在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)過程中，油品儲(chǔ)運(yùn)是一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)，油品儲(chǔ)運(yùn)是一門綜合性的工程科學(xué)，涉及面廣，不同的企業(yè)和部門要求的知識(shí)面也有所區(qū)別，例如民用油品儲(chǔ)運(yùn)與軍用油品儲(chǔ)運(yùn)、礦場(chǎng)石油儲(chǔ)運(yùn)與煉油廠油品儲(chǔ)運(yùn)，雖然它們的基本理論大體相同，但在設(shè)備和技術(shù)措施上各有特點(diǎn)。同時(shí)，油品儲(chǔ)運(yùn)業(yè)務(wù)非常廣泛，例如液態(tài)介質(zhì)（如原油、成品油、渣油等）的存儲(chǔ)、計(jì)量、核算和管理等工作都是儲(chǔ)運(yùn)業(yè)務(wù)的重要主成部分，事實(shí)證明提高儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化及管理水平對(duì)石油化工企業(yè)用戶減少損耗、降低成本、增加效益具有明顯的作用。

1、儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

　　石油化工企業(yè)的儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)分為鶴管裝卸車控制及銷售管理自動(dòng)化系統(tǒng),罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)(含油品在線調(diào)合)，有的還包括儲(chǔ)運(yùn)污水處理監(jiān)控管理系統(tǒng)。儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)框圖見圖（1）。其中罐區(qū)自動(dòng)化的水平基本代表了儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)總體的自動(dòng)化水平。因?yàn)閲@儲(chǔ)罐乃至整個(gè)罐區(qū)的監(jiān)控與管理，是儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)中最基本的工作內(nèi)容。我們以PLC（可編程序控制器）在罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)中的應(yīng)用為例，簡(jiǎn)要介紹PLC在儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2、PLC在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　PLC主要對(duì)罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)，同時(shí)接受上位機(jī)發(fā)出的指令對(duì)罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制執(zhí)行，罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)種類比較多，包括；開關(guān)量（如電磁閥回訊及各類報(bào)警信號(hào)的輸出等）、標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)（如可燃?xì)怏w報(bào)警器等現(xiàn)場(chǎng)各種變送器）、脈沖信號(hào)（如刮板、渦輪等流量計(jì)）數(shù)字信號(hào)（如質(zhì)量流量計(jì)、液位計(jì)）等。控制輸出信號(hào)有開關(guān)量、模擬量和PID調(diào)節(jié)的模擬量等。

　　PLC主要技術(shù)指標(biāo)：

　　輸入指標(biāo)：所提檢測(cè)精度，均指系統(tǒng)本身，不包括傳感器和變送器。以下相同

　　(1)數(shù)字檢測(cè): 無附加誤差。

　　兼容帶各種通訊協(xié)議的數(shù)字輸出變送器。 如鋼帶液位計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等。

　　(2)模擬量檢測(cè)：精度優(yōu)于±0.1％。

　　4—20mADC、0—20mADC、1—5vDC、0—10VDC輸出的變送器。

　　(3)脈沖量檢測(cè)：無附加誤差。

　　最大計(jì)數(shù)頻率50KHz 輸入電壓 5-24VDC

　　如渦輪、腰輪、齒輪、刮板等流量計(jì)。

　　開關(guān)狀態(tài)檢測(cè):

　　均以開關(guān)量形式讀入，無觸點(diǎn)開關(guān) 容量24V　DC500mA。如閥位及泵開關(guān)狀態(tài)和液位開關(guān)、氣體報(bào)警開關(guān)等。

　　輸出指標(biāo)：

　　(1)控制信號(hào)輸出:

　　無觸點(diǎn)開關(guān)，容量24V　DC500mA。

　　(2)4—20mADC、1—5vDC、0—10VDC模擬量輸出和比率PID調(diào)節(jié)輸出。

　　用PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集一般有兩種方法：

　　一是定時(shí)采集，就是按照采樣時(shí)間，分別采集被控對(duì)象的數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)區(qū)。二是變化采集，即跟蹤被采集量，視其變化情況，若變化值超過使用它的精度，則采集，并同時(shí)記下采集時(shí)間。如果被采集的量變化不大，用變化采集可節(jié)省數(shù)據(jù)區(qū)。

　　在儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)系統(tǒng)中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)的采集采用的是定時(shí)采集，每500ms為一個(gè)采集周期，如圖（2）為其中一路模擬量信號(hào)的定時(shí)采集的梯形圖。這里的T0.1為定時(shí)器，每500ms把30001通道（要采集數(shù)據(jù)的通道）的內(nèi)容存于以40020為指針的數(shù)據(jù)區(qū)中，存后指針加1，指針加1后再判斷指針是否超出數(shù)據(jù)范圍，若超，則把00000再賦給指針，既令其再?gòu)拇鎯?chǔ)區(qū)開始處存數(shù)。

