装车控制系统应用实例

摘 要：文章以美克化工罐区装车为例，介绍以DCS控制系统与定量装车控制系统相结合的方式，实现罐区化工物料的装车自动控制和装车管理。该控制方式可以提高装车的精度，减轻劳动强度，提升管理水平和效益。

关键词：定量装车控制系统；批控仪；DCS控制系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.103

1 引言

随着化工企业的自动化水平越来越高，一体化化工装置规模越来越大，企业生产管理对装车控制的要求也越来越高。为满足现代化企业的需求，美克化工三期成品罐区装车采用DCS控制系统与定量装车控制系统相结合的方式，并配以高精度质量流量计，安全溢油静电保护装置等现场仪表，很好地实现了生产部门的要求。该控制方式具有安全可靠、精确计量、可扩展性好等特点。

2 自动装车系统的组成

美克三期成品罐区共有2台甲醇储罐，2台BDO储罐，1台丁醇储罐，1台废液储罐，1台乙酸甲酯储罐，2台PTHF储罐。在罐区西北侧，布置有4个装车台，4个装车台上共布置有7个装车鹤管，用于甲醇，BDO等储罐物料的装车。本项目中所有装车为汽车装车。

2.1 装车控制系统网络示意图

本项目中DCS控制系统布置在中央控制室，批量控制装车控制系统布置在装车现场操作室。7台批控仪通过串行RS485通讯到现场操作室，通过通讯转换器与DCS通讯。装车控制系统网络示意图见图1。

2.2 DCS控制系统简介

本项目采用浙江中控ECS700 型DCS控制系统。在DCS控制系统内，采用了对等的网络结构，并配置了两层通讯网络：过程控制网和过程信息网。过程控制网直接连接了系统的控制站和操作站节点，是传送过程控制实时信息的通道，完成实时IO信息、控制命令、报警和各种历史数据等的传输和发送，并采用双重化冗余设计，数据传输可靠、实时、高效；过程信息网连接控制系统中所有操作节点，包括工程师站、操作员站等，在操作节点间传输历史数据、报警信息和操作记录等，DCS系统还可实现与工厂管理信息网的连接。

本项目中DCS控制系统主要实现以下功能：

（1）罐区所有仪表信号监控和联锁控制，及卸车泵远程停止功能；

（2）装车流程中的吹扫和加药顺控功能；

（3）装车流量累积信号及批控仪相关控制信号接收与发送；

（4）罐区及装车区域重要数据上传至工厂MIS（管理信息系统）。

2.3 定量装车控制系统简介

定量装车控制系统主要由批量装车控制仪（以下简称批控仪）和现场流量计、控制阀及靜电接地夹、防溢开关、通讯控制器等组成，用于完成对装车作业的控制和管理。该系统是一种以RS485标准工业总线为基础的集散式装车控制系统。

2.3.1 定量装车控制系统层次结构

（1）控制室管理层：主要包括装车操作站，通讯控制器，打印机等；

（2）装车现场控制层：批制仪；

（3）现场仪表层：主要包括流量计，控制阀，防溢开关，静电接地夹等；

2.3.2 批控仪介绍

本项目选用AccuCount-（SS）型批控仪，该批控仪采用高性能32位工业级微控制器作为核心的智能控制部件，保证控制功能的实时性和可靠性，控制精度达0.1%以上。

批控仪可实现单鹤位在线定量装车、温度补偿功能，实时显示装车瞬时流速、流量、总装载量等信息，并实时远传上位机。用户可现场或者远程设定装车过程中的各种参数，具有故障自诊断功能。

批控仪具备两级开启，多级关断功能，有效防止水击现象。

批控仪具有大容量发油业务存储器，可存储200条发油记录，数据可作为备份参考记录。

2.3.3 定量装车控制系统主要功能

（1）参数设置功能：可以根据发货需要通过批控仪设定发货参数。这些数据包括：预置灌装量、流量系数、开阀（泵）延迟时间、流体密度等。

（2）定量发货控制：确定批控仪的工作参数之后，批控仪就会按照设定的程序完成自动发货，当发货量达到设定值时，自动停止发货。

（3）溢出保护功能：当发生溢出冒罐，停止灌装。

（4）掉电保护功能：发货过程中出现意外掉电时可保存发货参数，通电后继续发货。

（5）数据采集功能：批控仪可采集流量计脉冲信号用于流量换算，可接入防溢开关信号用于联锁，以及与DCS系统的通讯信号和急停信号。

（6）阀门和泵的顺序控制功能：在灌装时按预定时间依次打开阀（泵），灌装到定量时再按照预定的时间和顺序依次关阀（泵），完成自动灌装作业，实现开闭阀门控制。

（7）现场急停功能：批控仪上设置有急停按钮，若发货时现场发生紧急情况，操作人员只需按急停按钮即可立即停止发货。紧急情况消除后可继续发货。

（8）远程急停功能：批控仪上设有远程信号输入，若发货时现场发生紧急情况，操作人员只需按远程急停按钮即可立即停止发货，紧急情况消除后即可继续发货。

（9）远程和就地实时监控功能：批控仪配有高亮度液晶显示屏，实时显示发货进程。控制室操作站与批控仪同步实时显示发货进程和相关设备状态。

（10）远程、就地发货模式功能：可通过操作站进行数据下发控制，也可根据需要在现场直接发货。现场每台批控仪为一个完整的计量、控制和显示单元，独立于操作站。

（11）给现场仪表供电功能：为批控仪提供一路220VAC电源后，批控仪可提供电源输出到端子，为现场仪表：如流量计，阀门等提供电源。

（12）通讯联网功能：批控仪具有通讯和联网功能，可通过RS-485形式与操作站和DCS连接。传输流量累积信息给DCS系统，以便DCS系统能够监测到现场的发货情况。

