基于LK的化工罐区仪表系统

1 引言
随着科学技术的不断发展，当前的工业自动化也发生了很大的变革，传统的依靠继电器和电子线路来实现的系统控制已经不能满足系统的控制要求，尤其在石化行业，无论对控制系统的带点能力还是数据存储及运算能力、可靠性等指标都有了更高的要求。

在石油化工企业中，为了配合生产流程，要对原材料、半成品、成品等进行运输和存储，因此企业均建有大量的各类存储罐，罐区储罐参数的精确检测、工艺流程的有效管理，对于相关生产装置的安全和平稳运行具有十分重要的意义，前期多数用户采用人工检测的方式管理整个灌区，导致管理工作量大且易发生危险，为此本文提出了以和利时LK PLC为下位的控制系统和上位采用HollyView进行组态的罐区控制系统设计思路，通过此系统的应用大大提高了控制过程中的稳定性、可靠性，从而实现整个系统运营的经济、合理和高效。

2 罐区系统工艺
此系统主要控制三个罐区分别是北罐区、南罐区、旧罐区，每个罐区都对应不同的泵和阀门，罐区内装车都有计量系统，当计量流量发出到达信号时相对应的阀门和泵关闭，同时当每个罐区内液位、温度出现低报警、低低报警、高报警、高高报警时进行相应的连锁动作。
所有泵、阀门的启停及状态均可在上位上进行操作与显示，报警信息及趋势图也可以根据时间进行查询，实时显示温度、流量、液位等数据，另每个阀门在手动状态下均可单独进行控制，方便操作人员进行检修。北灌区的工艺流程图如图2-1所示。

3 系统设计
系统主要以北京和利时公司LK系列PLC为核心、执行机构、声控报警、仪表系统等组成，主要控制26个不同储罐的温度、液位、流量等，还包括13台泵及9台开关阀的控制，所有储罐均设置液位高低限报警、温度报警、流量控制。在中央控制室设置操作员站和工程师站，并联网至总控室，方便人员对整厂的系统监控与管理，硬件结构示意图如图3-1所示。
 

系统分为操作员站、工程师站通过以太网连接，操作员站配置与工程师站相同，只是部分功能受限，上位画面中模拟现场的立体化动态工艺流程图画面显示，并显示温度、流量、控制元件状态等，液位采用比例棒图及字符数据并辅以直观的油罐立体图的形式显示储罐实际液位，阀门及泵的控制也是根据实际进行操作并有相互连锁关系。每个罐的信息每10毫秒内采样一次，并实时显示各种信息，在系统中分别设置各种报警，使工作人员方便快捷的查询各种信息。

状态报警是显示罐内液位超限位的状态，如罐号设定的上/下限值及液位实时值，例如：当液位低于下限一定值时表示油罐已空，高于一定值时油罐已满，并根据需求设定远端报警，趋势图可实时显示温度及液位的趋势状态，报警信息如图3-2所示。

以26个罐所采集及控制信号为例，PLC硬件配置清单如下：

4 应用特点
基于LK系列PLC的罐区仪表系统具有如下特点：
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稳定性、可靠性
系统采用和利时公司LK系列PLC，LK系列PLC主要针对中大型或对可靠性要求高的控制系统，产品设计借鉴了和利时公司DCS产品的成功经验，在恶劣的工作环境下仍然可以保证长时间可靠的工作，LK系列PLC还通过了UL和CE两大国际认证。
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运算速度
LK系列PLC运算速度高达0.013 us，逻辑控制容量大，支持SD卡程序下装，支持LD、ST等多种语言混合编程， LK编程软件中带有增量PID功能块，通过配置参数就可以很方便的实现PID运算功能。
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数据采集
实时、高精度、模拟信号采集经过PLC转换再通过以太网传送至上位机，采样周期只有10ms
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输出控制
专线油阀门开关，控制调节阀的开度、电机的启停及各种状态信息
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数据处理及计算能力
模拟输入信号通过A/D转换，在PLC进行处理，超限检查，最大最小值的计算，流量及累计流量等信息的统计功能
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画面显示功能
画面显示厂区总貌，各个单元的流程，阀门及泵的运行状态，各种采信号的趋势图、棒图、常用的数据表格等，工程师站和操作员站画面相同，只是部分功能操作员站受限，显示内容包括开关状态、泵的运行停止及故障状态、动态显示各测量值。
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历史数据查询、报表功能
通过上位机可以方便的查询、统计历史数据，保存历史数据，并可以根据历史数据预测相关量的趋势曲线，根据用户的需要可以提供报表功能，根据年月日的操作情况做成报表的形式，提供有效的技术参数。
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多级管理系统
根据需求可以分级进行管理，操作员站、工程师站、总控室等均可通过以太网进行连接，详细的操作记录均可进行记录，使管理更加科学有效。

5 结束语
化工罐区仪表控制系统在环境治理、科学管理上有着深远的意义，此类系统也将成为控制领域新的方向。本系统已经投入实际运行，且性能稳定可靠，较好地满足了控制过程中的控制与管理相结合的要求。其系统的安全可靠性和网络互联性方面独到的优越性、友好性以及其自动化程度都达到了先进水平。技术指标也达到了设计要求，LK系列PLC以其高可靠性、易用性很好的完成了此系统的控制任务。

参考文献
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[ 5 ]  黄步余，贾铁虎;关于石油化工自动化的新发展[J];自动化博览