　　對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)儀表輸出的脈沖量，PLC當(dāng)成高速計(jì)數(shù)輸入，用高速計(jì)數(shù)單元采集，利用PLC定時(shí)中斷功能計(jì)算出采集信號(hào)的頻率。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)通過通信傳遞的數(shù)字儀表信號(hào)（如液位計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)的數(shù)字信號(hào)），為了保證系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表之間沒有精度轉(zhuǎn)換誤差，信號(hào)可由通訊口連接到PLC的ASCII模塊（即PLC專用的高級(jí)語(yǔ)言模塊，以串序的方式與現(xiàn)場(chǎng)不同ASCII裝置溝通），這樣數(shù)字信號(hào)就與其它常規(guī)的I/O信號(hào)（DI、DO、AI、AO、FID等）一起，由PLC統(tǒng)一采集和控制了，日后構(gòu)成計(jì)算機(jī)冗余系統(tǒng)就比較容易了。再就是在采集數(shù)據(jù)中避免干擾的問題，對(duì)于采集的脈沖量，一般采取定時(shí)中斷的辦法執(zhí)行采集子程序，主要是避免丟失脈沖。若采集的為模擬量，一般可通過程序進(jìn)行數(shù)字濾波，克服干擾。濾波的方法很多，可以求平均值，也可加權(quán)平均等等。圖（3）為其中一路模擬量信號(hào)采用求平均值法進(jìn)行濾波采集的梯形圖，程序中通過5個(gè)周期連續(xù)采集5次數(shù)據(jù)，存于40021至40025單元中，然后對(duì)5個(gè)數(shù)據(jù)求和并作平均，并以其值作為采集數(shù)即為濾波后的值，存于40060單元（余數(shù)在40062單元）。

　　對(duì)罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行可靠的控制執(zhí)行和過程監(jiān)控，特別是罐區(qū)每個(gè)儲(chǔ)罐的收油、付油、循環(huán)、注水等重要閥門的控制執(zhí)行和監(jiān)控是罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中最基本、也是最重要的工作內(nèi)容。

　　采用PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件進(jìn)行監(jiān)控有兩種方法：一是用“看門狗”（英文稱Watching dog）；二是用動(dòng)作反應(yīng)檢測(cè)，這兩種方法本質(zhì)上是相同的，只是，一個(gè)是看在給定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作完成了沒有；而另一個(gè)不太考慮延時(shí)，只看動(dòng)作執(zhí)行了沒有。兩者的邏輯關(guān)系并無兩樣，只是一個(gè)用步的正常時(shí)間監(jiān)控，不必讀回訊信號(hào)，不增加可編程序控制器的I/O點(diǎn)，比較容易實(shí)現(xiàn)，圖（4）為這種監(jiān)控的梯形圖。

　　而另一個(gè)則要有反饋的回訊信號(hào)，要增加I/O點(diǎn)，但可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，圖（5）為這種監(jiān)控的梯形圖。

　　罐區(qū)儲(chǔ)罐的控制閥門因?yàn)楦舯脑虿捎玫氖菤鈩?dòng)閥門，是通過電磁閥對(duì)其進(jìn)行控制的。所以在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)罐區(qū)儲(chǔ)罐閥門的監(jiān)控采用了動(dòng)作反應(yīng)檢測(cè)和“看門狗”檢測(cè)相結(jié)合的方法，在氣動(dòng)閥開啟或關(guān)閉時(shí)，都同時(shí)檢測(cè)氣動(dòng)閥的兩點(diǎn)回訊反饋（氣動(dòng)閥的回訊反饋原理請(qǐng)參閱有關(guān)說明書，不在這里敘述），通過PLC編程，使氣動(dòng)閥的兩點(diǎn)回訊形成一定的邏輯關(guān)系，使氣動(dòng)閥的控制執(zhí)行和監(jiān)控更加可靠，達(dá)到零失誤。圖(6)是采用這種邏輯方式監(jiān)控一個(gè)氣動(dòng)閥的梯形圖。其中00001為電磁閥線圈，10002、10003為氣動(dòng)閥回訊反饋動(dòng)作,00008、00016為回訊報(bào)警。

　　以上都屬于開關(guān)量檢測(cè)范疇。如果工作現(xiàn)場(chǎng)有條件的話，PLC還可以對(duì)模擬量進(jìn)行監(jiān)控，辦法是冗余，用兩個(gè)傳感器，同時(shí)采集兩個(gè)傳感器的信號(hào)，對(duì)兩個(gè)測(cè)量值進(jìn)行比較，視其偏差是否在允許的范圍內(nèi)，若超過允許范圍，再判斷是否處于允許的時(shí)間之內(nèi)，如既超過允許誤差范圍，又超過允許的超差時(shí)間，即說明其中之一必有故障。

　　在罐區(qū)油品調(diào)合的處理中，系統(tǒng)采用的是多組份配比調(diào)節(jié)。 PLC接受上位機(jī)設(shè)定的PID系數(shù)，使用PLC本身的PID指令控制D/A模塊的模擬量輸出，分別控制主管線流量調(diào)節(jié)器和副管線流量調(diào)節(jié)器，根據(jù)預(yù)定的調(diào)合數(shù)學(xué)模型和調(diào)節(jié)方式進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和控制。在裝有質(zhì)量分析儀表的場(chǎng)合，質(zhì)量分析儀的信號(hào)直接由PLC采集，經(jīng)過運(yùn)算處理后在線修正調(diào)合過程的各組份比率，可確保調(diào)合成品的質(zhì)量。整個(gè)調(diào)合過程能按照用戶所要求的質(zhì)量和速度進(jìn)行。

3、結(jié)束語(yǔ)

　　事實(shí)證明用PLC采集數(shù)據(jù)和控制執(zhí)行與用其它采集方式相比，其實(shí)時(shí)性好，可靠性也高。即使脫離上位機(jī)后，PLC仍可按照預(yù)定的程序執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的可靠性、安全性，特別是進(jìn)來新型PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)增大后，采集與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量可以很大。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)可存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，加之PLC本身的控制的可靠、穩(wěn)定性，使得PLC在儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。