张树文《油气储运系统自动化》第三章 油库管理自动化-2013-
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
视监控系统、高/低液位监测系统、电子巡更等）
02:50
12
3.2 系统总体结构设计方案
系统自下向上由现场自动化层、集中控制 层及管理层（包括油库管理层、公司管理/ 调度层）三个层面组成。 系统结构如下
02:50
13
02:50
14
现场自动化层
现场自动化层实现油库生产作业设备现 场单点测控，包括汽车发油控制、油罐自 动计量、管线工艺自动化、库区安全监控 （电视监控、油气报警、智能巡检、门禁 监控）等系统的现场单点测控。
(3)提高计量精度
(4)保证库区运行安全
(5)堵塞管理漏洞
02:50
30
4.2 系统组成结构
02:50
31
4.3 系统主要功能
(1)实时测量储罐状态。
(2)储罐状态实时报警。
(3)实时监测与计量存货数量。
(4)油品计量管理与控制。
(5)生成、预览及打印报表；
02:50
32
4.3 系统主要功能
3.3.4现场测控网络结构
02:50
3.3.5油库SCADA系统的技术指标
3.3.6 油库系统防火墙
19
3.3.1系统逻辑结构
系统逻辑结构分为两个层次。 第一个层次以油库的自动计量、自动付油、安防
监控等自动化系统为基础，实现油库层次的自动
化操作和安全管理。
第二个层次以实时数据库、业务数据库为基础， 通过设备管理、优化调度、二次物流等功能模块， 实现业务层面的生产和管理自动化调度管理系统。
02:50
38
集散式自控发油系统
集散式自控发油系统由一台上位管理微机（上位机）和若干台隔爆型下位付油控制仪 39 02:50（下位机）和流量计、电液阀、静电溢油保护器、温度变送器等一次仪表组成。
02:50
22
3.3.3系统的网络结构
02:50
23
3.3.4 现场测控网络结构
测控网络结构 现场自动化系统可以简单概括为“大系统，多功能” 系统间的相互联系纷繁复杂，为保证油库各系统稳定、可靠运行，拟 在油库测控现场采用现场总线网组建自动化测控网络： 系统采用西门子S7-400PLC做双机冗余主站，以Profibus-DB为总线 协议。 在各分站中，依据不同系统采用不同现场总线设备，管线工艺设备电 动阀门，传感器，管道泵的控制采用AS-i总线设备为分站，汽车定量 装车、油罐自动计量、安全监控（视频监控系统采用视频总线）等系 统采用ProfibusDB总线设备为分站，各分站通过ProfibusDB环网与总 站实现数据通讯，管理终端则通过工业以太网Ethernet与总线系统的 主站实现数据交换
02:50
10
3 油库自动化系统总体方案
3.1 系统总体方案设计原则 3.2 系统总体结构设计方案 3.3 油库自动化系统总体结构
02:50
11
3.1 系统总体方案设计原则
整个系统由四个控制子系统构成。
阀门自动控制及安全联锁系统
储罐混合法自动计量系统
微机自动发油系统
安全监控系统（包括：可燃气检测系统、油库电
02:50
17
与其它系统关系
业务管理系统的发油指令 油库自动化系统的发油数据
业务管理系统的进货数据
油库自动化系统的计量库存 设备故障与报警信息 数据查询与报表 基础数据
02:50
18
3.3 油库自动化系统总体结构
3.3.1系统逻辑结构 3.3.2系统物理结构
3.3.3系统的网络结构
（控制网）以外任何数据交互也必须通过数据采集机。
上级公司通过VPN隧道与油库进行通信和数据传输。
各子系统中工作站通过路由器或光纤交换机与一台服务器连接构成库区局域网。该网络的网络软件工作平台采用 WINNT。在网络服务器上安装WINNT服务器版。每工作站上安装 WIN2000作为工作站的工作平台。外网与内网通 过安装在服务器内的防火墙进行数据交换，以保证内网数据库的安全。 该网络在100米范围内用双绞线做网线，100m以上采用光纤通讯建立100M网络。整个油库管理系统软件安装在服 务器上。各个工作站安装相应的计量与控制软件。
