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文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1003-0492（2024）08-068-04中圖分類號：TP273

★孟秀玉（中國石化潤滑油濟南分公司，山東濟南255001）

關(guān)鍵詞：潤滑油；組態(tài)；控制系統(tǒng)；SMB

1　引言

中國石化潤滑油濟南分公司根據(jù)自己多年生產(chǎn)經(jīng)驗，在原有裝置的基礎(chǔ)上，采取和利時MACS-K系列DCS與引進SMB技術(shù)相結(jié)合的方式，自行設(shè)計了一套完整的控制系統(tǒng)，利用Batch系統(tǒng)自動實現(xiàn)配方編輯、驗證、發(fā)布到潤滑油批量調(diào)合。該系統(tǒng)自2023年6月份運行以來，大大縮短了調(diào)合周期，降低了生產(chǎn)成本，并且提高了產(chǎn)品的一次合格率。

2　工藝要求

利用SMB同步計量調(diào)合技術(shù)，實現(xiàn)內(nèi)燃機油、工業(yè)油及齒輪油三類同步計量調(diào)合。同步計量調(diào)合設(shè)備明細(xì)表如表1所示。

表1 同步計量調(diào)合設(shè)備明細(xì)表

2.1　Batch系統(tǒng)

Batch系統(tǒng)自動實現(xiàn)配方編輯、驗證、發(fā)布，無縫連接和利時MACS-K控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)潤滑油SMB批量調(diào)合。

2.2　過程實時監(jiān)控

DCS系統(tǒng)接到Batch系統(tǒng)命令后，自動執(zhí)行自檢、伸桿、發(fā)第一球、開泵、計量、球掃、收球等任務(wù)。主監(jiān)控畫面實時顯示整個SMB過程，操作員只是對監(jiān)控畫面進行監(jiān)控，查看對應(yīng)設(shè)備狀態(tài)是否正常。當(dāng)閥門打開或管線流通時畫面顯示為綠色，反之為紅色，若閥門、收發(fā)球站出現(xiàn)錯誤，或反饋信號與實時顯示信號不符時，系統(tǒng)將按順序停止設(shè)備運行，避免事故發(fā)生。監(jiān)控主界面如圖1所示。

2.3　歷史數(shù)據(jù)查詢

和利時MACSV6.5.4軟件包括歷史數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有歷史趨勢查詢、報表導(dǎo)出打印等功能。變量歷史數(shù)據(jù)以特定格式自動保存到對應(yīng)的目錄中，通過選擇變量及區(qū)間日期，可以在線或?qū)С霾榭醋兞康内厔菸募?/p>

圖1 監(jiān)控主界面

3　MACS-K網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

和利時MACS-K的網(wǎng)絡(luò)采用P2P結(jié)構(gòu)，由上到下分為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)兩個層次。通信介質(zhì)采用雙絞線或光纖，傳輸速率100Mbps。MACS-K系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.1　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（SNET）由100M高速冗余網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，用于系統(tǒng)歷史站與操作員站、工程師站、控制器、通信站、網(wǎng)絡(luò)打印機的連接，完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)視，并對操作員的各種操作請求做出響應(yīng)，如圖形切換、數(shù)據(jù)顯示、趨勢顯示、報表打印、屏幕拷貝、表格日志查詢等。

工程師站與I/O控制站連接，完成控制站的數(shù)據(jù)下裝，歷史站與控制站之間進行實時數(shù)據(jù)通信。歷史站上運行多種服務(wù)：實時庫服務(wù)、歷史庫服務(wù)、I/O服務(wù)。

潤滑油生產(chǎn)系統(tǒng)采用128、129兩個網(wǎng)段來構(gòu)成系統(tǒng)網(wǎng)的冗余。以#10站為例，A機系統(tǒng)網(wǎng)的SNET1對應(yīng)128.0.0.10，SNET2對應(yīng)129.0.0.10；B機系統(tǒng)網(wǎng)的SNET1對應(yīng)128.0.0.138，SNET2對應(yīng)129.0.0.138。MACS-K系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)為非屏蔽雙絞線（UTP），最大傳輸距離為100米。

3.2　控制網(wǎng)絡(luò)

