定量装车控制系统方案书

定量装车控制系统
方
案
书
济南中自自动化工程有限公司2020年5月26日
目录一．公司简介
二．系统概述
三．系统配置总图
四．系统装车流程图
五．系统配置及功能说明
1．集散式自动付油系统设计目标
2．系统设计原则
3．集散式付油系统构成
4．定量装车系统基本功能
5．系统配置及设备性能
6．控制站及业务站布置及网络功能特性7．装车管理控制系统软件特性
六．操作台控制柜配置图
七．系统硬件清单列表
八．推荐硬件清单
九．工程技术服务内容
十．竣工资料清单
十一．其它说明
十二．业绩介绍
一、公司简介
济南中自自动化工程有限公司是专业从事石油化工行业自动化系统开发的民营企业, 专注于研究、开发、生产和集成按用户需求定制的新型分布式自动化控制系统及系统硬件产品，与浙江大学工业自动化工程研究中心长期科研合作；
长期的行业经验，公司技术人员对石油化工的工艺流程、操作管理流程等具有深刻的了解和认识，开发出多套更具科学性和可操作性的自动化控制系统，包括：集散式定量装船/装车/装桶控制系统、石油化工油库管理系统、油气站管理系统、罐群液位/温度/压力监控系统、管道流量/压力/温度监控系统、锅炉自动化控制系统、冷冻机/冷却塔自动化控制系统、化工生产过程自动化控制系统等，并成功应用于中石油、中石化等多家大型中外石化企业新建或改造项目，为企业安全生产、裁减冗员、提高管理、增效创收提供了完整的自动化解决方案。

二、概述
计算机技术和信息技术突飞猛进的发展，其应用已经渗透到各个领域；在液态石油化工产品储运行业，通过使用基础储运作业的自动控制技术和储运管理作业的信息管理技术，对提高油库作业效率、油库安全系数、应急处理能力以及油库的各项日常管理起到了显着的效果。

中自定量装车控制系统是在总结国内外石油化工液态物料装车控制方面多年经验的基础上设计的。

参照吸收国际先进计算机技术和称重技术，经过十几年的研制、开发改进，生产出技术先进、性能优良、功能
齐全、操作安全可靠的定量装车控制系统。

该系统基于集散式付油系统结构，以XY242型PLC定量控制器为控制核心，功能齐全、技术先进、结构合理、操作方便、运行稳定可靠，能有效地完成装车作业过程中的参数设置、变频恒压控制、数据采集、定量控制、防静电联锁控制、运行监控、报表打印等各项工作。

三、系统配置总图
四、系统装车流程图
五、系统配置及功能说明
1、装车系统构成
火车装车系统主要由现场流量计、XY242A/B定量交付控制器、电磁控制阀、防静电溢油安全连锁装置以及中心控制室上位机管理系统构成。

2、集散式自动付油系统设计目标
XY242型定量交付控制器与流量计连接使用而获得高精度的流
量信号XY242型定量交付控制器与控制阀连接完成油品装车
的准确数量交付；装车全过程溢油静电等连锁保护功能，保
证了交付过程的安全性；系统可实现远程联机油品定量交付和本地脱机油品定量交付；
远程计算机装车监控管理系统与现场多套交付控制器连接实现
集中控制和
管理，交付资料打印和报表统计；
系统实时通过定量交付控制器读取油品交付信息，包括：累计交付数量、
实际交付数量、温度、密度等；
系统可自动判断现场定量交付控制器读入的信息是否与操作室
的监控系统
电脑下载给定量交付控制器的资料相符，不符合时，批控器、控制阀门锁定不能打开；
系统可根据输油泵的实际负荷，为电机提供可变频率的电源，自
动控制输油泵系统的工作，以实现节能、降耗的经济运行；
压力的设定单元为系统提供满足用户需求的流量和压力值，与压力变送器
检测到的管网的实际压力信号即反馈信号进行比较后，输出给变频器转速
控制信号，以控制电机的转速，保证系统安全运行；
变频系统与原动力柜的工频软启动器系统能手动自由切换，一旦变频系统出现某种故障或系统维修期间，可以手动切换到原动力柜的工频软启动，系统能正常保障输油泵的运行工作，满足油库的正常生产；
变频控制柜面板配置软启动器与变频转换开关、运行指示灯、变频运行故
障灯、变频操作显示面板，使变频器的运行参数、电机电流、电机转速一
目了然，方便现场操作人员的操作和对设备运行状态的监控；变频系统设置的6 位密码，可将变频器的运行参数锁定保护，确保变频输油系统不会在人为错误操作下造成输油泵停机，以保证系统连续平稳运行；
系统可同罐区PLC/DCS控制系统连接，并可接收库区油罐的测量液位、温度、平均密度、体积、质量及出油阀开关状态和其它状态信号；系统同PLC系统或ERP系统可相互交换信息，及时接受ERP 系统的指令并将发油交易数据及时发送给PLC系统或ERP系统。