24
02:50
02:50
25
系统优点及特点
油库采用现场总线技术系统的优点
1）测控网络系统功能连锁
2）节省硬件数量与投资
3）节省安装费用
4）节省维护开销 5）用户具有高度的系统集成主动权 6）系统准确性和可靠性高
26
02:50
3.3.5 油库系统防火墙
防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件。该计算机 流入流出的所有网络通信均要经过此防火墙。 防火墙是网络之间执行控制策略的系统，它包括硬件和软件。它是不 同网络或网络安全域之间信息的唯一出入口，能根据服务器的安全政 策控制（允许、拒绝、监测）出入网络的信息流，且本身具有较强的 抗攻击能力。 它是提供信息安全服务，实现网络和信息安全的基础设施。在逻辑上， 防火墙是一个分离器，一个限制器，也是一个分析器，有效地监控了 内部网和Internet之间的任何活动，保证了内部网络的安全。
(6)保存和查询历史状态和事件 (ຫໍສະໝຸດ Baidu)保存和查询报警时间 (8)保存和查询输转油事件 (9)参数下载与设置 (10)下载查询储罐容积表
02:50
33
4.4 实现效果及特点
实现效果：
动态反映罐内油品液位、油高、水高、温度
提供油罐群测、单测功能
实现液位非正常状态报警（漏油、超限）
02:50
21
3.3.3系统的网络结构
采用总线型接入，在内网中有数据库服务器，WEB服务器，数据采集服务器和IP21服 务器。 油库采用总线型接入，使用硬件防火墙进行内外网隔离。内网分成两个网段即网段A （办公网络）和网段B（控制网络）。网段B采用数据冗余技术。网段A有若干台办公 PC机组成，网段B有数据采集机，数据库服务器，计量管理机，付油开票机、付油管 理机，可燃气体报警机，电视监控设备等组成。库内网段A（办公网）和上级公司网络 不能直接访问库内网段B（控制网）内的计算机，访问网段B（控制网）内控制机数据 必须通过网段B（控制网）的数据采集机，网段B（控制网）内所有计算机与网段B
油库自动化 -1
主讲：张树文
2013年10月15日
02:50 1
油库自动化？
测量
油库+自动化
温度 压力 流量 液位 成分 泵 锅炉 阀门
控制 管理
设备 安全 经营
02:50
2
油库自动化的主要内容有哪些？
油库来油、外输及库存量计量
油罐区自动化：
油罐液位、温度；超限保护； 流程自动切换； 油罐密闭控制；
36
02:50
5 自动付油系统
提油卡和油库门禁系统相结合，实现凭卡 入库，加强油库安全管理。门禁监控系统 使用汽车定量装车系统的IC卡（配送卡、 提油卡(临时卡)、客户卡)），实现油库管 理“一卡通”
与公司信息系统网络连接，实现数据共享
02:50
37
5 自动付油系统
5.1 系统组成结构
自控发油系统有集散式和集中式两种。
集散式自控发油系统由一台上位管理微机（上位机）和若 干台隔爆型下位付油控制仪（下位机）和流量计、电液阀、 静电溢油保护器、温度变送器等一次仪表组成。系统中上、 下位机之间通过屏蔽通讯线缆连接，通过RS-485协议传 送所有的付油信息，同时上位机可实时监控所有下位机的 付油过程。
计算总质量、总体积、密度、标准密度及标准体积
实时显示监测数据
根据用户需求打印报表
34
02:50
系统特点：
(1)采用现场总线型全数字化系统。
(2)系统采用分布式测控方式。
(3)系统所有的传感器、现场处理器均采用 防雷击保护措施， (4)系统可每天24小时，365天开机运行。
(5)仪表测量精度高，液位测量精度。
装卸区自动化 消防系统自动化 油库管理信息系统自动化
02:50
3
第1节 油库自动化概述
1、油库工艺流程 2、系统设计概况 3、油库自动化系统总体方案 4、自动计量系统 5、自动付油系统
6、管线工艺自动化/阀门控制系统
7、可燃气体报警系统 8、视频监控系统 9、作业优化调度系统
02:50
20
