摘 要：本文主要介紹了貝加萊X20系列PCC在成品油自動灌裝系統中的成功應用，闡述了系統的控制要求、軟硬件的設計以及此方案的優點。實踐證明，貝加萊X20系列PCC符合成品油自動罐裝系統要求，系統具有許多優勢。
關鍵詞：PCC；成品油自動灌裝系統；軟硬件設計
The Application of B&R X20PCC in Oil Auto-Loading System
Abstract: Introducing the control system, hardware and software design and advantage of the solution, the article introduces the application of B&R PCC X20 in Oil Auto-Loading System. It proves that B&R PCC X20 can meet all the requirements of Oil Auto-Loading System, which has many advantages.
Keywords：PCC；Oil Auto-Loading System；Hardware and Software Design
隨著規模不斷擴大，山東京博控股發展有限公司油品發貨系統越顯效率低下，經常出現產品積壓和油罐車擁擠混亂現象。京博控股通過對整個流程和裝油自動化設備進行了詳細的調查和分析，發現原有系統存在很多問題，京博控股果斷決定更換發油系統。
一 原系統問題
原系統采用PLC集中控制+交易軟件的模式。14個鶴位的I/O集中接到控制室的PLC上，上位機采用組態軟件開發發油界面，交易軟件采用Delph開發。
(1)上位機和PLC的發油系統經常出現通信中斷，或者不穩定，經常不得不手動裝車；
(2)手動裝車后，用PLC裝車的數據不能自動上傳到發油交易系統，經常重復勞動；
(3)14個鶴位所有數據量采用集中式控制，在中控室采用一個PLC來控制，使布線復雜；
(4)溫度信號不能采集，或不準確，導致裝車用PLC的計數脈沖不能精確計算測量；
(5)不能靈活地改變鶴位及油泵的對應關系，使鶴位利用效率低。
二 新系統方案介紹
京博集團發油系統承擔著年吞吐量300萬噸成品油的發送任務，根據各種油品的數量和往年的發油情況，設計規模定為600萬噸?？刂葡到y的設計規模一期按14個鶴位的容量進行配置，緊接著二期增加14個鶴位。
經過一段時間的認真考察，最終選擇PCC分布式自動化裝油方案。該方案采用貝加萊(B&R)的X20分布式PCC作為下位機；每個鶴位和泵站采用一個X20CP0292緊湊型CPU及分布I/O，采集和控制現場的可燃氣體報警、接地報警、流量計等各種控制信號，并通過RS-232和顯示屏及鍵盤相連，完成當地的人機交互。中控室的X20CP1484標準CPU，通過CAN總線或者以太網和14個鶴位及泵站相連，構成一個分布式的控制系統。采用貝加萊的APC620工控機為上位機服務器，采用貝加萊APROL系統為上位機組態，通過OPC和交易系統通信。系統拓撲圖如圖所示。
1. PCC簡介
貝加萊的X20是分布式PCC系統，各種模塊之間可進行組合。
X20PCC的大量功能支持可幫助用戶進行編程、啟動、維護，它主要有高速的指令處理、浮點數運算、方便用戶的參數賦值、人機界面、診斷功能、口令保護等功能。
X20PCC具有多種不同的通信接口，可用來連接各種工業現場總線和工業以太網總線系統，方便用戶的數據交換。B&R獨有的INA通信，更是讓編程者省去了通信編程調試的煩惱和工作量。
2. 發貨控制系統簡介
罐區油罐的油品通過10條母管輸送到發油臺，各裝車口采用多泵對多鶴位的結構，各管線都有回油裝置。
3. 自動控制系統
結構和功能
發油自動控制系統由業務工作站、監控工作站、定量控制系統和現場儀表設備組成。
a.工作站
業務管理系統由接入局域網的計算機、打印機和UPS電源組成，分別設在業務室、磅房等相關業務科室內。
功能：完成領油預約；車輛自動調度、鶴位自動分配；完成用戶指標管理，包括注冊開戶、各種查詢、信息修改；完成發油結算、自動制表功能；具有油操作員權限管理及口令設置修改等；通過局域網構建完整的控制管理系統；通過連接局域網實現信息共享。
