油库管理自动化.ppt
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1、 油库自动化油库自动化 -1 主讲:张树文主讲:张树文20132013年年1010月月1515日日12/13/20221油库自动化?n油库+自动化测量测量控制控制管理管理温度温度压力压力流量流量液位液位成分成分泵泵锅炉锅炉阀门阀门设备设备安全安全经营经营12/13/20222n油库自动化的主要内容有哪些?油库来油、外输及库存量计量油罐区自动化:n油罐液位、温度;超限保护;n流程自动切换;n油罐密闭控制;装卸区自动化消防系统自动化油库管理信息系统自动化12/13/20223第1节油库自动化概述n1、油库工艺流程、油库工艺流程n2、系统设计概况、系统设计概况n3、油库自动化系统总体方案、油库自动化
2、系统总体方案n4、自动计量系统、自动计量系统n5、自动付油系统、自动付油系统n6、管线工艺自动化、管线工艺自动化/阀门控制系统阀门控制系统n7、可燃气体报警系统、可燃气体报警系统n8、视频监控系统、视频监控系统n9、作业优化调度系统、作业优化调度系统12/13/202241、油库工艺流程n油库的工艺流程?n储存区n装卸区操作区n辅助生产区n行政管理区油罐泵房管道外输泵房铁路火车公路汽车水路轮船加热炉消防污水处理阴极保护变配电指挥外销调度12/13/202252、自动化系统设计自动化系统设计n2.1 系统设计思想系统设计思想信息管理体系结构信息管理体系结构n符合整个石化行业的符合整个石化行业的E
3、RP建设的需要建设的需要n为逐步形成支持决策层、利润层和生产成本控制层三层管理体系的信为逐步形成支持决策层、利润层和生产成本控制层三层管理体系的信息集成系统提供可能。息集成系统提供可能。n为实现集团自动处理有关财务、原料及设备管理、生产计划、以及整为实现集团自动处理有关财务、原料及设备管理、生产计划、以及整个供应过程中的销售和分销活动提供了基础。个供应过程中的销售和分销活动提供了基础。ERP是EnterpriseResourcePlanning(企业资源计划)12/13/202262.2 系统设计原则系统设计原则n自动化技术、信息技术n管理信息系统开放n管控一体化n系统设计原则系统不仅要满足油
4、库工艺设备、设施自动化的需要,还要满足油库自身业务管理的需要,达到管控一体化的同时,还要兼顾与其它职能处室和各专业中心业务运作衔接的需要,并且还要考虑与ERP接口。12/13/202272.2 系统设计原则系统设计原则n开放性标准化原则开放性标准化原则n可靠性安全性原则可靠性安全性原则n准确性可测试性原则准确性可测试性原则n实用性与先进性相结合原则实用性与先进性相结合原则12/13/202282.3 系统设计目标和内容系统设计目标和内容n利用现代控制技术,构建多点自动化测控系统n采用先进、可靠、简单、实用的工控技术n利用现场总线技术,构建油库自动化控制网络n建立集油库库区自动化测控系统于一体的
5、自动化监控平台n建立完整的油库综合管理系统n现场信息与管理信息结合形成管理控制系统。n实现与相关公司信息系统的无缝连接12/13/202293 油库自动化系统总体方案油库自动化系统总体方案n3.1系统总体方案设计原则n3.2系统总体结构设计方案n3.3油库自动化系统总体结构12/13/202210n为满足油库自动化控制/管理系统的需求,整个系统的设计基于强大的网络功能,在网络配置上使用标准工业以太网和基于RS485现场总线技术并结合PLC技术,油库网络拓扑结构图。n该网络是经油库计算机中控室通过光纤、双绞线线路和网络设备将油库办公区、付油区、卸油区等各部分连网,油库各子系统和油库自动化控制/管
6、理系统运行在网络之上,并通过专用网络服务器交换数据。n随着计算机技术、通讯技术、控制技术的高速发展,基于现场总线的分布式系统已经成为当前流行的控制系统,而运用PLC技术与网络技术结合是控制技术与网络通讯技术的完美结合,把控制设备PLC挂在工业以太网上,应用多种传输介质(双绞线、光纤)通讯,从而网络上的所有工作站都可通过工业以太网与控制设备交换信息。n系统网络布局采用双网冗余设计,以提高网络运行的可靠性和安全性。3.1系统总体方案设计原则12/13/2022113.1系统总体方案设计原则n整个系统由四个控制子系统构成。n阀门自动控制及安全联锁系统n储罐混合法自动计量系统n微机自动发油系统n安全监
7、控系统(包括:可燃气检测系统、油库电视监控系统、高/低液位监测系统、电子巡更等)系统之间相互独立、相互依存,增加了系统的灵活性,油库可以根据自己的情况,选择子系统进行系统组态。系统各部分控制和管理所产生的数据,集中存储在网络数据库中,统一管理,保证数据的开放性、安全性和完整性。网络系统通过防火墙提供外部的访问接口,上级公司或单位可通过ADSL宽带或DDN数据专线实现有权限的授权访问。12/13/2022123.2系统总体结构设计方案n系统自下向上由现场自动化层、集中控制层及管理层(包括油库管理层、公司管理/调度层)三个层面组成。n系统结构如下管理层集中控制层现场自动化层12/13/202213