3.3.2系统物理结构
油库管控系统选择SCADA系统模式，采用分级分布式计 算机控制系统，对工程的工艺过程进行集中管理、分散控 制。 油库SCADA主站计算机系统采用开放式体系结构，有利 于将来系统的升级。中心控制室计算机系统、各子系统通 过网络与主站计算机通讯。 生产网、业务办公网和上级公司数据通信网构成了一个先 进的管理控制和数据采集系统(SCADA)，实现了对整个油 库信息的集中管理及分散控制。
02:50
28
4 自动计量系统
4.1系统目标和作用 4.2 系统组成结构 4.3 系统主要功能 4.4 实现效果及特点 4.5 系统主设备技术参数及特点
29
02:50
4.1系统目标和作用
(1)实现储罐监控与计量的自动化，提高效率； (2)实现储罐监控与计量的实时性
实施作业调度优化系统，以自动化监测系统获得的现场作 业数据为依据，优化库区工艺控制流程。
16
02:50
管理层
油库综合业务管理系统，以数据库、网络技术为基础，依
托油库自动化子系统，面向油库日常作业，提供流程化、 信息化管理手段，为油库领导及上级管理部门提供油库自 动化监控信息，作业调度信息、业务管理信息的综合分析、 查询功能，为油库内部管理提供更准确、有效的决策支持。 通过接口与业务管理系统实现数据共享，为上级管理部门 迅速掌握油库实时信息，加强检查、指导提供技术支持手 段。
02:50
15
集中控制层
实施各子系统的监控管理系统，采集各系统作业设备数据， 监控管理各子系统的信息。 实施自动化监控平台，在监测现场作业设备基础上，跟踪 作业流程、实现作业信息共享，作业流程关联监控，通过
油库网络环境，提供油库自动化统一监控平台，满足油库 集中监控的需求。在网络环境下，获取的测控系统信息支 持远程数据传输，提供远程监测功能。
污水处理 阴极保护 变配电
6
2、 自动化系统设计
2.1
系统设计思想
信息管理体系结构
符合整个石化行业的ERP建设的需要
为逐步形成支持决策层、利润层和生产成本控制 层三层管理体系的信息集成系统提供可能。 为实现集团自动处理有关财务、原料及设备管理、 生产计划、以及整个供应过程中的销售和分销活 动提供了基础。
4
02:50
1、油库工艺流程
油库的作用？ 是纽带 是基地 是终点
接收、储存和发放原油或石油产品
02:50
5
1、油库工艺流程
油库的工艺流程？ 储存区
装卸区
油罐 泵房 管道 铁路 公路 水路 指挥 外销 调度
操作区
辅助生产区 行政管理区
02:50
外输泵房 火车 汽车 加热炉 轮船 消防
7
02:50
2.2 系统设计原则
自动化技术、信息技术 系统开放 管控一体化
系统设计原则
02:50
8
2.2 系统设计原则
开放性标准化原则 可靠性安全性原则
准确性可测试性原则
实用性与先进性相结合原则
02:50
9
2.3 系统设计目标和内容
利用现代控制技术，构建多点自动化测控系统 采用先进、可靠、简单、实用的工控技术 利用现场总线技术，构建油库自动化控制网络 建立集油库库区自动化测控系统于一体的自动化 监控平台 建立完整的油库综合管理系统 现场信息与管理信息结合形成管理控制系统。 实现与相关公司信息系统的无缝连接
02:50
27
防火墙的架构
一套完整的防火墙系统通常是由屏蔽路由器和代理服务器 组成。 屏蔽路由器是一个多端口的IP路由器，它通过对每一个到 来的IP包依据组规则进行检查来判断是否对之进行转发。 屏蔽路由器从包头取得信息，例如协议号、收发报文的IP 地址和端口号、连接标志以至另外一些IP选项，对IP包进 行过滤。代理服务器是防火墙中的一个服务器进程，它能 够代替网络用户完成特定的TCP/TP功能。
(6)液位开关上下限位硬性报警，安全可靠。
35
02:50
4.5 系统主设备技术参数及特点
伺服式液位仪
量程：0—27米（标准型）
测量精度：〈±1mm 油水界面测量精度：±2mm 密度测量精度：±5Kg/m3 温度测量精度：±0.1℃ 测量分辨率：±0.1mm 重复性：±0.1mm 波动积分时间：在0.5~10S间3点可编程 操作压力：0.6MPa 环境温度：-40℃~+70℃
