摘要：首先提出项目拟建的原因，然后提出设计思路的确定，重点阐述了系统的配置和通讯的问题，最后提出这种设计方案的可取之处。

关键词：定量装车系统；PLC；排队叫号系统：门禁系统；称重管理系统；视频监控系统；红外防作弊系统

0引言

随着市场经济的极速发展，各行各业的竞争显得越来越激烈，定量装车系统作为外运中间物料和成品物料的核心系统，其精度的高低将直接影响一个企业的经济效益、自动化管理水平的提升是安全生产的保障。为了适应市场竞争的需要，关于提高装车精度和效率、降低操作工劳动强度，减少装车过程中的油品损耗，减少跑冒滴漏造成的环境污染，消除安全隐患等问题，已成为企业关注的重点。

1项目背景

乌鲁木齐石化公司（以下简称乌石化公司）近几年炼油产量逐年提升，现在已经由3年前的500万吨/年炼油能力提升至1000万吨/年。

近几年新建了常减压、焦化、汽柴油加氢、蜡油加氢等装置，经营品种的增多，导致成品油出厂设施成为瓶颈，急需新建相应的装车设施，以增加成品油的输出量。

2设计思路的确定

乌石化公司成品油汽车装车目前采用人工装车、地磅计量的模式。但是乌鲁木齐在冬天的极寒气候，采用人工装车的模式，操作工在室外不能长时间操作，需要增加大量的人力才可以保障装车的正常运行，急需改善装车的自动化程度。

乌石化公司火车装车的自动化改造，采用了定量装车控制器在现场控制装车的方式，这种设计方案在国内其他地方有很多成功经验。但是在乌石化的实际使用中，情况并不是太理想，特别是冬天极度严寒的天气情况下，设备故障率大大提高，增加现场检修维护人员的劳动强度。故本设计中采用PLC替换装车控制器的方案，现场仪表信号直接引入设置在机柜间内PLC系统，由PLC控制装车过程，以实现自动定量装车的目的，最后通过定量装车量与地衡的称重量作对比的方式，实现车运成品油的计量。

3设计的实现

3.1装车设施概况

成品油装车设施共分三期实施，本设计为一期工程。一期工程设有30个鹤位，油品包含汽油、柴油、液化气、航煤、戊烷油、苯、溶剂油、石脑油、丙烷、拔头油等。现场介质为易燃易爆，为满足储运过程的操作要求，现场仪表选用安全可靠、性能稳定的防爆设备，控制系统采用技术先进、性能稳定的冗余PLC。

3.2装车流程简介

客户到经销公司交钱后领取提货单，由客户代表将提货单分发到司机手中。

司机将车开至装车区停车场，验车完成后，司机在休息室取号排队。根据电子排队系统提示，到窗口将提货单转换成相应的IC卡。待室内电子显示屏上通知车辆到装车区某个鹤位装车时，司机开车至进场入口，在门禁处刷卡进装车区地磅。

司机下车后在地磅室刷IC卡，系统自动读取相关装车信息，进行空车过磅。

过磅后到指定鹤位，接上鹤管、溢油开关、静电接地夹等，具备装车条件时，刷IC卡，装车管理系统自动核对IC卡数据，数据核对正确后装车管理系统输出信号到现场机柜上的允许装车指示灯。指示灯亮时，操作人员按下启动装车按钮实现自动装车。

装车完毕后，车辆到地磅室刷卡，刷卡后自动出现车辆皮重信息，过重磅，打印过磅单。

过完重磅后，将车开至停车场，司机到操作室交还IC卡，操作室操作人员打印出库单，司机凭结算票据出门，至经销公司进行结算。

3.3系统组成

本设计中各系统包括：排队叫号系统、装车管理系统（上位机）、装车控制系统（PLC）、IC卡管理系统、门禁控制系统、地磅称重管理系统、视频监控系统以及红外防作弊系统、油气回收装置PLC等。