b.監控工作站
監控工作站由連接PCC和交易軟件的APC工控機和APROL組成，設在發油控制室內。
功能：發油通道的管理和控制，如通道的開關、屏蔽、發油繼續或暫停等；監控發油站臺工況，實時、動態反映設備運行狀態和數據；多畫面切換監控功能。系統功能組態(參數設置)功能：如通道油品定義、標密設定等；工作狀態設置功能：如鶴位的泵輸／自流選擇；彈出式報警窗口，所有故障點的監測報警顯示，報警聲提示；設備調校平臺，用于設備的調試、維護和參數測試；下位機控制系統操作運行記錄，歷史故障輯錄通過局域網實現信息共享。
c.定量控制系統
發油控制系統由控制柜、現場控制設備和現場工藝設備組成。采用以X20系列PCC作為控制系統的核心。
功能：鶴管發油自動定量控制；油每200L自動暫停／啟動功能；啟停與閥的開關的智能化控制：如實現電液閥的開度調節、泵-閥的時序控制；現場發油的人工干預；現場的操作提示和實時流量顯示；實現靜電接地的信號聯鎖，不可忽視鶴管在位聯鎖保護；控制系統對通道的人工干預、系統運行狀態和故障的指示；實現離線自動定量發油：在上位機監控工作站和業務工作站故障的情況下，或者在緊急情況下，以控制柜為核心的發油控制系統可實現無需預約的離線自動定量發油。
d.現場控制設備 現場控制檢測設備有：電液閥、質量流量計，操作終端、懸掛式大屏幕顯示器(可選)、鶴管在位開關、靜電接地裝置、急停按鈕。
用電液閥作為鶴管付油控制開關閥門；用質量流量計(0.2級)作為汽車發油流量計；汽車付油現場使用LCD作為操作終端，用于完成用戶身份識別、定量輸入、流量顯示、啟停操作、狀態指示并帶有操作回音功能；每個鶴位設LCD大屏幕顯示器，為用戶提供直觀的付油過程數據和操作狀態；每個鶴位安裝接地一體化檢測裝置，作為發油靜電接地安全保護聯鎖信號；每個鶴管安裝鶴管防溢油傳感器，作為油罐車液位安全保護聯鎖信號；每個付油平臺安裝一只急停按鈕開關，作為危險情況時實施急停操作手段；每條主管線設溫度變送器檢測油品溫度；每個鶴管安裝鶴管在位開關，作為發油聯鎖保護信號。
e.軟件環境
(1)開發工具：貝加萊AS編程軟件和貝加萊APROL系統軟件；
(2)運行環境：監控工作站為Linux，業務工作站為WinXP；
(3)軟件功能：報表查詢管理功能，該軟件的功能能滿足用戶提出的要求，能對發油的數據管理、查詢、制表。能在網絡的客戶端運行，訪問現場的發油情況以及現場各個設備的當前工作狀態。
4.幾個控制功能
a. 流速控制 對于鶴管和加油槍要求保持一定的流量(流速)范圍，以保證加油作業的安全和效率。由于下列情況可能造成發油流量的變化：大罐液位的高低不同；管線長短不同；同種油品同時發油車位多少不同；使用鶴管和加油槍不同。
采用開關閥的二次調速，從而調節發油流速。
b.精確定量控制 可在發油結束前的定量關閉過程中提前關閉電液閥，當達到定量數量(有一微小的提前量)時快速關斷電液閥并停泵，實現定量控制。
c.車位自動分配 領油用戶在業務工作站進行預約。油庫工作人員依次將前來領油用戶的預約信息輸入業務工作站。當一個用戶的預約被接受時，打印機自動為該用戶打印預約單。該用戶持預約單將油罐車駛入付油區指定車位排隊等待。
三 新系統優勢
(1)系統分全自動裝車、APROL獨立裝車、PCC獨立裝車3個等級的裝車狀態，有效地預防了在不明故障下問題的解決。并且，待交易系統恢復后，APROL獨立裝車、PCC獨立裝車時的數據能自動上傳，減少了工作人員的工作量；
(2)系統采用分布式結構，使結構清晰，維護和施工非常方便，增加了安全性、可靠性；
(3)系統可按照生產和銷售計劃，隨時調整泵站和鶴位的對應關系；
(4)系統擴展方便，隨著規模擴大，鶴位逐步增加，每增加一個鶴位就增加一個緊湊的鶴位PCC，通過以太網或者CAN總線直接掛在現場總線上即可；
(5)該系統采用X20系統，具備高的I/O密度、擴展方便、可熱插拔；
(6)隨著技術不斷進步，如果工藝流程的改變，需要更改鶴位CPU的程序，可以在中控室通過以太網，利用B&R的INA通信技術，直接將改動的程序下載到鶴位PCC上。
作者： 魏振杰 貝加萊工業自動化（上海）有限公司濟南辦事處