3、系统设计原则
我们提供的集散式自动付油系统是遵循稳定可靠、技术先进、经济实用、安全防爆的原则进行设计；
稳定可靠：根据油库实际情况设计，符合防火、防爆、防雷、防
静电要求。

所选设备具有质量证明或检验报告，符合国家标准、行业标准等；
技术先进：在技术上考虑适度超前，便于扩展和升级，在一定时
期具有先进性，核心设备采用分布式模块化设计，系统升级方便；
经济实用：优化设计，造价合理，性能价格比高，操作简便，接
口标准，维修方便；
安全防爆：符合安全防爆标准和等级要求。

4、系统基本功能及技术性能指标
XY242定量控制器连接质量/体积流量计，采集指定质量/体积流量
计的数据（流速、体积/质量、温度、密度等）；
XY242定量控制器连接电液阀/电磁控制阀，对阀门进行操作和控
制，保证发油过程的稳定性，避免过冲或少发，确保计量准确；
XY242定量控制器内设高液位报警，具备液位到预定安全高度（±
5mm）时计算机报警功能，并实现对控制阀门的联锁控制，防止
超装冒车；
XY242 定量控制器内设静电接地保护报警，静电夹未接通或接触不良（接地电阻大于50欧姆）时现场及操作室报警，并实现对控制阀门的联锁控制，防止火灾爆炸事故；
XY242 定量控制器与上位管理系统实时通讯，上传下载发油信息；上位管理系统实时读取定量交付单元每次实际交付数量以及累计交付数量；
系统与变频控制柜连接，控制油泵自动启动和停止；变频系统运转频率的调节采用PID闭环控制环方式，在紧急停车、报警、暂停状态下，系统对油泵运行进行相应调整，或停止油泵发油，这样既可保障输油系统的安全运行又使整套系统更加操作方便、智能自动化更强；
系统能实现远程联机油品定量交付和本地脱机油品定量交付；
系统可与IC卡或门禁系统连网，实现自助式装车；
系统可与库区PLC/DCS系统或ERP系统可相互交换信息，并将发油交易数据及时发送给库区PLC系统/DCS或ERP系统。

5、技术性能指标：
系统发油精确度（流量计精度0．2级以上）：≤3‰
信号回路输出控制时间：≤100ms
输入回路绝缘强度：1000V
EIARS485网络通信速率：Bitbus1200～19200 Kbps
系统容量：历史数据库容量存储：3个月，最长取决于硬盘。

系统串口通讯节点数量总数64个
报表基于Excel，数量与容量没有限制。

系统负荷率：业务站（HMI）<40%；控制站（ENG）<40%；系统网络<20%
系统平均无故障工作时间（MTBF）：系统MTBF不低于150000h
系统可用率：系统可用率不低于%
可靠的光电隔离，其共模抑制比120db，抗共模电压1500Vp-p；6．系统配置及设备性能
6．1 上位监控系统
上位计算机监控系统是由一台装车控制站(兼作工程师站)和一台业务控制站组成。

