油库仪表自动化控制系统

油库自动化控制系统

设计报告

姓名：鲁金明

班级：油气1201

学院：能动学院

一,研究背景

目前，我国的油库罐区自动化监控与国外相比，总体水平较低。罐数据还主要依靠人工测量、读取和录入；工艺生产很多还是人工开阀、手动控泵。系统不仅存在监控不及时、人为误差大，还有随意性强、可靠性不高等缺点，因此，很多油库罐区都在进行以摆脱传统监控方式、作业方法，建立便捷、先进、可靠的监控系统为目的的自动化改造。

油库储油罐区是油料保障的重要储存基地,具有分布空间范围广、安全防爆要求高、监控点多、布线复杂,自动化系统的水平和垂直集成难度大的特点。围绕储油罐区自动监测、计量和管理,采用先进测控与管理技术,设计储油罐区监测控制与数据采集系统,改善油罐测量劳动强度大、作业环境差、管理手段落后的现状,已成为目前油库自动化建设的一项重要内容。实时、准确、可靠、经济地采集点多面广的储油罐监控信息,实现大范围的数据共享;基于多参数实时数据,

进行智能分析、处理,进一步提高计量精度;基于监控信息及数据,进行储油罐区油料平衡分析,提高储油罐区安全管理的智能化水平等。

油库罐区自动化监控系统运用现代信息化、自动化技术，方便、快捷地了解现场设备实时运行情况及历史生产信息，为生产调度决策提供可靠的数据依据；同时还能迅速、及时地对现场设备进行有效控制，从而提高作业效率。

二，系统目标

1，实现对储油罐的液位、温度、压力等数据的全方位实时监测；

2，实现罐区泵房油泵运行工况实时监测，并对其中的出口油泵实行点动控制操作以及油料发放实行远程联动控制操作；

3，实现罐区油料收发业务管理的网上作业，并与监控服务器组成罐区油库

综合管理系统局域网；

4，实现筑罐区电视监控系统。

三，系统构成与技术简介

1 系统构成

油库罐区监控自动化系统由采集控制层和监控计量层通过现场总线连接而成，监控计量层通过服务器与以太网相连。

油库罐区监控自动化系统，主要监测和控制的设备为：储油罐、油泵、管道、油阀和油料计量设备。其中对储油罐的监测，采用Siemens公司的cpu15-2DP

进行集中数据采集，然后将采集的储油罐工况数据送PLC和ET200M。cpu15-2DP 可以同时扫描监测所有油罐，进行数据交换和操作，收发操作数据由油料收发工作站通过已有的光缆发送到罐区监测服务器进行数据存储和处理。对于泵房油泵设备以及对于油路管道上的油阀的监测和控制，通过专门配置的变送器或执行机构，以直接I/O的方式相连。

在控制层中，主要以PLC可编程逻辑控制器为中心，负责对泵房设备和管道设备的实时监测控制，同时，cpu15-2DP通过MODBUS通讯接口将安全报警信号传送给PLC，由PLC进行实时报警处理，并为今后安全联锁机制预留接口。此外，在控制层中，配置Siemens公司的cpu15-2DP负责接收ZYG-A101从传送过来的储油罐实时数据，进行计算后，向信息层转发油罐油位、平均温度、标准体积、质量等数据。

系统网络结构如下图所示：

2 系统技术简介

采集控制层主要由现场工艺设备、仪器仪表、可编程逻辑控制器及现场总线组成，实现对油库罐区工艺和资源的测控。油库罐区工艺设备由油罐和管道两部分组成。油罐涉及光导液位计、Ptl00和压力传感器等仪表；管道涉及质量流量

计、温度传感器和压力传感器等仪表，这些仪表共同用来采集现场数据。同时，管道上安装泵、阀等执行机构用于工艺流程控制。采用基于可编程序控制器(PLC)的测控方案，确保系统的高可靠性。PLC可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC选用Siemens CPU315-2DP可编程控制器，通过CPU的DP口连接分布式站点ET200来拓展系统具有两个分布机架。罐上数据接主机架，管道信号接扩展机架。为增强与操作站计算机之间的通信能力，在采集控制层中插有通信处理器CP342-5，监控计量层计算机中插有CP561 1网卡，通过Profibus现场总线将两者连接起来构成网络。

监控计量层由两台监控计量操作站组成，基于iFix组态软件开发。具有工艺流程监控、资源数据监督、数据计算、趋势图查询、系统报警及用户管理等功能。同时，由于采用精确计量算法(精度小于万分之二)进行数据处理，操作站计量精度很高。两台监控计量操作站互为备用，监控油库罐区现场工艺，计量现场数据。

本设计中采用基于PLC的可编程逻辑控制器，当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

一、输入采样阶段

在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O

映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

二、用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

三、输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。

四，设计方案

4.1采集控制层设计方案

采集控制层主要由现场工艺设备、仪器仪表、可编程逻辑控制器及现场总线组成，可以获取各油罐液位、温度、压力，管道的流量、温度、压力等数据，采集泵、阀状态并对其进行有效控制。为满足采集与控制需要，PLC模块配置如下：开关量输入模块，SM321，DI32×24V，6块；开关量输出模块，SM322，DO8×Relay，8块；模拟量输入模块，SM331，AI8×16bit，10块；模拟量输入模块，SM332，AO8×12bit，4块；RS485串行通信模块CP341，1块；高频计数模块FM350-2，1块。液