02:50
12
3.2 系统总体结构设计方案
系统自下向上由现场自动化层、集中控制 层及管理层（包括油库管理层、公司管理/ 调度层）三个层面组成。 系统结构如下
02:50
13
02:50
14
现场自动化层
现场自动化层实现油库生产作业设备现 场单点测控，包括汽车发油控制、油罐自 动计量、管线工艺自动化、库区安全监控 （电视监控、油气报警、智能巡检、门禁 监控）等系统的现场单点测控。
(3)提高计量精度
(4)保证库区运行安全
(5)堵塞管理漏洞
02:50
30
4.2 系统组成结构
02:50
31
4.3 系统主要功能
(1)实时测量储罐状态。
(2)储罐状态实时报警。
(3)实时监测与计量存货数量。
(4)油品计量管理与控制。
(5)生成、预览及打印报表；
02:50
32
4.3 系统主要功能
3.3.4现场测控网络结构
02:50
3.3.5油库SCADA系统的技术指标
3.3.6 油库系统防火墙
19
3.3.1系统逻辑结构
系统逻辑结构分为两个层次。 第一个层次以油库的自动计量、自动付油、安防
监控等自动化系统为基础，实现油库层次的自动
化操作和安全管理。
第二个层次以实时数据库、业务数据库为基础， 通过设备管理、优化调度、二次物流等功能模块， 实现业务层面的生产和管理自动化调度管理系统。
02:50
38
集散式自控发油系统
集散式自控发油系统由一台上位管理微机（上位机）和若干台隔爆型下位付油控制仪 39 02:50（下位机）和流量计、电液阀、静电溢油保护器、温度变送器等一次仪表组成。
02:50
22
3.3.3系统的网络结构
02:50
23
3.3.4 现场测控网络结构
测控网络结构 现场自动化系统可以简单概括为“大系统，多功能” 系统间的相互联系纷繁复杂，为保证油库各系统稳定、可靠运行，拟 在油库测控现场采用现场总线网组建自动化测控网络： 系统采用西门子S7-400PLC做双机冗余主站，以Profibus-DB为总线 协议。 在各分站中，依据不同系统采用不同现场总线设备，管线工艺设备电 动阀门，传感器，管道泵的控制采用AS-i总线设备为分站，汽车定量 装车、油罐自动计量、安全监控（视频监控系统采用视频总线）等系 统采用ProfibusDB总线设备为分站，各分站通过ProfibusDB环网与总 站实现数据通讯，管理终端则通过工业以太网Ethernet与总线系统的 主站实现数据交换
02:50
10
3 油库自动化系统总体方案
3.1 系统总体方案设计原则 3.2 系统总体结构设计方案 3.3 油库自动化系统总体结构
02:50
11
3.1 系统总体方案设计原则
整个系统由四个控制子系统构成。
阀门自动控制及安全联锁系统
储罐混合法自动计量系统
微机自动发油系统
安全监控系统（包括：可燃气检测系统、油库电
02:50
17
与其它系统关系
业务管理系统的发油指令 油库自动化系统的发油数据
业务管理系统的进货数据
油库自动化系统的计量库存 设备故障与报警信息 数据查询与报表 基础数据
02:50
18
3.3 油库自动化系统总体结构
3.3.1系统逻辑结构 3.3.2系统物理结构
3.3.3系统的网络结构
（控制网）以外任何数据交互也必须通过数据采集机。
上级公司通过VPN隧道与油库进行通信和数据传输。
各子系统中工作站通过路由器或光纤交换机与一台服务器连接构成库区局域网。该网络的网络软件工作平台采用 WINNT。在网络服务器上安装WINNT服务器版。每工作站上安装 WIN2000作为工作站的工作平台。外网与内网通 过安装在服务器内的防火墙进行数据交换，以保证内网数据库的安全。 该网络在100米范围内用双绞线做网线，100m以上采用光纤通讯建立100M网络。整个油库管理系统软件安装在服 务器上。各个工作站安装相应的计量与控制软件。
24
02:50
02:50
25
系统优点及特点
