、高報警、高高報警時進行相應(yīng)的連鎖動作。

所有泵、閥門的啟停及狀態(tài)均可在上位上進行操作與顯示，報警信息及趨勢圖也可以根據(jù)時間進行查詢，實時顯示溫度、流量、液位等數(shù)據(jù)，另每個閥門在手動狀態(tài)下均可單獨進行控制，方便操作人員進行檢修。北灌區(qū)的工藝流程圖如圖2-1所示。

 

 

3         系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)主要以北京和利時公司LK系列PLC為核心、執(zhí)行機構(gòu)、聲控報警、儀表系統(tǒng)等組成，主要控制26個不同儲罐的溫度、液位、流量等，還包括13臺泵及9臺開關(guān)閥的控制，所有儲罐均設(shè)置液位高低限報警、溫度報警、流量控制。在中央控制室設(shè)置操作員站和工程師站，并聯(lián)網(wǎng)至總控室，方便人員對整廠的系統(tǒng)監(jiān)控與管理，硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。

3-1  硬件結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)分為操作員站、工程師站通過以太網(wǎng)連接，操作員站配置與工程師站相同，只是部分功能受限，上位畫面中模擬現(xiàn)場的立體化動態(tài)工藝流程圖畫面顯示，并顯示溫度、流量、控制元件狀態(tài)等，液位采用比例棒圖及字符數(shù)據(jù)并輔以直觀的油罐立體圖的形式顯示儲罐實際液位，閥門及泵的控制也是根據(jù)實際進行操作并有相互連鎖關(guān)系。每個罐的信息每10毫秒內(nèi)采樣一次，并實時顯示各種信息，在系統(tǒng)中分別設(shè)置各種報警，使工作人員方便快捷的查詢各種信息

狀態(tài)報警是顯示罐內(nèi)液位超限位的狀態(tài)，如罐號設(shè)定的上/下限值及液位實時值，例如：當(dāng)液位低于下限一定值時表示油罐已空，高于一定值時油罐已滿，并根據(jù)需求設(shè)定遠(yuǎn)端報警，趨勢圖可實時顯示溫度及液位的趨勢狀態(tài)，報警信息如圖3-2所示。

3-2  報警信息示意圖

 

以26個罐所采集及控制信號為例，PLC硬件配置清單如下：

表      3-1PLC硬件清單

 

4         應(yīng)用特點

基于LK系列PLC的罐區(qū)儀表系統(tǒng)具有如下特點：

ì        穩(wěn)定性、可靠性

系統(tǒng)采用和利時公司LK系列PLC，LK系列PLC主要針對中大型或?qū)�可靠性要求高的控制系統(tǒng)，產(chǎn)品設(shè)計借鑒了和利時公司DCS產(chǎn)品的成功經(jīng)驗，在惡劣的工作環(huán)境下仍然可以保證長時間可靠的工作，LK系列PLC還通過了UL和CE兩大國際認(rèn)證。

ì        運算速度

LK系列PLC運算速度高達(dá)0.013 us，邏輯控制容量大，支持SD卡程序下裝，支持LD、ST等多種語言混合編程， LK編程軟件中帶有增量PID功能塊，通過配置參數(shù)就可以很方便的實現(xiàn)PID運算功能。

ì        數(shù)據(jù)采集

實時、高精度、模擬信號采集經(jīng)過PLC轉(zhuǎn)換再通過以太網(wǎng)傳送至上位機，采樣周期只有10ms

ì        輸出控制

專線油閥門開關(guān)，控制調(diào)節(jié)閥的開度、電機的啟停及各種狀態(tài)信息

ì        數(shù)據(jù)處理及計算能力

模擬輸入信號通過A/D轉(zhuǎn)換，在PLC進行處理，超限檢查，最大最小值的計算，流量及累計流量等信息的統(tǒng)計功能

ì        畫面顯示功能

畫面顯示廠區(qū)總貌，各個單元的流程，閥門及泵的運行狀態(tài)，各種采信號的趨勢圖、棒圖、常用的數(shù)據(jù)表格等，工程師站和操作員站畫面相同，只是部分功能操作員站受限，顯示內(nèi)容包括開關(guān)狀態(tài)、泵的運行停止及故障狀態(tài)、動態(tài)顯示各測量值。

ì        歷史數(shù)據(jù)查詢、報表功能

通過上位機可以方便的查詢、統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)，保存歷史數(shù)據(jù)，并可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測相關(guān)量的趨勢曲線，根據(jù)用戶的需要可以提供報表功能，根據(jù)年月日的操作情況做成報表的形式，提供有效的技術(shù)參數(shù)。

ì        多級管理系統(tǒng)

根據(jù)需求可以分級進行管理，操作員站、工程師站、總控室等均可通過以太網(wǎng)進行連接，詳細(xì)的操作記錄均可進行記錄，使管理更加科學(xué)有效。

5         結(jié)束語

化工罐區(qū)儀表控制系統(tǒng)在環(huán)境治理、科學(xué)管理上有著深遠(yuǎn)的意義，此類系統(tǒng)也將成為控制領(lǐng)域新的方向。本系統(tǒng)已經(jīng)投入實際運行，且性能穩(wěn)定可靠，較好地滿足了控制過程中的控制與管理相結(jié)合的要求。其系統(tǒng)的安全可靠性和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性方面獨到的優(yōu)越性、友好性以及其自動化程度都達(dá)到了先進水平。技術(shù)指標(biāo)也達(dá)到了設(shè)計要求，LK系列PLC以其高可靠性、易用性很好的完成了此系統(tǒng)的控制任務(wù)。

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