8、管理层集中控制层现场自动化层12/13/202214n现场自动化层现场自动化层n现场自动化层实现油库生产作业设备现场单点测控,包括汽车发油控制、油罐自动计量、管线工艺自动化、库区安全监控(电视监控、油气报警、智能巡检、门禁监控)等系统的现场单点测控。12/13/202215集中控制层集中控制层n实施各子系统的监控管理系统,采集各系统作业设备数据,监控管理各子系统的信息。n实施自动化监控平台,在监测现场作业设备基础上,跟踪作业流程、实现作业信息共享,作业流程关联监控,通过油库网络环境,提供油库自动化统一监控平台,满足油库集中监控的需求。在网络环境下,获取的测控系统信息支持远程数据传输,提供远程监
9、测功能。n实施作业调度优化系统,以自动化监测系统获得的现场作业数据为依据,优化库区工艺控制流程。12/13/202216管理层管理层n油库综合业务管理系统n以数据库、网络技术为基础,依托油库自动化子系统,面向油库日常作业,提供流程化、信息化管理手段,为油库领导及上级管理部门提供油库自动化监控信息,作业调度信息、业务管理信息的综合分析、查询功能,为油库内部管理提供更准确、有效的决策支持。n通过接口与业务管理系统实现数据共享,为上级管理部门迅速掌握油库实时信息,加强检查、指导提供技术支持手段。12/13/202217与其它系统关系与其它系统关系12/13/202218与其它系统关系与其它系统关系n
10、业务管理系统的发油指令业务管理系统的发油指令n油库自动化系统的发油数据油库自动化系统的发油数据n业务管理系统的进货数据业务管理系统的进货数据n油库自动化系统的计量库存油库自动化系统的计量库存n设备故障与报警信息设备故障与报警信息n数据查询与报表数据查询与报表n基础数据基础数据12/13/2022193.3油库自动化系统总体结构n3.3.1系统逻辑结构n3.3.2系统物理结构n3.3.3系统的网络结构n3.3.4现场测控网络结构n3.3.5油库SCADA系统的技术指标n3.3.6油库系统防火墙12/13/202220系统逻辑结构n系统逻辑结构分为两个层次。n第一个层次以油库的自动计量、自动付油、
11、安防监控等自动化系统为基础,实现油库层次油库层次的自动化操作和安全管理。n第二个层次以实时数据库、业务数据库为基础,通过设备管理、优化调度、二次物流等功能模块,实现业务层面业务层面的生产和管理自动化调度管理系统。12/13/2022213.3.2 系统物理结构系统物理结构n油库管控系统选择SCADA系统模式,采用分级分布式计算机控制系统,对工程的工艺过程进行集中管理、分散控制。n油库SCADA主站计算机系统采用开放式体系结构,有利于将来系统的升级。中心控制室计算机系统、各子系统通过网络与主站计算机通讯。n生产网、业务办公网和上级公司数据通信网构成了一个先进的管理控制和数据采集系统(SCADA)
12、,实现了对整个油库信息的集中管理及分散控制。12/13/2022223.3.3 系统的网络结构系统的网络结构n上级公司通过VPN隧道与油库进行通信和数据传输。n外网有数据库服务器,WEB服务器,数据采集服务器和IP21服务器。n油库内网采用总线型接入,使用硬件防火墙进行内外网隔离。n内网分成两个网段即网段A(办公网络)和网段B(控制网络)。n网段B采用数据冗余技术。网段A有若干台办公PC机组成,网段B有数据采集机,数据库服务器,计量管理机,付油开票机、付油管理机,可燃气体报警机,电视监控设备等组成。n库内网段A(办公网)和上级公司网络不能直接访问库内网段B(控制网)内的计算机,访问网段B(控制
13、网)内控制机数据必须通过网段B(控制网)的数据采集机,网段B(控制网)内所有计算机与网段B(控制网)以外任何数据交互也必须通过数据采集机。12/13/202223系统的网络结构系统的网络结构n各子系统中工作站通过路由器或光纤交换机与一台服务器连接构成库区局域网。n该网络的网络软件工作平台采用WINNT。在网络服务器上安装WINNT服务器版。每工作站上安装WIN2000作为工作站的工作平台。外网与内网通过安装在服务器内的防火墙进行数据交换,以保证内网数据库的安全。n该网络在100米范围内用双绞线做网线,100m以上采用光纤通讯建立100M网络。n具体网络结构见下图n整个油库管理系统软件安装在服务
