批量控制器在液化石油气定量装车中的应用.pdf

第 4 8 卷第 3期 2 0 1 2 年 6 月 石油化工自动化 AUT M ATI ON I N P ETRO- CHEM I CAL I NDUS TRY Vo 1 ． 4 8，No ． 3 J u n e ，2 0 1 2 批量控制器在液化石油 气定量装车中的应用 王笑 中石化第十建设公司， 山东 淄博 2 5 5 4 3 8 摘要 介绍了基于P L C的批量控制器在定量装车系统中的应用， 利用 P L C的可靠和灵活的编程功能成功解决了液化石油气 出厂计量 问题 。批量控制器通过 与消防系统联动 ， 发生火灾 时可紧急关闭装车阀门， 把损失降到最小 ； P L C通过通信 方式采集 质量流量计 的累积流量 、 温度 和密度等参数 ， 确保精确 出厂计量 ； 通过与上位机的通信实现 了订单及动态提货 密码 的下载确认 等功能。 关键词 批量控制器定量装车质量流量计 中图分类号 T P 2 7 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 2 0 3 0 0 5 4 0 3 A p p l i c a t i o n o f B a t c h C o n t r o l l e r i n Q u a n t i t a t i v e L o a d i n g o f L P G W a n g Xi a o S i n o p e c ，Th e Te n t h Co n s t r u c t i o n Co mp a n y ，Zi b o ，2 5 5 4 3 8 ，Ch i n a Ab s t r a c t Ap p l i c a t i o n o f P LC - b a s e d b a t c h c o n t r o l l e r i n q u a n t i t a t i v e l o a d i n g s y s t e m i s i n t r o d u c e d ．Th e p r o b l e m o f d e l i v e r y a mo u n t o f L P G i 8 s u c c e s s f u l l y s o l v e d wi t h r e l i a b l e a n d f l e x i b l e p r o g r a mmi n g f u n c t i o n o f P LC． Th r o u g h l i n k a g e wi t h f i r e - f i g h t i n g s y s t e m ，l o a d i n g v a l v e c a n b e e me r g e n t l y c l o s e d b y t h e b a t c h c o n t r o l l e r t o mi n i mi z e t h e l o s s i n t h e e v e n t o f f i r e ． Th r o u g h c o mmu n i c a t i o n mo d e ， p a r a me t e r s o f ma s s f l o wme t e r ， s u c h a s c u mu l a t i v e f l o w ， t e mp e r a t u r e a n d d e n s i t y ，a r e c o l l e c t e d b y P LC t o e n s u r e a c c u r a t e e x - f a c t o r y me a s u r e me n t ． Th r o u g h c o mmu n i c a t i o n wi t h t h e h o s t c o mp u t e r ，f u n c t i o n s ，s u c h a s d o wn l o a d i n g a n d o r d e r c o n f i r ma t i o n a n d d y n a mi c d e l i v e r y p a s s wo r d，a r e r e a l i z e d ． Ke y wo r d s b a t c h c o n t r o l l e r ；q u a n t i t a t i v e l o a d i n g；ma s s f l o wme t e r 目前液化石油气出厂计量基本上有三种方式 通过地磅计 量， 先称空车“ 皮重” ， 装车后再称 “ 毛 重” ， 最后计算实装总量 ； 通过质量流量计结合批量 控制器计量 ， 批量控制器记录装车前和装车后 的质 量流量计累计量 ， 两者之差即为实装量 ； 质量流量 计与地磅结合计量 ， 质量流量计控制装车， 地磅作 为贸易结算 。 