3.4各系统的功能简述

3.4.1定量装车管理系统

控制室内设置三套操作站（一台操作站用于结算管理和提货管理、一台用于发油监控、一台用于调度系统，操作站互为冗余配置，当一台操作站出现故障时其它操作站可以实现故障操作站的功能，不影响装车的正常运行）及装车管理软件，两台打印机（一台用于装车管理过程报表打印、一台用于提货结算票据打印），一个IC卡读卡器。机柜间设置有PLC系统控制站，包括系统柜、安全栅柜、端子柜共五面，现场检测和控制仪表信号直接送至PLC控制站，PLC控制站同时与油气回收装置的PLC、现场IC卡、溢油及静电接地报警仪、地磅装车管理系统等实现通讯。装车管理系统至少具有以下功能特点：

1）掉电保护功能

装车系统采用220VAC10KVA的UPS电源，发油过程中出现掉电时可保存发油参数，通电后继续发油。

2）阀门和泵的顺序控制功能

在装车开始时起按预定时间顺序依次打开阀（泵），当装车到设定量时再按照预定时间和顺序依次关阀（泵），完成自动装车作业。

3）IC卡发油功能

每个鹤位旁设置1面的立柜（1750mm×800mm×350mm），立柜内设置有：启动按钮、急停按钮、结束按钮，允许启动指示灯、运行指示灯、故障指示灯以及一台IC卡读卡器等。为便于操作人员现场查看装车过程，将质量流量计变送器表头也安装在立柜内。

现场操作人员在IC卡读卡器刷卡后，控制室IC卡管理系统自动对IC卡内所有相关数据进行核实，数据核实无误后，下发装车数据到PLC，PLC输出允许装车信号，现场的允许装车指示灯亮时，现场装车操作人员确认一切设备就绪后，按下启动按钮，由PLC控制装车过程，实现自动定量装车。

4）权限管理功能

装车管理系统的参数设置和发油管理设有密码保护，只有具有该权限的操作人员才可以进行相应参数的设置，从而加强安全管理，防止作弊。

5）安全保护功能

当装车的液位超限时，装于鹤管上部的液位开关动作，输出信号至现场溢油静电接地报警仪及PLC，以实现暂停装车并发出声光报警，防止液体溢出。

在装车过程中，要求槽车良好接地，以防静电过高，当静电检测仪检测到槽车接地电阻大于100Ω时，立即发出信号关闭阀门暂停装车，并发出声光报警，故障排除后可继续装车。现场可燃气体检测器信号直接引入PLC系统专用独立卡件，当现场某区域中燃气泄漏时，发出信号暂停该区域内装车（直至现场操作人员确认排除一切故障后，方可手动复位该区域鹤位装车），操作站及现场探头均发出声光报警。

6）急停功能

装车管理系统远程监控画面上或现场立桓内均设有急停按钮，若发油过程中现场发生紧急情况，操作员只需按下暂停按钮即可暂停发油，在故障排除后，可继续装车。

3.4.2排队叫号系统

为避免客户等候开票时的混乱秩序，改善企业服务品质、提升企业形象，控制室设置一套智能排队叫号系统，系统包括一台发号机、一台音响、两个叫号器（一个用于窗口换IC卡叫号，一个用于装车叫号）、及电子显示屏二个（一个设置为窗口叫号显示，一个设置为装车显示）等。

3.4.3IC卡及门禁管理系统装车区大门出入口设置门禁管理系统，采用IC卡刷卡的方式出入，门禁系统具有入场时间自动记录、车号自动识别等功能，系统配置包括：管理计算机、出入口控制主机、IC卡读取器、道闸系统、车辆检测器、通讯转换卡、视频捕捉卡、监控摄像机、监控射灯等相关设备及软件组成。