油库采用现场总线技术系统的优点
1）测控网络系统功能连锁
2）节省硬件数量与投资
3）节省安装费用
4）节省维护开销 5）用户具有高度的系统集成主动权 6）系统准确性和可靠性高
26
02:50
3.3.5 油库系统防火墙
防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件。该计算机 流入流出的所有网络通信均要经过此防火墙。 防火墙是网络之间执行控制策略的系统，它包括硬件和软件。它是不 同网络或网络安全域之间信息的唯一出入口，能根据服务器的安全政 策控制（允许、拒绝、监测）出入网络的信息流，且本身具有较强的 抗攻击能力。 它是提供信息安全服务，实现网络和信息安全的基础设施。在逻辑上， 防火墙是一个分离器，一个限制器，也是一个分析器，有效地监控了 内部网和Internet之间的任何活动，保证了内部网络的安全。
(6)保存和查询历史状态和事件 (ຫໍສະໝຸດ Baidu)保存和查询报警时间 (8)保存和查询输转油事件 (9)参数下载与设置 (10)下载查询储罐容积表
02:50
33
4.4 实现效果及特点
实现效果：
动态反映罐内油品液位、油高、水高、温度
提供油罐群测、单测功能
实现液位非正常状态报警（漏油、超限）
02:50
21
3.3.3系统的网络结构
采用总线型接入，在内网中有数据库服务器，WEB服务器，数据采集服务器和IP21服 务器。 油库采用总线型接入，使用硬件防火墙进行内外网隔离。内网分成两个网段即网段A （办公网络）和网段B（控制网络）。网段B采用数据冗余技术。网段A有若干台办公 PC机组成，网段B有数据采集机，数据库服务器，计量管理机，付油开票机、付油管 理机，可燃气体报警机，电视监控设备等组成。库内网段A（办公网）和上级公司网络 不能直接访问库内网段B（控制网）内的计算机，访问网段B（控制网）内控制机数据 必须通过网段B（控制网）的数据采集机，网段B（控制网）内所有计算机与网段B
油库自动化 -1
主讲：张树文
2013年10月15日
02:50 1
油库自动化？
测量
油库+自动化
温度 压力 流量 液位 成分 泵 锅炉 阀门
控制 管理
设备 安全 经营
02:50
2
油库自动化的主要内容有哪些？
油库来油、外输及库存量计量
油罐区自动化：
油罐液位、温度；超限保护； 流程自动切换； 油罐密闭控制；
36
02:50
5 自动付油系统
提油卡和油库门禁系统相结合，实现凭卡 入库，加强油库安全管理。门禁监控系统 使用汽车定量装车系统的IC卡（配送卡、 提油卡(临时卡)、客户卡)），实现油库管 理“一卡通”
与公司信息系统网络连接，实现数据共享
02:50
37
5 自动付油系统
5.1 系统组成结构
自控发油系统有集散式和集中式两种。
集散式自控发油系统由一台上位管理微机（上位机）和若 干台隔爆型下位付油控制仪（下位机）和流量计、电液阀、 静电溢油保护器、温度变送器等一次仪表组成。系统中上、 下位机之间通过屏蔽通讯线缆连接，通过RS-485协议传 送所有的付油信息，同时上位机可实时监控所有下位机的 付油过程。
计算总质量、总体积、密度、标准密度及标准体积
实时显示监测数据
根据用户需求打印报表
34
02:50
系统特点：
(1)采用现场总线型全数字化系统。
(2)系统采用分布式测控方式。
(3)系统所有的传感器、现场处理器均采用 防雷击保护措施， (4)系统可每天24小时，365天开机运行。
(5)仪表测量精度高，液位测量精度。
装卸区自动化 消防系统自动化 油库管理信息系统自动化
02:50
3
第1节 油库自动化概述
1、油库工艺流程 2、系统设计概况 3、油库自动化系统总体方案 4、自动计量系统 5、自动付油系统
6、管线工艺自动化/阀门控制系统
7、可燃气体报警系统 8、视频监控系统 9、作业优化调度系统
02:50
20
3.3.2系统物理结构
