人機(jī)界面石油行業(yè)的應(yīng)用：如何構(gòu)建自動(dòng)化石化罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)？

一、應(yīng)用背景

在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，運(yùn)輸和儲(chǔ)存的大部分介質(zhì)和產(chǎn)品都是流體，為了保證加工過(guò)程的正常運(yùn)行，企業(yè)通常建有大量各種儲(chǔ)藏罐的罐區(qū)。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)在罐區(qū)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，罐區(qū)自動(dòng)化系統(tǒng)也在不斷演進(jìn)。從早期的常規(guī)儀表控制系統(tǒng)，到現(xiàn)階段的基于PLC的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，再到大型集散控制系統(tǒng)，罐區(qū)自動(dòng)化水平在不斷地提升。面向罐區(qū)儲(chǔ)藏和輸送系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出可靠、先進(jìn)、功能齊全、性能價(jià)格比良好的自動(dòng)化解決方案，具有十分重要的應(yīng)用意義。

二、罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)

1. 罐區(qū)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

涉及系統(tǒng)多，通信種類(lèi)種類(lèi)多，傳感器儀表多，模擬量多，數(shù)字量相對(duì)少，罐區(qū)防爆要求比較嚴(yán)格，管控一體化要求高。所以目前的控制系統(tǒng)為了適應(yīng)罐區(qū)控制基本都開(kāi)發(fā)了豐富的功能:

(1) 通信技術(shù)：RS232、RS485、Profibus-PA通信總線、OPC以及Modbus等。

(2) 儀表技術(shù)：目前的大部分儀表主要還是模擬儀表，輸出信號(hào)大多為4-20mA。

(3) CPU編程與上位監(jiān)控和數(shù)據(jù)庫(kù)功能一體化：罐區(qū)的控制設(shè)備一般比較固定，如閥門(mén)，PID等程序控制比較多，在軟件中集成相關(guān)程序塊，在上位機(jī)也有對(duì)應(yīng)相關(guān)模塊，只需在CPU程序中調(diào)用相關(guān)塊編譯后即可以生成上位機(jī)的顯示模塊，同時(shí)生成歸檔數(shù)據(jù)，大大減少了編程量。

2. 罐區(qū)監(jiān)控要求

該案例中，在罐區(qū)的生產(chǎn)區(qū)主要需要控制的是輸油泵房、儲(chǔ)罐區(qū)、閥區(qū)、自動(dòng)化系統(tǒng)。清管系統(tǒng)主要是大修期間工作，手動(dòng)控制即可；加熱系統(tǒng)供電系統(tǒng)、供熱、供蒸汽、供水及排水系統(tǒng)由另外的系統(tǒng)控制，辦公區(qū)無(wú)需控制。

Tips：

典型的罐區(qū)分為生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)，為了保證生產(chǎn)和生活的安全，兩區(qū)在地理位置分開(kāi)。生產(chǎn)區(qū)主要由9個(gè)部分組成，包括輸油泵房、儲(chǔ)罐區(qū)、閥區(qū)、清管系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)供電系統(tǒng)、供熱、供蒸汽、供水及排水系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)和辦公區(qū)。

三、虹科提供可靠的石化罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控方案

該監(jiān)控系統(tǒng)中，使用虹科eX700G HMI實(shí)現(xiàn)對(duì)罐區(qū)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，采用的西門(mén)子AS414 CPU是完全冗余熱備工作的，遠(yuǎn)程站I/O采用ET200M系列的遠(yuǎn)程站。

各CPU采用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程I/O站進(jìn)行通訊。I/O從站與主站的通信采用冗余PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。I/O從站主要是完成中央處理器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能識(shí)別的數(shù)據(jù)，以及將CPU的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能接受的模擬信號(hào)。

在虹科eX700G HMI中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油管生產(chǎn)運(yùn)行的調(diào)度、工藝數(shù)據(jù)的集成監(jiān)視、制定儲(chǔ)存和輸送計(jì)劃，泄漏檢測(cè)及定位報(bào)告，計(jì)量管理等。監(jiān)控中心的操作人員根據(jù)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)所提供的各站工藝過(guò)程的壓力、溫度、流量、液位信號(hào)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，完成對(duì)整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控和管理。在監(jiān)控系統(tǒng)中通過(guò)統(tǒng)一編程，操作員擁有監(jiān)視所有參數(shù)的能力；通過(guò)用戶權(quán)限設(shè)置，不同操作員站具有不同的操作權(quán)限，從而將人為誤操作的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

當(dāng)運(yùn)行工況出現(xiàn)異常時(shí)，一方面啟動(dòng)過(guò)程制約機(jī)制；一方面提供相關(guān)報(bào)警參數(shù)、趨勢(shì)、報(bào)表等多種方式通知運(yùn)行人員及時(shí)處理。虹科eX700G HMI還具有報(bào)警打印、周期性報(bào)表等功能，有助于設(shè)備的日常管理和事故分析。

此外，虹科eX700G HMI還支持標(biāo)準(zhǔn)OPC UA，支持對(duì)接數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)上云等操作，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)和威脅，有效地降低罐區(qū)因故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，確保罐區(qū)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

審核編輯黃昊宇