定量装车的IC卡与门禁及地磅的IC卡通用，实现一卡通的管理模式。IC卡基本功能要求：

1、将客户提货单相关信息录入IC卡内和装车管理系统内。

2、行人进出口门禁需采用IC卡进行身份确认。

3、地磅需采用IC卡刷卡方式将称重车辆相关数据录入称重管理操作站内。

4、采用IC卡实现自动装车。

3.4.4视频监控系统

视频监控分三部分：装车鹤位、车辆出入口（停车场、大门及地磅）。地磅设有两套地衡，每套地衡的两端各设置一台固定式昼夜型摄像机，操作室设置一台一体化全方位摄像机，视频信号引至地磅操作室称重管理操作站进行显示，不再另外配置显示器；地衡前后需各设置一对红外对射探测器以防止车辆作弊，红外探测器信号引至地磅操作室内主机进行报警。车辆过磅信息上传至电子显示器供司机观看，同时将数据上传至地磅计量部门，办公室21液晶显示器以及控制室内42液晶显示器集中监控。

除地磅部分以外的所有视频信号均应传入控制室内视频监视系统，并实现控制室和门卫值班室同时显示。门卫值班室内仅设置32显示器和视频切换器，其余设备均设置在机柜间机柜内。最终通讯至控制室内42液晶显示器集中显示，并为全厂计算机管理系统和生产调度部门提供可靠的基础数据。

3.4.5地磅称重管理系统地磅设有两台地衡，用于车辆空车和重车过磅计量。两台地磅中间设有一间操作室，现场设备的线缆分别引至操作室内两台称重管理操作站，操作站的过磅数据需与操作室装车管理系统的流量计计量数据进行对比，完成交易结算，当装车管理系统的数据和地磅数据不一致时，以地磅计量为准。

在过磅时，如果车辆位置不在地磅的指定位置，红外对射探测仪会发出报警信号，地磅称重系统不允许过磅。在过皮重和毛重时，自动保存过磅时的车辆照片。

3.4.6油气回收装置PLC系统油气回收装置设有现场机柜间，内置独立的PLC控制站，操作站与定量装车系统共用，控制站与操作站之间采用冗余光缆实现通讯。

4系统之间的通讯

现场仪表信号以4~20mA、Pt100、开关量等方式，将现场信号送至装车系统PLC控制站，PLC与油气回收装置PLC控制站、地磅称重管理系统、红外对射系统、门禁管理系统、排队叫号系统以及IC卡系统、视频监视系统、数据服务器等通过交换机和指定的通讯协议（MODUS RTU RS--485、以太网以及OPC）[实现通讯，各系统之间构成一个局域网，实现数据共享，同时通过服务器OPC协议（OPC服务器实时采集现场设备的数据，缓存于它的存储缓冲器中供客服端使用，同时将客服端的控制信息写入现场设备中））将数据通讯至建南罐区中心控制室内现有DCS，再通过MES系统（MES作为FCS和ERP之间的纽带）将数据发送至办公楼内ERP系统，为全厂计算机管理和生产调度提供可靠的基础数据，实现管控一体化的自动化水平。其中DCS、MES、ERP系统均依托现有。各系统的网络通信速度：过程控制级不低于10Mb/s，监控级与管理级不低于100Mb/s。通信系统最大负荷应小于40%。

5PLC装车系统和装车控制器装车系统对比

本设计采用设置于机柜间内PLC系统替换设置在现场的装车控制器的设计方案，这种设计方案与常规采用装车控制器方案比较有如下特点：

a、采用PLC系统实现多系统之间的通讯连接更容易扩展、灵活快捷，为管控一体化的自动化水平提供了良好的数据基础。

b、新疆由于室外温度冬季达到零下30摄氏度左右，现场装车控制器在低温环境下工作故障率较高，检修维护人员劳动强度大。

c、系统稳定上讲，PLC设置于室内，比较容易控制室内的环境温度和湿度，而装车控制器设置在现场，温度及湿度难以控制。

d、当然鹤管数量较少时，采用装车控制器性价比高，但鹤位较多时，采用PLC性价比会更高。

e、采用冗余的PLC系统及冗余UPS电源，提高系统的安全性和可靠性。

6结束语

通过系统运行近一年的情况来看，PLC替代现场装车控制器的装车系统运行稳定、计量精度准确、操作简单、维护方便，易于扩展，由此可见用PLC代替现场装车控制器的设计方案作为汽车定量装车系统完全可以满足装车需求。