油库管控系统选择SCADA系统模式，采用分级分布式计 算机控制系统，对工程的工艺过程进行集中管理、分散控 制。 油库SCADA主站计算机系统采用开放式体系结构，有利 于将来系统的升级。中心控制室计算机系统、各子系统通 过网络与主站计算机通讯。 生产网、业务办公网和上级公司数据通信网构成了一个先 进的管理控制和数据采集系统(SCADA)，实现了对整个油 库信息的集中管理及分散控制。
02:50
28
4 自动计量系统
4.1系统目标和作用 4.2 系统组成结构 4.3 系统主要功能 4.4 实现效果及特点 4.5 系统主设备技术参数及特点
29
02:50
4.1系统目标和作用
(1)实现储罐监控与计量的自动化，提高效率； (2)实现储罐监控与计量的实时性
实施作业调度优化系统，以自动化监测系统获得的现场作 业数据为依据，优化库区工艺控制流程。
16
02:50
管理层
油库综合业务管理系统，以数据库、网络技术为基础，依
托油库自动化子系统，面向油库日常作业，提供流程化、 信息化管理手段，为油库领导及上级管理部门提供油库自 动化监控信息，作业调度信息、业务管理信息的综合分析、 查询功能，为油库内部管理提供更准确、有效的决策支持。 通过接口与业务管理系统实现数据共享，为上级管理部门 迅速掌握油库实时信息，加强检查、指导提供技术支持手 段。
02:50
15
集中控制层
实施各子系统的监控管理系统，采集各系统作业设备数据， 监控管理各子系统的信息。 实施自动化监控平台，在监测现场作业设备基础上，跟踪 作业流程、实现作业信息共享，作业流程关联监控，通过
油库网络环境，提供油库自动化统一监控平台，满足油库 集中监控的需求。在网络环境下，获取的测控系统信息支 持远程数据传输，提供远程监测功能。
污水处理 阴极保护 变配电
6
2、 自动化系统设计
2.1
系统设计思想
信息管理体系结构
符合整个石化行业的ERP建设的需要
为逐步形成支持决策层、利润层和生产成本控制 层三层管理体系的信息集成系统提供可能。 为实现集团自动处理有关财务、原料及设备管理、 生产计划、以及整个供应过程中的销售和分销活 动提供了基础。
4
02:50
1、油库工艺流程
油库的作用？ 是纽带 是基地 是终点
接收、储存和发放原油或石油产品
02:50
5
1、油库工艺流程
油库的工艺流程？ 储存区
装卸区
油罐 泵房 管道 铁路 公路 水路 指挥 外销 调度
操作区
辅助生产区 行政管理区
02:50
外输泵房 火车 汽车 加热炉 轮船 消防
7
02:50
2.2 系统设计原则
自动化技术、信息技术 系统开放 管控一体化
系统设计原则
02:50
8
2.2 系统设计原则
开放性标准化原则 可靠性安全性原则
准确性可测试性原则
实用性与先进性相结合原则
02:50
9
2.3 系统设计目标和内容
利用现代控制技术，构建多点自动化测控系统 采用先进、可靠、简单、实用的工控技术 利用现场总线技术，构建油库自动化控制网络 建立集油库库区自动化测控系统于一体的自动化 监控平台 建立完整的油库综合管理系统 现场信息与管理信息结合形成管理控制系统。 实现与相关公司信息系统的无缝连接
02:50
27
防火墙的架构
一套完整的防火墙系统通常是由屏蔽路由器和代理服务器 组成。 屏蔽路由器是一个多端口的IP路由器，它通过对每一个到 来的IP包依据组规则进行检查来判断是否对之进行转发。 屏蔽路由器从包头取得信息，例如协议号、收发报文的IP 地址和端口号、连接标志以至另外一些IP选项，对IP包进 行过滤。代理服务器是防火墙中的一个服务器进程，它能 够代替网络用户完成特定的TCP/TP功能。
(6)液位开关上下限位硬性报警，安全可靠。
35
02:50
4.5 系统主设备技术参数及特点
伺服式液位仪
量程：0—27米（标准型）
测量精度：〈±1mm 油水界面测量精度：±2mm 密度测量精度：±5Kg/m3 温度测量精度：±0.1℃ 测量分辨率：±0.1mm 重复性：±0.1mm 波动积分时间：在0.5~10S间3点可编程 操作压力：0.6MPa 环境温度：-40℃~+70℃