这三种方式都有弊端 ， 目前部分企业也尝试采 用批量控制器和质量流量计结合的计量方式 ， 但是 采用的批量控制器大都有 以下两种情况 批量控 制器采集的质量流量计 的频率信号需要二次计算 ， 采集精度将会受到较大的影响 ， 由于液化石油气属 于带压装车， 当装车快满时 ， 槽车 内压力高于管道 压力容易产生倒流 ， 而倒流时质量流量计仍然输出 频率 ， 导致无法实现精确计量 ； 目前批量控制器大 都采用单片机 ， 其可靠性大大降低 ， 性能远不及基 于 P L C的批量控制器。 笔者通过对出厂计量管理的研究 ， 研发了具有 自主知识产权的定量控制系统 ， 配备高精度质量流 量计 ， 实现质量流量计精度无损失采集 控制 出厂 ， 控制精度达到 5 1 0 _ 。 ， 明显优于传统的液化石油 气出厂计量方式 。本文 以该系统在 中国石化股份 有限公司荆 门分公司成功应用的案例 ， 叙述批量控 制器在定量装车系统中的应用 。 1 系统结构 定量装车系统主要有三层结构 现场控制层 、 在线监控层 、 网络管理层 ， 如图 1 所示。 现场控制层主要 由质量流量计 、 批量控制器 、 稿件收 到日期 2 0 1 1 1 2 2 2 ， 修改稿 收到日期 2 0 1 2 0 2 2 3 。 实用新 型专利 流量计量控制系统 专利号 C N2 8 O O 3 3 5 。 作者简 介王笑 ， 1 9 8 2年 毕业于山东工学 院半 导体物理专业 ， 现任 中石化第十建设公司副总工程师， 信息管理中心主任， 任高级工程 师， 石化行业标准 石油化工仪表工程施工技术规程 的主编。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 王 笑．批量控制器在液化j 油气定量装车中的应用 多段 阀门、 快速切断阀、 防静电溢油控制、 可燃气体 泄漏探测 以及消防联锁控制等构成 。 网络管理层 在线监控层 图 1 系统结构 在线监 控层 主要 由工业控 制计算 机及 工 业 控制以太 网络设备组成 ， 实现订单下载及装 车报 警监控功能 。 网络管理 层主要 由厂 内局域 网， 数据库 服务 器 ， 销售、 财务、 计划 、 审计、 门卫等用户 的网络组 成 ， 实现网络生成销售订单及出厂审批等业务。同 时可以在局域 网内通过设置不 同权限浏览 出厂实 时数据及动态画面 。 2 批量控制器主要功能 2 ． 1 定 量控 制 通过与 消防 系统联 动， 实 现紧 急切断 ； 采 用 P L C作为核心控制部件 ， 可靠性大幅提高； 通过采 集质量流量计通信信号， 使得数据采集无精度损 失 ， 可实现安全 、 可靠 、 精确地定量装车。 2 ． 2回流 处理 对液化石油气、 丙烷等回流自动处理。当装车 快满时， 槽车内部压力可能在瞬间高于管道压力 由 于工艺原因， 相邻鹤位的空车开始装车时， 其初始压 力相对较低， 导致管道泵压瞬间降低， 从而产生倒 流 ， 由于批量控制器采集累计流量 ， 质量流量计的 累计流量在发生倒流时会 自动递减 脉冲输出则不 会 ， 从而保证装车时回流 自动处理 ， 实现精确计量。 2 ． 3 气化处理 装车达到气化量之前采用小流量控制装车， 当 槽车 内压力升高到临界压力时再采用大流量装车 。 槽车 内压力升高到临界压力时， 液化石油气的气化 量一槽车吨位 气相密度／ 液相密度 ≈ 预装量／ 5 0 0 。由于采用多段 阀门， 批量控制器根据预设 的 装车量 自动计算小流量装车量， 达到装车量即气化 量时 ， 阀门自动全开 ， 实现高效装车。快装完时， 为 了实现准确装车， 又进入小流量装车 阶段， 阀门 自 动关闭到小流量状 态， 到达预付 量时 自动关闭 阀 门， 从而避免大流量不易控制而多装 的情况。 2 ． 4 密度异常处理 密度异常时 自动暂停装车。批量控制器实时采 集质量流量计的密度信号， 根据预设 的限值 ， 密度低 于下限可能是由于液化石油气气化而导致的。通常 液化石油气密度为 0 ． 5 ～O ． 6 k g ／ m3 ， 下限通常设定 为O ． 4 k g ／ r n 3 。 此时， 批量控制器 自动输出管阀信号 ， 当压力恢 复正常值 时再 重新 开始未 完成 的装 车 过程 。 2 ． 5 温度异常处理 温度异常时 自动暂停装车。当批量控制器检 测到管道介质温度超过预设限值时， 自动输出暂停 装车信号， 待温度恢复正常后继续装车。 2 ． 6 接地异常处理 接地不良时自动暂停装车。如果在装车开始时 静电接地不良， 或者在装车过程中出现静 电接地故 障， 都会立即暂停装车， 待恢复正常后方能继续装车。 2 ． 7 通 信异 常处理 在开始装车或者装车过程 中， 批量控制器检测 到与质量流量计通信异常或者 中断时， 将不装车或 立即暂停装车， 故障排除后重新启动装车。