控制網(wǎng)絡(luò)（CNET）由IO-BUS總線構(gòu)成，用來實現(xiàn)過程I/O模塊與I/O控制站主控模塊的通信，完成實時輸入、輸出數(shù)據(jù)的傳送。潤滑油生產(chǎn)過程控制采用總線型連接，MACS-K系統(tǒng)的控制器與IO-BUS總線拓?fù)淠K連接，通過內(nèi)部線路分出12個8針多功能總線連接端口，柜內(nèi)每列的末端增加DP連接器與下一列的第一個模塊連接，構(gòu)成冗余控制網(wǎng)的總線形連接，如圖3所示。

4　軟件組態(tài)

4.1　工程總控組態(tài)

4.1.1　硬件組態(tài)

MACS-K系統(tǒng)采用K-CU11主控模塊，兩個AO模塊K-AO01采用8路冗余配置，用于潤滑油泵的變速控制。兩個AI模塊K-AI01采用8路冗余配置，用于潤滑油泵的轉(zhuǎn)速反饋。K-PI01模塊6路脈沖輸入，用于采集質(zhì)量流量計的出口流量。K-DO01為16路共負(fù)端晶體管DO模塊，用于現(xiàn)場閥門、氣缸控制；K-DI01為16路24V觸點型DI模塊，采集閥門、氣缸開到位信號。

儲罐液位采集利用雷達(dá)液位計，溫度采集利用熱電阻Pt100，MACS-K采用Modbus通訊協(xié)議及Profibus-DP現(xiàn)場總線，實現(xiàn)各罐的液位以及溫度顯示。

4.1.2　數(shù)據(jù)庫建立

利用數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出命令建立數(shù)據(jù)庫的模板，在EXCEL軟件中打開模板，按照控制站中的I/O模塊分配，整理并補充各個測點的信息項。完成后導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，編譯完成后，雙擊組態(tài)流程窗口中控制站節(jié)點下的現(xiàn)場控制站，將切換到Auto Think算法組態(tài)軟件中，并加載該控制站的工程。在打開的工程中，可以查看根據(jù)數(shù)據(jù)庫生成的硬件配置及其測點信息。

4.1.3　工藝流程圖組態(tài)

工藝流程圖是DCS系統(tǒng)的主操作界面，它以圖形方式表達(dá)了現(xiàn)場工藝生產(chǎn)流程與管道連接、儀表測量和控制回路。按照潤滑油SMB工藝要求，系統(tǒng)設(shè)置如下頁面：SMB、DDU、配方、雨污分流、趨勢查詢、泵閥站、罐區(qū)液位、溫度、容積、質(zhì)量顯示等。

4.2　Auto Think組態(tài)

POU（Program Organization Unit）是Auto Think軟件中重要的、唯一的基本編程單位。POU由3種類型的基本單元組成：程序（Program）、功能塊（Function Block）、功能（Function）。

4.2.1　CFC組態(tài)

CFC是連續(xù)功能塊圖（Continuous Function Chart）的簡稱，它是一種圖形化的編程語言。CFC語言編輯的POU支持簡單的定位和功能塊、函數(shù)與變量之間的連接。本系統(tǒng)中組建的控制功能包括：潤滑油SMB控制回路圖、自動輸油控制回路圖、半自動輸油控制回路圖、泵啟停控制回路圖、延時控制回路圖、液位異常變化自保聯(lián)鎖，如圖4所示。

圖4 液位異常變化自保聯(lián)鎖

4.2.2　LD組態(tài)

LD是梯形圖（Ladder Diagram）的簡稱，LD語言是源自現(xiàn)場的電磁繼電器，用來表明控制器的POU的獨立節(jié)點當(dāng)前通過的電源流梯形圖。梯形圖包含一系列網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通過左右垂直線被限制在左邊和右邊。在中間是由接觸點、線圈和連接線組成的電路圖。每個網(wǎng)絡(luò)包含一系列接觸點，從左到右的狀態(tài)是“ON”或者“OFF”，對應(yīng)于邏輯值TRUE和FALSE。每一個接觸點屬于一個邏輯變量。

