库区自动化监控系统

   库区自动化监控系统技术方案是根据目前油库的现状及要求，在本公司多年来研发***产品的基础上，作出的技术方案，供审阅。

1系统架构 

系统分为四层：远程管理站、监控中心、现场控制站以及现场各种仪表设备。

1.   远程管理站功能：

管理站主要是让库区分管***在远程端对监控中心主机的监控信息进行查看和集中管理，在管理工作站可以看到监控中心主机上的所有实时信息，完成各种查询任务。它占用的带宽***——分层结构以及***的带宽占用可便于系统将来在各层上的大规模的扩容。管理工作站与监控中心主机之间的实时数据传输量***，流量不大于1K，管理人员可以在家里，通过MODEM拨号就可浏览实时信息。管理工作站可以对多个监控主机进行集中管理（在本次工程中只有一个监控主机），它接收各监控主机传来的实时信息、报警信息和视频信息、显示监控画面、处理所有的报警信息、发送管理人员的控制命令给各监控设备并记录报警事件。管理工作站和监控主机之间通过TCP/IP连接。

2.   监控中心

监控中心由监控主机、通信模块。监控中心将采集所有的油罐的参数数据、并统一对所有事件作出响应。

监控主机与油品装车控制器之间通过RS485网络连接，采用主从方式通过各种通讯协议相互通讯，取得各设备的实时数据，为保障系统实时性，系统采用多线程方式，同时与各端口的设备通讯，便于对事件的即时响应。

监控中心采用完全图形化的用户界面，可以有***地管理库区各种设备。

3.   现场控制站

现场站包括：两个站，操作员站和业务员站。操作员站负责库区监控管理及油品调和管理，业务员站负责进行油品装车与发卡管理。

4.   远程浏览站

为方便管理，系统同时提供浏览器支持，管理人员无需安装任何软件，就可直接在任何微机的浏览器中，观看各现场站的所有实时数据，画面刷新速度将小于1S，可确保其实时性。在浏览站可随时随地了解监控中心的实际工作状况，便于实现管控一体化，系统提供内嵌于浏览器的远程监控模块。管理人员将可以在浏览器中，直接观看监控画面，并且该监控画面应与当地监控站一致，可以通过该界面远程控制设备运行，同时远程浏览站也能分别浏览相关信息。

5.   通信网络

RS485网络、工业以太网。无论对于现场控制站或中心管理站，实时数据处理是枢纽，它调度其他过程：采集、报警、记录、传输等的运行，给用户界面提供实时数据，处理并分发用户的控制命令。

系统采用集散监控，在监控中心运行监控中心软件，以统一的界面对各个现场站集中监控。通过以太网网络，在工作站上安装客户端Client程序，实现分布监控，客户端也可以采用B/S结构，在浏览器IE上直接观看监控界面。

库区监控系统结构图如图所示：

库区监控系统结构图

2   系统功能实现 

2.1罐区监控功能实现

罐区监控系统的组成：

l  主控制器PLC：采用西门子S7-300控制器

l  伺服液位计

l  压力变送器（压差变送器）

l  可燃气体报警器

l  电动阀

罐区功能的具体实现过程：

l  将压力变送器、9点温度变送器全部接入到伺服液位计，伺服液位计通过CIU通信模块接到PLC的通信模块，PLC通过BPM协议来解析出压力、温度、液位、密度、界面等数据，并通过以太网传送到上位机，上位机软件通过采集到的数据计算罐内油品的平均温度，采用综合密度法计算平均密度，根据体积数据计算出罐内油品质量。每个储罐配有罐容表，不同的高度，通过查罐容表可以查出不同的体积，并且可以通过压力修正法可以修正体积，通过温度修正法可以修正体积。

l  原始罐容表通过人工输入到软件中，由于原始罐容表的数据比较粗糙，会影响后面的计算精度，因此本系统的软件可以自动对原始罐容表进行细分，生成微分罐容表。

l  计算公式如下：液位计测出高度h，罐内液体的体积V，压力变送器的输出P，平均密度：ρ=P/h

l  液位计采集罐内各个高度的密度数据，绘制各个高度密度曲线，将平均密度曲线与各个高度密度曲线进行对比，监测罐内油品是否均匀分布。如果调和罐罐内油品分布不均，就要进行人工搅拌。

l  定期采集油水界面数据，如果油水界面距离底部的数值超过下限量，就要进行报警，并由人工进行排水处理。下限值可以通过软件来设置。与测量液位不同的是，在测量界面时需要首先在表里输入“上密度”和“中密度”两个值，这两个值是根据理论值以及实际应用经验相结合得出的。

