山东红日阿康10万吨/年甲醇工程罐装控制系统技术方案及性能参数
日期：2008-3-18 23:41:34 来源：本站整理
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一 概述
在甲醇的加工制造和运输的生产与经营过程中,储运是一个不可缺少的环节,特别是甲醇的存储、计量、核算和管理优为重要。围绕储罐乃至整个灌区的监控与管理，是储运作业中最基本的工作内容。提高储运自动化及其水平，对企业减少损耗，降低成本，增加效益具有明显的作用。
二 罐装控制系统概况与监控要求
罐装控制系统概况：
甲醇罐装控制系统分为：自动灌装控制管理系统和灌区监控管理系统两部分组成。
根据技术要求，整个系统构成如下所示：
10万吨/年灌装控制系统构成示意图
1 自动定量灌装控制系统：4个 货位甲醇的定量装槽车， 所有灌装发料数据可以随时记录、 查询、 打印，并且瞬时和历史数据进入计算机管理数据库，可实现开票、发货、管理一体化工作。
2 罐区监控管理系统：采用3台雷达液位计进行液位测量，3个RTD热电阻进行罐温测量，
4台质量流量计的流量计量监控，4台氮气的压力监控检测（4~20mA模拟量输入），4点可燃气体浓度的监测报警（4~20mA模拟量输入），7点阀位信号检测（4~20mA模拟量输入），7点阀门控制信号输出（4~20mA模拟量控制输出），以及若干开关量输入输出控制联锁，比值控制回路等组成整个灌区生产、监控、液位、阀位安全联锁监控等全过程。
三 自动定量灌装控制系统方案及功能构成
1 概述
由于甲醇的日常装车作业一般都十分繁忙，人工装车存在效率低、损耗大、以及甲醇灌装时的挥发对现场装车操作人员的身体健康损害等问题。甚至有时人工操作容易疏忽而出显冒罐事故；更有静电接地可能不牢固或忘记接静电夹等，灌装过程中随时存在静电聚集安全隐患。为了克服人工操作、管理带来的弊端，减少环境污染，提高储运管理作业的效率和化工企业的整体效益，以适应经济发展的需求，迫切需求自动化程度高、安全可靠性好，以便于操作维护的储运装车自动化系统。
灌装系统构成图如下
（1） 系统组成：根据甲醇灌装的技术要求和物料特性情况，系统采用4套EL-5092BH防爆定值控制仪（自动装车控制仪）、高精度防爆质量流量计、防爆多功能电液阀以及1套PCS-06开票控制管理系统及配套件等组成。
（2） 系统主要功能：系统主要完成提单开票、换票、自动定量装车、静电监测及防溢保护，以及联锁控制等功能。为了加强物料发放管理和控制，选用1套PCS-06计算机控制管理软件实现开票、提货一体化工作。
（3） 由于现场为防爆区，为了保证发放的安全和方便现场管理，整个系统设计成集散型控制方式，并采用输入密码发放的控制管理模式，避免了人为造成的多发少发现象的发生，做到分散控制、集中管理的现代化货物发放管理模式。
2 一个台位自动定量装车管路构成如下图所示：
单个灌装货位现场组成：质量流量计1台（脉冲输出+模拟量信号输出，防爆）、EL-5092B（H）隔爆定量控制仪1台（隔爆型，直接安装于灌装现场）、隔爆电液阀1台，静电接地溢出保护系统1套（包括防爆液位开关1只、静电接地开关1只、安全栅1只），ELS-01隔爆LCD大字符显示1台，以及其他专用配套设备和防爆管等附件组成。
3 灌装系统工作原理：
（1） 工作流程如下图所示：
（2） 自动定量装车控制系统控制 原理功能：自动化定量装车管理系统主要由安装在现场的EL092B（H）隔爆定值控制仪和现场仪表组成，用于对装车作业的计量、控制和管理。每一台定值控制仪可控制一个鹤位进行发料装车工作。控制仪根据设定的发料数量，自动打开和关闭相应的阀门和输送泵，同时对管道中的物料流量，以及对罐车的接地、高液位探头等现场仪表进行检测，实现自动定量装车、经典接地、溢出自动安全保护。
汽车槽车定量控制系统构成原理流程图
自动装车发货控制管理系统工作流程图
首先根据发料量，在现场隔爆定值控制仪上预设装车量（或者输入提单号码，发货量通过通讯线直接从计算机中调入），现场条件允许装车后启动定值控制仪，定值控制仪自动打开主线上的电动执行机构（电液阀和泵），进行装车；装车过程中定值控制仪实时采集流量信号并显示累积流量；当装车量达到预设装车量的提前量时，控制仪自动关闭阀门至一定开度，当装车达到预设装车量时，控制仪将自动将阀门和电机全部关闭，结束灌装，装车自动完成无需人工关泵阀、停泵。
在装车过程中，如果罐车不接静电夹阀门打不开，发不出料；如果装车过程中，静电夹接地不良或物料液面到达高液位探头时为安全起见，无论流量是否达到预订量，控制器都将自动关闭阀门，提醒现场操作人员。
控制仪通过自身所带的通讯接口和管理、上位机相连。和PLC系统的氮气保护阀门信号相联锁，当氮气安全保护PLC提供一个开关信号后。控制仪自动关闭当前正在进行的灌装工作并提示现场工作人员。直到安全保护解除，可接着发货，或者终止发货。
现场配备了隔爆大字符显示器，与控制仪同步显示实际装车量便于提货用户观看掌握装车进程，避免发生纠纷。
四 罐区监控管理系统：
罐区监控管理系统构成示意图
1 罐区监控管理系统控制站硬件
罐区监控使用了计算机控制和管理，仪表使用标准输出信号和智能通讯，液位计、罐温检测，可燃气体变送器和流量计、阀开度、阀门调节、采用标准4~20mA电流输出信号，阀门和电机状态检测和控制使用标准的干接点信号，整个信号采集和控制采用西门子S7-300型PLC来实现。
（1） 开关量控制
对于现场的电机控制信号、开关回讯信号、状态信号及报警信号检测，采用；PLC完成利用组态软件I/O驱动程序负责完成PLC数据读写。
（2）标准2~20mA等信号
各种标准4~20mA信号的温度、流量、可燃气体浓度和RTD信号通过PLC模拟量卡件转换，再经过通信接口传送到操作站的监控软件中，实现实时数据监控、记录、报警等。
（3） 阀门控制调节
阀门的自动控制调节，基本是单回路PID控制利用PLC的指令进行，而无扰动的切换利用组态监控软件进行跟踪，PLC进行相关的逻辑处理。
2 罐区监控管理系统操作软件