计算机能以流程图、操作组的方式实现对过程的监控操作。

保存各种数据的历史数据，以报表的方式实现各种操作以及统计报表、报警的显示、打印。

硬件配置设计
业务控制站：配置一台服务器，开
具单据和装车流程管理。

装车控制站：配置一台服务器，用
于对装车流程的监控以及兼作工
程师站，进行下位PLC控制器的组
态编程。

网络传输采用5类UTP电缆，数据传
输速率为10/100M。

计算机采用P4/ 1GB内存80G硬盘
16X DVD/ROM。

显示器用22”液晶显示器，分辨率:1280x1024，画面刷新时间≤1
秒。

每个显示器配置操作台，方便安装操作。

UPS（2KVA/30MIN）电源供电给监控系统，保证系统连续运行。

打印机配置2台，其中报警\报表打印机（连续宽行132字符）1台，
单据打印机1台。

6．1．1 工作站选型参数
OptiPlex 380MT 是一款高性能的工作站，其稳定性及可靠性，完全满足专业控制需求，同时具有优异的抗辐射、抗干扰、抗震、耐冲击性能。

技术参数:
处理器: 英特尔(R) 酷睿(TM)2 双核处理器E4500
、2 MB 二级缓存、800MHz 前端总线
显示器: 22"宽屏平板液晶显示屏
内存容量: 1GB DDR2 667MHz SDRAM内存
网络接口: RJ-45接口
硬盘: 160GB SATA II Gb/s
光驱: 16X 最大可变速DVD-ROM 光驱
串口: 1个串口
并口: 1个并口
工作环境0℃～60℃，湿度为5%-95%，无凝露
6．1．2 报表打印机
EPSON LQ-1600KIIIH打印速度高达220汉字/秒,英文速度440字符/秒，超强打印头，寿命高达4亿次/针，打印总量高达4,000万行，具备强大的纸
张处理功能，用户可以根据需要，选择后部、前部、底部的连续纸进纸方式或后
部、前部的单页纸进纸方式。

拥有1+4联的超强复写能力，即使在多达5层的票据上打印，最后一联打印效果仍清晰如初，满足多种打印需求。

6．1．3 票据打印机
EPSON LQ-630K打印速度高达150汉字/秒,以超高速打印和高品质输出, 令你的打印效率大大提高,从容面对大负荷工作.EPSON LQ-630K打印速度，可达150汉字/秒，英文速度300字符/秒，超强打印头，寿命高达2亿次/针，打印总量高达1200万行，拥有1+6联的复写能力，即使在多达7层的票据上打印，最后一联打印效果仍清晰如初，满足多种打印需求。

6．1．4 XY485智能通讯服务器
XY485系列多路工业级串口智能通讯服务器是为RS-232/485/422串口到TCP/IP/RS232/RS485网络之间完成数据转换的通讯接口转换器。

提供RS-232/485/422终端串口与TCP/IP网络的数据双向透明传输，提供串口转网络功能，RS-232/485/422串口转网络的解决方案。

可以让串口设备立即联接网络。

它是控制室计算机与现场串口设备的通讯桥梁，不但执行数据采集和交换，而且具有计算机与现场串口设备相互隔离的作用，同时可延长串口设备的通讯距离；广泛应用于石油、化工、轻纺、医药、矿山、冶金、电力等领域数据采集、工业自动化、过程控制等系统。

XY485有一个232口、一个485口、一个网口，4/8/16/32个现场设备接口/232/485/422分别定义为TR0、TRS、TR1~TR4/8/16/32，其中TR0 通讯口为常用计算机通讯接口，该接口可通过XY485线路板上的跳线选择硬件接口为RS232 、RS485 、网络三种通讯方式之一，该接口在接线端子上
分别注明，但不能同时使用；TRS 为备用计算机通讯接口，该接口的作用与TR0 相同，TR0，TRS 可同时连接两台计算机，为用户提供串口冗余，可使XY485 作为从设备，不分主次同时响应两台计算机的通讯，使两台计算机互为备份，互享现场采集资源。

TR1~4/8/16/32为现场串口设备通讯接口，可连接不同的4/8 /16/32组串口通讯设备，串口服务器每个串口设备接口的通讯协议可以不一致。

主要技术参数
供电：DC24V，内置极性保护
最大电流：200mA
工作温度范围：0~50℃
通讯协议：
标准MODBUS协议或用户指定
最大通讯距离：
RS232为20米，RS485为1200米（线路总直流电阻≤300欧姆）
防浪涌保护：TR0，TRS，TR1~TR8具有防浪涌保护
光电隔离：通讯接口隔离电压最大为3000V
6．2 现场仪表系统
现场仪表系统是XY242A定量交付控制器、流量计、电磁控制阀、8套静电溢油报警器等组成。