如果无 法及时排除故障， 则可通过输入高级管理员密码进 行手动控制， 或者结束该次装车。 2 ． 8 管道泄漏检测 批量控制器实时检测质量流量计的瞬时流量， 在 停止付量状态下瞬时流量不为零， 系统判定为管道泄 漏， 批量控制器输出声光报警， 提示操作人员处理。 2 ． 9 订单验证控制 通过 口令验证提货单真实性 ， 避免无单付 量。 提货人员在开了提货单后 ， 计算机系统就已将该笔 订单及其动态生成的密码下载到批量控制器中， 用 批量控制器键盘输入对应的正确提货密码 ， 方能开 始启动装车， 避免了没有提货单 未付钱 时直接打 于 F 阀门装车的现象。 2 ． 1 0 批量数据保存 批量控制器保存将近 1 0 0 0批次的装车记录， 主要包括每批次的开始时间、 质量流量计累计起始 表数 起码 、 结束时间、 质量流量计累计结束表数 止码 、 实装量 、 计划量、 密码等信息 ， 防止 出现网 络通信故障时， 导致批量数据丢失， 并在网络恢复 时 自动上传所有批量数据到上位计算机。 2 ． 1 1 声光报警 所有付量过程或者待机过程发生异常时， 均可 自动进行相应应急处理并发 出声光报警信号， 通知 操作人员。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 石油化工 自动化 第 4 8卷 2 ． 1 2 微机控制付量 可在微机上进行远程装车操作 ， 与上位机通过 标准工业以太网通信 ， 支持国内外众多组态软件 ， 批量控制器可以安装于防爆现场。 3 应 用效 果 考虑到质量流量计一次性投入较大， 在实际应 用中， 用一台质量流量计控制两个鹤位。由于停车 及连接管线需要时问， 为了提高装车效率 ， 当一个鹤 位在装车时， 另一个鹤位可以停车准备装车， 处于等 待状态。在监控画面上可以直观地看到空闲鹤位以 及仪表所处的状态， 所有实时数据均在画面上显示 ， 监控非常方便。在系统中可以查询到多达 5年的批 次数据， 查询的内容包括 批量生成时间、 批量控制 器通道号 、 发货密码 、 发货计划量、 开始时间、 起码 、 结束时间、 止码 、 实装量等， 便于管理人员统计查询。 4 结束语 该 系统在中国石化荆 门分公 司和湖北金澳科 技公司的成功应用 ， 该批量控制器的安全性和可靠 性大幅度提高 ， 贸易纠纷相对 以前大幅减少 ， 出厂 效率大幅提高 ， 企业经济利益和社会效益同时得到 了保障。 参考文献 [1 ] 何杰． 炼油化工企业计量 管理实践 与对策 [ M] ． 北京 中国 科学院出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 2] 肖素琴． 油 品计量 员读 本 [ M] ． 2版． 北 京 中国石 化 出版 社 ， 2 0 1 0 ． [ 3] 北京市崇文 区质量技术 监督局．计 量基本 概念 [ E B ／ L ] ． 2 0 O 9 8 1 9 [ 2 0 1 2 0 2 1 6 ] ． h t t p } { ． b j t s b ． g o v c n ／ i n f o v i e w． a s p Vi e wI D 5 0 3 3 ． [ 4] 莫登耀． 工控软件 P c DX服务器的研究与开发 [ J ] ． 厦 门 大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 5 ， 4 4 S 1 2 8 4 2 8 8 ． [ 5 ] 陆德民， 张振基， 黄步余． 石油化工 自动控制设计手册E M] ． 3版． 北京化学工业出版社 ， 2 0 0 0 5 3 2 ． [ 6] 周兵 ， 缴瑞 山， 佟海军 ， 等． 基 于 P L C， 组 态王设计气 体计 量 检定系统口] ． 微计 算机信息 ， 2 0 0 7 0 4 6 O 一 6 2 ． [ 7 ] 许大庆． 节能减排仪表 自动化大有作为[ J ] ． 自动化仪表， 2 0 0 8， 2 9 0 7 2 32 6 ． [ 8] 刘丹． 自动控制 系统 的设 备集成 技术 [ J ] ． 仪器仪 表标准 化 与计量 ， 2 0 0 8 0 3 5 3 ． [ 9] 廖常初． s 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C应用教程[ M] ． 北京 机械 工业 出 版社 ， 2 0 0 9 ． [ 1 O ] 李 坚．流 量 计 量 控 制 系 统 中 国， 2 0 0 5 2 0 1 0 8 6 2 5 ．6[ P] ． 2 0 0 60 7 -2 6 ． [ 1 1 ] 袁永春． 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w w .x u e t u t u .c o m