（13）设备自检功能：系统自动检测批控仪工作状态，批控仪发生故障时，系统会自动提示。

3 装车基本介绍

3.1 装车基本业务流程

（1）开票。在装车之前要对业务进行审查。操作人员对合理业务进行登记，登记业务时必须确定客户名称、品名规格、数量等数据对应身份写入IC卡。

（2）装车。在现场批控仪上输入装车量。控制仪自动控制阀门打开、计量装车量；并实时检测现场静电、溢出信号；如遇意外自动停止装车；正常装车量到达后关闭阀门，装车结束。

（3）结算。装车结束后，控制系统通过批控仪自动获得流量计读数，通过在控制室刷卡，提取发货数据进行结算，并打印发货单。

3.2 装车数量的设定

（1）操作站密码设定方式：上位机将车辆身份信息写入IC卡，每次装车前，在控制仪上刷IC卡，每次装车前，在批孔仪上刷IC卡，批孔仪将IC卡身份信息经通讯系统上传至装车操作站，操作站找到对应的提货单核对正确后，将装车数量下发批控仪。

（2）批控仪本地定方式：批控仪在必要的控制权限认定后，操作人员直接在批控仪上输入装车数量。

3.3 装车顺序控制举例

（1）控制面板内输入装车总量和装车流速。

（2）通过批控仪上启动按钮HM H240895启动装车程序，同时将启动装车信号送DCS。

（3）批控仪程序检查确认接地正确，联锁未触发。

（4）DCS程序检查确认手动切断阀G240840处于开位。

（5）DCS程序开氮气吹扫阀HVKH240893、HVKH240892，氮气吹扫15分钟。

（6）程序关氮气切断阀HVKH240892、HVKH240893。

（7）程序开物料切断阀HVKH240891，逐渐开物料调节阀FVK F240891-1至设定流量。

（8）流量计计量至总量前（500 kg），逐渐关小物料调节阀FVKF240891-1，至总量后关闭FVKF240891-1。

（9）30秒鐘后，DCS程序开氮气切断阀HVKH240892，对槽车吹扫3分钟。

（10）DCS程序关氮气切断阀HVKH240892、物料切断阀HVKH240891，装车程序停。

（11）关闭槽车人孔，接氮气软管给槽车充压，确保槽车氮气保压。

批控仪紧急停车按钮HM H240890-2：现场出现巨大险情，需停止作业，DCS联锁停装车马达NP2408，关物料调节阀FVKF240891-1，装车暂停。

批控仪复位按钮HM H240890-1：险情解除，取消紧急停止装车。

4 控制方式的优点

（1）设计有效地结合了DCS系统的高可靠性和良好的扩展性。由于DCS控制系统的可靠性明显高于批控仪，所以本项目将区域紧急停车信号送至DCS，由DCS完成装车区域的紧急停车。由于DCS控制系统的修改程序相比批控仪要方便，所以装车流程中需要吹扫和加药的，将吹扫和加药的顺控设置在DCS中实现，生产中可根据实际情况，调整吹扫时间及加药浓度等参数。同时，DCS系统有更好的信息管理及扩展能力，可以将罐区及装车信息上传至工厂MIS系统及相关生产装置控制系统，很好地实现信息资源共享。

（2）设计很好地利用了批控仪的专业性和灵活性。批控仪将装车顺序控制，静电保护，单台紧急停车，液晶显示，装车指示灯等集为一体，很好地体现了其专业性。且其费用相对较低，可以为每一个流程配置一台批控仪，批控仪程序可以很好地适应对应流程工艺需求。

（3）对中大型规模装车及装车工艺流程复杂的装置优势明显。中大型规模装车项目中，往往有装车工艺复杂的流程，相应辅助设施也较多，且对装车信息管理的要求也会越高。单纯依靠批控仪的功能，实现起来相对困难，运用DCS系统与批控仪相结合的方式，能很好地体现各自优势。

5 结束语

以DCS控制系统与定量装车控制系统相结合的方式来实现装车控制，很好地利用了各自的优点，以弥补单一控制系统的不足。这种控制方式适用于中大型装车控制及装车工艺复杂的项目。在本项目中实现了安全精确的装车控制，且操作简单，显示直观，获得了良好的运用。

参考文献：

[1]陆德民.石油化工自动控制设计手册（第三版）[K].北京：化学工业出版社，2000：1074-1082.

作者简介：邓云鸿（1982-），男，重庆人，本科，学士学位，工程师，主要从事：化工自控工程设计。