定量控制器以内置控制程序的方式实现对过程的监控操作。

6．2．1 XY242A型PLC定量交付控制器特性及优势
XY242型PLC定量交付控制器是一种用于石油、化工、食品等行业的可预置的精密批量控制设备。

此控制器适用于脉冲输出流量计、控制阀（包括电磁阀、多段控制阀或调节阀）以及溢油静电保护装置组成的批
量控制系统，利用先进的PLC技术，提供易掌握的灵活的编程方法，组建各类功能——完成物料的精密定量控制；可安装于含可燃气体及爆炸的危险场所。

定量交付控制器用显示器和按键向操作人员提供一宽松的中文界面。

交付数量用大型数字显示出。

操作提示和编程菜单在一个240*128位字符型显示器上显示出。

一组18个按键设定为0~9键，启动，停止，确认，退出，↑，↓，←和→键，用于控制物料交付顺序和编写用户基本参数项。

安全密码保证数据库不被改变。

本控制器采用大型点阵式液晶，采用中文直接显示物质的交付数量，可实现观察每次设定数量的完成情况，可显示出操作执行情况，也可在编程状态时，查看和修改各参数项。

控制单元PLC(可编程逻辑控制器)的优势:
国际标准通讯协议（MODBUS-RTU），方便和PLC/DCS系统连接；
大型专业企业精心的设计和生产，使得硬件功能强大、可靠性非常好；编程方法简单易学，即使不熟悉电脑的工程师也可以使用它的控制系
统；
抗干扰能力极强，适用于任何环境恶劣（强雷电、强干扰、强辐射等）的工业控制场合；
有丰富的扩展模块和联网能力，可以做成大型复杂的工业控制系统；广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、交通运输、环保等工业行业自动控制系统；
技术参数：
防爆等级：dⅡBT4，防护等级：IP65
精确度：±1个脉冲
供电电压：AC220V
单次发油数量：999999
环境温度：-30~+55℃
2路流量脉冲信号输入：Vp-p≥2V，频率≤10KHz，机内供电DC24V
10路继电器输出：可用于控泵、控阀及其它用途，快速响应时间≤10MS 14路开关量输入：可用于阀泵反馈、防溢防静电开关信号
2路模拟信号输入/1路模拟量输出：可用于压力变送器4~20mA电流输入信号/输出至变频器4~20mA电流信号
1路RS485通讯总线：可设置为与PC机通讯
RS485数据通信接口具有防浪涌保护
具备数据掉电保护、来电后能继续原工作点的功能
工作方式：就地或遥控2种方式
密码验证功能：具有8级密码保护，这其中包括操作人员密码、系统管理员密码2大类
具备发油紧急停止功能
各种信号能够通过RS485总线上传至控制室；
可精确控制电磁阀、两阶段阀、电动阀等
具备防溢联锁功能，具备防静电连锁控制功能
流量系数/过冲量设置
自诊断测试
5. 2. 2 溢油静电保护系统特性
适用于油库公路、铁路发油台向油槽车付油时，做静电接地和溢油防护的双重保护，尤其适合用在油库自动化付油系统中，作为系统的前端信号采集和现场报警提示设备。

性能特点：
液位到达声光报警
静电接地不良声光报警
液位探头自检测故障声光报警具
有静电接地不良、液位报警开关和
电平信号输出，可与XY242定量交付
控制器或计算机控制系统直接连用
采用液位开关做传感器，无可动部件，可靠性高，免维护
与传感型静电接地夹配接，可破除油漆，方便操作
利用单片机技术，性能可靠稳定
可采用墙壁安装或立柱安装
防爆等级为ExdiaⅡCT4，可在0区使用
技术参数：电源电压：220VAC±10% 供电系统：现场独立供电
工作电流：<15mA 工作温度：-40～60℃响应时间：<2秒现场报警：声光信号电阻检测：<50Ω输出信号：接点容量，24VDC 或，125VAC
控制输出信号：电力继电器接点5A，30VDC或5A，250VAC
5. 2. 3 SKF788型数字电磁控制阀
SKF788型系列控制阀是通过一个安装在宽敞Y
型、半流线型阀体中的活塞驱动系统进行液压操
纵的阀门，具有良发的开闭功能（快开缓
闭），不产生水锤现象；阀体采用的是Y型、
半流线型设计，过流量比一般球阀高20%，
压损小；全开无阻隔式阀口，无污物缠绕；
采用弹性密封设计，无渗漏；可拆式缸体和
阀座，不需从管路上卸掉就可维修等特点。