在控制室内的两台计算机上，都安装了监控管理软件，如果一台计算机出现故障，系统可以立即转换到另一台计算机上继续监控，本系统采用1个操作站，操作系统采用windows2000，监控组态软件采用西门子wincc工业组态监控软件。操作站内增加PC通讯和PLC的通讯接口连接，方便数据通讯。根据工艺的生产要求，监控组态软件操作画面的设计采用主菜单的形式，，在每幅画面下分别有按钮进行切换。画面包括主菜单画面、动态流程画面、操作画面、报表画面、罐容量表、报警等。
（1） 动态流程显示
根据各阀门和电机的开闭状态可以确定管道的流动状态和流向。用不同的颜色来表示。由于管道为各种介质的公用管道，当满足不同条件时管道显示不同颜色。
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在甲醇的加工制造和运输的生产与经营过程中,储运是一个不可缺少的环节,特别是甲醇的存储、计量、核算和管理优为重要。围绕储罐乃至整个灌区的监控与管理，是储运作业中最基本的工作内容。提高储运自动化及其水平，对企业减少损耗，降低成本，增加效益具有明显的作用。
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二 罐装控制系统概况与监控要求
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罐装控制系统概况：
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甲醇罐装控制系统分为：自动灌装控制管理系统和灌区监控管理系统两部分组成。
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根据技术要求，整个系统构成如下所示：
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10万吨/年灌装控制系统构成示意图
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1 自动定量灌装控制系统：4个 货位甲醇的定量装槽车， 所有灌装发料数据可以随时记录、 查询、 打印，并且瞬时和历史数据进入计算机管理数据库，可实现开票、发货、管理一体化工作。
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2 罐区监控管理系统：采用3台雷达液位计进行液位测量，3个RTD热电阻进行罐温测量，
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4台质量流量计的流量计量监控，4台氮气的压力监控检测（4~20mA模拟量输入），4点可燃气体浓度的监测报警（4~20mA模拟量输入），7点阀位信号检测（4~20mA模拟量输入），7点阀门控制信号输出（4~20mA模拟量控制输出），以及若干开关量输入输出控制联锁，比值控制回路等组成整个灌区生产、监控、液位、阀位安全联锁监控等全过程。
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三 自动定量灌装控制系统方案及功能构成
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1 概述
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由于甲醇的日常装车作业一般都十分繁忙，人工装车存在效率低、损耗大、以及甲醇灌装时的挥发对现场装车操作人员的身体健康损害等问题。甚至有时人工操作容易疏忽而出显冒罐事故；更有静电接地可能不牢固或忘记接静电夹等，灌装过程中随时存在静电聚集安全隐患。为了克服人工操作、管理带来的弊端，减少环境污染，提高储运管理作业的效率和化工企业的整体效益，以适应经济发展的需求，迫切需求自动化程度高、安全可靠性好，以便于操作维护的储运装车自动化系统。
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灌装系统构成图如下
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（1） 系统组成：根据甲醇灌装的技术要求和物料特性情况，系统采用4套EL-5092BH防爆定值控制仪（自动装车控制仪）、高精度防爆质量流量计、防爆多功能电液阀以及1套PCS-06开票控制管理系统及配套件等组成。
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（2） 系统主要功能：系统主要完成提单开票、换票、自动定量装车、静电监测及防溢保护，以及联锁控制等功能。为了加强物料发放管理和控制，选用1套PCS-06计算机控制管理软件实现开票、提货一体化工作。
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（3） 由于现场为防爆区，为了保证发放的安全和方便现场管理，整个系统设计成集散型控制方式，并采用输入密码发放的控制管理模式，避免了人为造成的多发少发现象的发生，做到分散控制、集中管理的现代化货物发放管理模式。
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2 一个台位自动定量装车管路构成如下图所示：
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单个灌装货位现场组成：质量流量计1台（脉冲输出+模拟量信号输出，防爆）、EL-5092B（H）隔爆定量控制仪1台（隔爆型，直接安装于灌装现场）、隔爆电液阀1台，静电接地溢出保护系统1套（包括防爆液位开关1只、静电接地开关1只、安全栅1只），ELS-01隔爆LCD大字符显示1台，以及其他专用配套设备和防爆管等附件组成。
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3 灌装系统工作原理：