l  压力、温度、液位等数据，按照***少5S的保存时间保存历史数据。保存数据时，保存数据时，对于稳定的控制系统，为了减少存储容量，本方案设计参数变量的记录仅仅在变化的时候才纪录历史数据，那样数据量会大大减少。并且可以将存储的数据以曲线画面显示，数据保存时间在2年以上。

l  可燃性气体浓度检测，设置气体浓度报警值，如果气体浓度超过报警值，系统进行报警，不需要进行联锁控制。报警值可以通过软件进行设置。

l  泵、阀等设备状态在上位机画面实时显示，检测阀门的两点反馈信号（全开、全关），使其形成一定的逻辑关系，保证阀门处于正常工作状态。

 l  报警功能：一旦有报警信号，通过软件报警与声光报警，通知工作人员进行处理

n  进液时报警条件：液位计高液位或者压力变送器测量的高压值

n  出液时报警条件：液位计低液位或者压力变送器测量的低压值

n  可燃性气体浓度超界报警。

l  联锁功能：一旦有两种报警信号同时发生，立即关闭主油泵、油罐阀门。

联锁主要包括：

1、紧急切断按钮，停泵关阀。

2、发生火灾，人工急停按钮，停泵关阀。

3、倒液联锁，即进油的罐不能出现高液位报警，出油的罐不能出现低液位报警，只要有一个罐出现报警则自动关阀。

l  进液控制

1、组态进液工艺流程图，检测进液油罐液位、流速的变化，到达高液位时，自动关闭阀门。按照工艺流程图打开下一个储罐的阀门，确保进液油罐不会出现冒罐现象。

2、进液过程中检测罐内压力变化，防止通气口被堵塞，影响装车速度。如果压力值超限，系统立即报警并联锁保护。

l  出液控制

1、组态出液工艺流程图，检测出液油罐的液位、流速的变化，到达低液位时，自动关闭出油阀门，防止油品被抽空。检测其他油罐的液位高度，如果其他油罐没有出现低液报警，按照工艺流程自动切换或人工切换到下一个油罐，打开相应的出油阀门。

2、检测储罐的压力变化，防止储罐内真空值过大，把储罐压扁。

l  球罐降温

检测球罐的温度变化，如果温度超过警界值，则系统报警，温度报警上限值可以通过软件来设置。

报警后，采用人工方式进行喷洒降温处理。

3 监控管理软件平台 

监控管理软件包括三部分软件模块：库区监控管理软件模块，油品调和***模块，油品装车***模块。

4.1 系统的可靠性

应用测控系统，安全可靠是***要素，一个系统没有了可靠性其他一切优越性都将化为泡影，对定量装车控制系统，测控系统失效将会造成很大损失，因此定量装车系统的可靠性尤为重要。

系统的可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。作为产品的一个特性指标，可靠性具有综合性、时间性、统计性的特点。可靠性概念较为抽象，对控制系统来说，通常用以下几个原则描述：

l  系统不易发生故障原则

这一原则要求系统要有高的固有质量，各个环节及系统一般不发生故障，这一原则通常用系统平均无故障时间MTBF来衡量，MTBF越大，系统越不易发生故障，可靠性越高。

l  系统运行受故障影响***小原则

这一原则也叫故障隔离原则，是指系统的某一部件或单元在发生故障时，其影响应限制在尽可能小的局部范围内。

l  迅速排除故障原则

这一原则要求系统能够自我检测、自我诊断，在系统某个部件发生故障时要能准确及时的对故障进行***；通常用系统平均修复时间MTTR来衡量系统排除故障的快慢，MTTR越小，说明系统排除故障越快。

在本系统中，系统的可靠性原则主要从以下几个方面得到保证：

依据可靠性原则和用户实际情况设计系统总体布局，并具备手动备用功能，保障自动系统失效后可以迅速启用手动系统，防止系统失控。

对于自己生产的设备和软件充分考虑现场恶劣的工业环境、操作人员的知识水平和操作习惯，使设备具有更好的易用性和适用性。

对于集成设备，如工业控制计算机、现场设备仪表等选用在行业中信誉好、可靠性水准高的品牌，以保证整个系统的可靠性。

 成功案例：应用在连云港某大型油库的库区自动化监控系统。

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             （注：本公司承接嵌入式的研发与咨询服务。）