广泛用于石油、化工、供水等行业对管道液
体输送系统自动调节控制和远程调节控制。

控制阀采用一个二通常开电磁阀和一个二通常闭电磁阀与700型主阀相结合而成（主阀1、针阀2、二通常开电磁阀3、二通常闭电磁阀4、针阀5，如图所示）根据流量计发出的流量信号，由计算机分别操控两个电磁阀通断，将主阀活塞控制在某一高度，使主阀出口流通面积恒定，从而使主阀出口流量保持一个预设值，无论上游流量或压力如何变化，此预设流量值将保持不变。

同时该阀还可以根据计算机控制程序，远程操作两个电磁阀通断作为控制主阀的开关状态切换或实现主阀的二段或多段开启和关闭。

主阀的开启和关闭速度可通过前后两个针阀分别进行调节。

主要技术参数
公称压力PN（Mpa）:
公称通径DN（mm）: 40～250
温度范围：T（0C）：-40～80
适合介质：成品油、液态化学品、水等
渗漏等级：CLASS VI/A级（无渗漏）
工作压力范围（Mpa）:～
最小开启压力（Mpa）:
电磁阀工作制：100%
电磁阀电源电压：AC 220V 50HZ 功率14W
DC 24V 功率9W
电磁阀防爆等级：ExdIIBT4或Ex(e)IICT5（安全增强型）5. 2. 4 体积式流量计特性
直接检测管道内流体的体积,流量.
测量精度高达2‰,免受介质温度,压力,密度等因素
影响.
极宽的量程,可以只用一台传感器便可测量各种不
同介质和应用于不同的量程范围.
杰出的设计降低了仪表的压力损失.
无可动部件的设计,使设备的维护量接近于零.
多种接液材质满足不同介质的需求
5. 2.3 质量流量计
推荐使用艾默生（罗斯蒙特高准）公司生产；
6．装车控制站及业务站布置及网络功能特点
开票室安装1套业务站（可扩展），含打印机和软件包，用于开票管理；控
制室内安装1套装车控制计算机，用于现场的装车数据管理和罐区液位数据监控。

定量装车系统具有开放性网络结构、又有成熟、有效的高级应用软件包，同时具有灵活的扩展能力，可满足批量装车系统生产、控制、优化管理的需要。

装车控制站系统位于装车控制室，通过MODBUS协议与罐区控制系统进行实时通讯，在装车控制站上显示油罐的测量液位、温度、平均密度、体积、质量及出油阀开关状态和其它状态信号。

业务站与控制站之间通讯协议采用TCP/IP协议，基于以太网的LAN为
100MB；
业务管理软件及装车管理软件系统（客户端）操作系统基于Windows XP 平台，运
行在业务站上，装车管理软件系统（服务器端）操作系统基于Windows XP 系统运
行在装车控制站上。

系统的架构为“开放式”系统架构，发油系统软件装车数据库
管理子系统、装车台位排队系统、罐车装车系统，流量计远程设定软件系统。

发油
系统软件支持与数据库通讯为实时数据交换。

用于发油系统历史数据库Microsoft SQL 2000 Server软件。

报表将用MS Excel/HTML软件生成。

软件结构为模块化和
分离式结构，易于开发和维护。

业务站通过MODBUS协议与地磅通讯，读取并保留地磅有关车辆装车的信息，并将装车信息和称重信息进行比较，完善交付功能。

可扩展性
系统的配置结构允许扩展集成新的节点，可在线增加新的子系统，而不影响系统现有的通讯。

提供软件有20％的扩展余地，用于新的装车点。

系统在使用过程中软件和硬件是分散、开放式和易扩展的系统结构，如果需要增加新的设备和资源，不需要更换中心处理器或重新更新软件和数据库，扩展之后的数据库和扫描负载不会降低响应的速度。