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（1） 工作流程如下图所示：
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（2） 自动定量装车控制系统控制 原理功能：自动化定量装车管理系统主要由安装在现场的EL092B（H）隔爆定值控制仪和现场仪表组成，用于对装车作业的计量、控制和管理。每一台定值控制仪可控制一个鹤位进行发料装车工作。控制仪根据设定的发料数量，自动打开和关闭相应的阀门和输送泵，同时对管道中的物料流量，以及对罐车的接地、高液位探头等现场仪表进行检测，实现自动定量装车、经典接地、溢出自动安全保护。
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汽车槽车定量控制系统构成原理流程图
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自动装车发货控制管理系统工作流程图
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首先根据发料量，在现场隔爆定值控制仪上预设装车量（或者输入提单号码，发货量通过通讯线直接从计算机中调入），现场条件允许装车后启动定值控制仪，定值控制仪自动打开主线上的电动执行机构（电液阀和泵），进行装车；装车过程中定值控制仪实时采集流量信号并显示累积流量；当装车量达到预设装车量的提前量时，控制仪自动关闭阀门至一定开度，当装车达到预设装车量时，控制仪将自动将阀门和电机全部关闭，结束灌装，装车自动完成无需人工关泵阀、停泵。
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在装车过程中，如果罐车不接静电夹阀门打不开，发不出料；如果装车过程中，静电夹接地不良或物料液面到达高液位探头时为安全起见，无论流量是否达到预订量，控制器都将自动关闭阀门，提醒现场操作人员。
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控制仪通过自身所带的通讯接口和管理、上位机相连。和PLC系统的氮气保护阀门信号相联锁，当氮气安全保护PLC提供一个开关信号后。控制仪自动关闭当前正在进行的灌装工作并提示现场工作人员。直到安全保护解除，可接着发货，或者终止发货。
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现场配备了隔爆大字符显示器，与控制仪同步显示实际装车量便于提货用户观看掌握装车进程，避免发生纠纷。
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四 罐区监控管理系统：
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1 罐区监控管理系统控制站硬件
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罐区监控使用了计算机控制和管理，仪表使用标准输出信号和智能通讯，液位计、罐温检测，可燃气体变送器和流量计、阀开度、阀门调节、采用标准4~20mA电流输出信号，阀门和电机状态检测和控制使用标准的干接点信号，整个信号采集和控制采用西门子S7-300型PLC来实现。
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（1） 开关量控制
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对于现场的电机控制信号、开关回讯信号、状态信号及报警信号检测，采用；PLC完成利用组态软件I/O驱动程序负责完成PLC数据读写。
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（2）标准2~20mA等信号
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各种标准4~20mA信号的温度、流量、可燃气体浓度和RTD信号通过PLC模拟量卡件转换，再经过通信接口传送到操作站的监控软件中，实现实时数据监控、记录、报警等。
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（3） 阀门控制调节
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阀门的自动控制调节，基本是单回路PID控制利用PLC的指令进行，而无扰动的切换利用组态监控软件进行跟踪，PLC进行相关的逻辑处理。
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2 罐区监控管理系统操作软件
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在控制室内的两台计算机上，都安装了监控管理软件，如果一台计算机出现故障，系统可以立即转换到另一台计算机上继续监控，本系统采用1个操作站，操作系统采用windows2000，监控组态软件采用西门子wincc工业组态监控软件。操作站内增加PC通讯和PLC的通讯接口连接，方便数据通讯。根据工艺的生产要求，监控组态软件操作画面的设计采用主菜单的形式，，在每幅画面下分别有按钮进行切换。画面包括主菜单画面、动态流程画面、操作画面、报表画面、罐容量表、报警等。
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（1） 动态流程显示
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根据各阀门和电机的开闭状态可以确定管道的流动状态和流向。用不同的颜色来表示。由于管道为各种介质的公用管道，当满足不同条件时管道显示不同颜色。
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