潤滑油泵PI101B旁邊閥門FV101B控制原理圖見圖5，其工作原理簡述如下：

圖5 閥門控制原理圖

參數(shù)說明：AUTO表示自動運行狀態(tài)，F(xiàn)V101B_M表示旁路閥門FV101B手動，F(xiàn)UX109表示FVX109閥門關(guān)到位，F(xiàn)V109表示閥門運行狀態(tài)，P102A_R表示泵變頻運行，P101B_C表示泵變頻啟停，F(xiàn)V101B_A表示旁路閥門FV101B自動，ZJH_2表示泵B風(fēng)自凈化聯(lián)動。

手動操作：在主操作界面中，手動點擊閥門開啟，使得FV101B_M置1，F(xiàn)UX109關(guān)到位置1，F(xiàn)V109閥門關(guān)閉，參數(shù)FV109置0，泵停止運行，參數(shù)P102A_R、P101B_C均為0，第一條回路使得閥門FV101B開啟。

自動操作：系統(tǒng)在自動運行狀態(tài)下，AUTO以及FV101B_A均為1，風(fēng)掃開始時，F(xiàn)V109閥門關(guān)閉、泵停止運行，所以參數(shù)FUX109為1，參數(shù)P102A_R、P101B_C均為0，第三條回路使得閥門FV101B開啟。

5　潤滑油SMB在MACS-K中的實現(xiàn)

1#SMB內(nèi)燃機油調(diào)合含6條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線調(diào)合母管及所對應(yīng)配套的一個發(fā)球站的撬裝調(diào)合設(shè)備。2#SMB工業(yè)油調(diào)合含4條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線調(diào)合母管及所對應(yīng)配套的一個發(fā)球站的撬裝調(diào)合設(shè)備。3#SMB齒輪油調(diào)合含3條流量計量通道、1條ppm級微量抗泡劑計量通道及帶有1條4寸球掃線調(diào)合母管及所對應(yīng)配套的一個發(fā)球站的撬裝調(diào)合設(shè)備，如圖6所示SMB。

圖6 SMB

SMB自動調(diào)合功能實現(xiàn)在Auto Think中的部分組態(tài)如圖7所示，其中FI101A_S為A泵對應(yīng)流量計目標(biāo)值設(shè)定，F(xiàn)S101A_RM為潤滑油泵P101A給定自動轉(zhuǎn)速方式，WJB_SC為流量計已通過脈沖方式讀取的實時數(shù)值，F(xiàn)S101A為潤滑油泵P101A變速控制，從而實現(xiàn)自動輸油、自動球掃、自動收球。

圖7 Auto Think組態(tài)

6　結(jié)論

MACS-K系統(tǒng)自2023年6月份運行以來，在近一年的潤滑油生產(chǎn)過程中，一次調(diào)合率達(dá)99.5%，計量精確，SMB效果明顯，提高了中國石化長城潤滑油調(diào)合的自動化、智能化水平。

（1）和利時MACS-K系列DCS實現(xiàn)了潤滑油SMB同步計量調(diào)合、畫面和數(shù)據(jù)的實時訪問以及歷史數(shù)據(jù)查詢，提高了潤滑油調(diào)合的管理水平，從而減少了操作人員，提高了勞動生產(chǎn)率，降低了人為因素造成的產(chǎn)品質(zhì)量隱患，真正實現(xiàn)了管控一體化。

（2）本監(jiān)控系統(tǒng)采用Profibus-DP工業(yè)現(xiàn)場總線與自動化系統(tǒng)各個I/O模塊及智能設(shè)備連接通訊，可實時、快速、高效地完成過程通訊任務(wù)。選擇和利時MACSV6.5.4組態(tài)軟件作為系統(tǒng)開發(fā)工具軟件，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，實現(xiàn)了潤滑油SMB的控制操作，以及數(shù)據(jù)采集和信息的實時性、準(zhǔn)確性、完整性、統(tǒng)一性。

（3）根據(jù)潤滑油油品分類內(nèi)燃機油、工業(yè)油、齒輪油，實現(xiàn)了3路SMB同步計量調(diào)合，達(dá)到了油品專線調(diào)合的目的，提高了自動化控制水平和計量精度，使?jié)櫥彤a(chǎn)品有了質(zhì)量保證。

作者簡介：

孟秀玉（1980-），女，山東成武人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國石化潤滑油濟南分公司，主要從事控制系統(tǒng)方面的研究。

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摘自《自動化博覽》2024年8月刊