灵活的功能
所有系统的节点功能易于被重新分布，这个功能可用于系统工程师
优化系统的应用结构。

可维护性
所有的设备设计成为在规定的环境下可安全运行十年。

网络规格
自动化系统的通讯将建立在本地局域网上，执行标准协议为IEEE , IEC, CSA标准
冗余STP / UTP控制室内局域网电缆：屏蔽双绞线/非屏蔽双绞线
通讯软件与子系统之间采用可以点对点或主仆式通讯方式。

装车自动系统将能够集成在全罐区的网络系统中可以共用用户界面，历史数据库和报表系统。

系统故障将不会导致其它子系统性能降低和故障，子系统故障将产生诊断信息显示在操作站上，并指明确定位置和故障类型。

7．装车管理控制系统软件（）功能说明
定量装车系统软件包由装车控制系统数据库SQL2000及Visual C++开发环境、装车监控管理软件、装车业务软件组成。

装车控制站功能
装车控制站可使操作员在正常或异常情况下对本站各设备进行控制管理，并可监视所有鹤位的装车状况及罐区液位及阀门状况。

通过操作键盘有以下功能：选择定量交付控制器控制方式(就地/遥控)；确定并下传详细定量信息（包括设定值，磁卡钥匙密码等）；指定装车臂位置；选择报警组；报警确认/复位；打印屏幕；指定/选择趋势记录和报表。

除特别规定由工程师修改的参数外，操作员可对常规参数
进行显示和修改。

控制台管理功能
油槽车控制：对进库车辆进行管理，包含有车号、身份证号、车牌号、容量、产品、卡上的有效期、黑名单卡车等基本信息的维护，在系统数据库里永久存储在系统里。

卡管理：添加、编辑、查找和删除不同卡，这些卡给不同油罐车带下列不同备检查的参数：卡身份证号、卡状态（可用、已调配、待修、报废），特权（官员用）等。

校验卡功能，为油槽车安排在以后来装车。

装车台管理：添加、编辑、删除车台号、鹤管号、定量交付控制器号、产品名称、加锁、解锁、顶装、底装等。

第18 页共32 页产品管理：完成产品名称的增加、修改、删除。

产品参数包括产品标识、产品代号、产品名称、描述、三原色颜色代号等。

油罐管理：添加新油罐、编辑罐数据、删除罐等，罐参数包括：油罐、产品、罐模式（接收、发送或静止）。

油车管理功能
命令登陆：给来终端装车的油罐车就地登记，也用作来装车的油罐车指派装车台。

通过分配装车台，操作员为油罐车通过数据输入终端或读卡登记赋权。

清单列表，以便操作员浏览所有已经通过各种途径登记的油罐车。

参数设定：卡号、油罐车号码、授权装车单号、
日期、密封要求、混合装车台允许、允许插队、车厢号、调整量、产品等。

装车台操作画面：若装车台为可以使用状态，操作员可以指派油罐车到指定装车台进行操作，实现装车目的。

装车台排队状态：该画面提供浏览每个装车台装车排队的状态。

可显示如下信息，如装车台号、油罐车号、授权装车单号、卡号、发卡时间、油罐车进入时间、装车开始时间和油罐车状态等。

报表画面：生成油罐车装车的不同类型的报表。

用户按天、周、月或者用
户定义的其它周期取这些报表。

罐区装车自动化系统提供下列不同的报告：产品装车通知报表、卡授权报表、手动装车报表、按用户要求格式的油罐数据报表、油罐车装车报表、已装油罐车报表、油罐车未装车报表。

油罐车管理显示画面：为用户接口提供装车台位在分配（手动/自动）、卡重新分配、取消油槽车装车、装车中断、打印装车通知单、打印货物提单。

现场设备状态监控图：完成对每套定量交付控制器实时数据的显示，其中包括油品交付数量、累计量、瞬时流量、批量、车牌、客户等参数的显示。

报警汇总画面：包括全部的报警点，并按时间顺序列出最近的五百个报警，包括仪表标号、报警内容、报警开始和恢复正常的日期和时间。

未经确认的报警点则处于闪烁状态。

入库管理：完成车辆入库资料登记，包括客户名称、车辆牌号、空车重。