14、器上。各个工作站安装相应的计量与控制软件。12/13/2022243.3.3 系统的网络结构系统的网络结构12/13/202225n设备选型建议设备选型建议n1、光纤及其配件:选用国内著名光纤生产厂天津立孚生产的标准8字型自承式中心管式(单模)光缆(GYXTC8S)。采用自承式光缆省略了跨空钢绳及架钢绳的施工费用,减轻施工量,节省了费用。n2、光纤收发器采用RAISCOM或NET-LINK产品。n3、交换机柜选用质量较好、价格适中的北京三盛产品。n4、交换机选用美国TSCTM、华为或SMC工业级以太网交换机产品。12/13/202226n工业以太网交换机可以导轨式、壁挂式、任意平面安装。即插即
15、用设计不需要专业技术人员即可安装使用。12/13/2022273.3.4 现场测控网络结构现场测控网络结构n测控网络结构n现场自动化系统可以简单概括为“大系统,多功能”n系统间的相互联系纷繁复杂,为保证油库各系统稳定、可靠运行,在油库测控现场采用了现场总线网现场总线网组建自动化测控网络:n系统采用西门子S7-400PLC做双机冗余主站,以Profibus-DB为总线协议。n在各分站中,依据不同系统采用不同现场总线设备;n管线工艺设备电动阀门,传感器,管道泵的控制采用AS-i总线设备为分站,n汽车定量装车、油罐自动计量、安全监控(视频监控系统采用视频总线)等系统采用ProfibusDB总线设备为
16、分站n各分站通过ProfibusDB环网与总站实现数据通讯,管理终端则通过工业以太网Ethernet与总线系统的主站实现数据交换12/13/20222812/13/202229系统优点及特点系统优点及特点n油库采用现场总线技术系统的优点n1)实现测控网络系统功能连锁n2)节省硬件数量与投资n3)节省安装费用n4)节省维护开销n5)用户具有高度的系统集成主动权n6)系统准确性和可靠性高12/13/202230油库油库SCADA系统的技术指标系统的技术指标n1)系统启动n系统的启动时间从发出指令到系统投入可实施正常监控时,应符合下述要求:n冷启动或掉电后重新启动:100秒;n热启动或复位后启动:5
17、5秒。n2)处理能力n系统的处理能力可用于评价系统的操作性能,即考虑在1秒期间内会有25%的离散输入信号状态变化和25%的模拟信号值变化。在系统处理过程期间不应丢失信息,不影响正常的数据采集和处理。n图形画面更新周期2秒;n动态数据更新周期2秒;n控制命令执行1秒;12/13/202231n3)计算机通信信道要求n数据通信系统是站控计算机系统与现场控制器之间的数据通信网。双网数据通信系统可用性不低于99.98%。n4)系统故障处理n网络中所有设备的重新启动和冗余设备故障切换均通过软件执行。不使用硬件监控计时器或机械开关n5)控制系统冗余n6)系统重新启动n7)系统的扩展与预留n8)网络安全12
18、/13/2022323.3.6 油库系统防火墙油库系统防火墙n防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件。该计算机流入流出的所有网络通信均要经过此防火墙。n防火墙是网络之间执行控制策略的系统,它包括硬件和软件。n它是不同网络或网络安全域之间信息的唯一出入口,能根据服务器的安全政策控制(允许、拒绝、监测)出入网络的信息流,且本身具有较强的抗攻击能力。n它是提供信息安全服务,实现网络和信息安全的基础设施。在逻辑上,防火墙是一个分离器,一个限制器,也是一个分析器,有效地监控了内部网和Internet之间的任何活动,保证了内部网络的安全。12/13/202233n防火墙的功能防火墙的功能n防火
19、墙对流经它的网络通信进行扫描,这样能够过滤掉一些攻击,以免其在目标计算机上被执行。防火墙还可以关闭不使用的端口。而且它还能禁止特定端口的流出通信,封锁特洛伊木马。最后,它可以禁止来自特殊站点的访问,从而防止来自不明入侵者的所有通信。12/13/202234防火墙的架构防火墙的架构n一套完整的防火墙系统通常是由屏蔽路由器和代理服务器组成。n屏蔽路由器是一个多端口的IP路由器,它通过对每一个到来的IP包依据组规则进行检查来判断是否对之进行转发。屏蔽路由器从包头取得信息,例如协议号、收发报文的IP地址和端口号、连接标志以至另外一些IP选项,对IP包进行过滤。n代理服务器是防火墙中的一个服务器进程,它
20、能够代替网络用户完成特定的TCP/TP功能。12/13/202235n防火墙的种类防火墙的种类n1.包过滤防火墙n2.应用网关防火墙n3.状态检测防火墙n4.复合型防火墙12/13/2022364 自动计量系统自动计量系统n4.1系统目标和作用n4.2系统组成结构n4.3系统主要功能n4.4实现效果及特点n4.5系统主设备技术参数及特点12/13/2022374.1 系统目标和作用系统目标和作用n优点n(1)实现储罐监控与计量的自动化,提高效率;n(2)实现储罐监控与计量的实时性n(3)提高计量精度n(4)保证库区运行安全n(5)堵塞管理漏洞12/13/2022384.2 系统组成结构系统组成
21、结构12/13/2022394.2 系统组成结构系统组成结构n系统主要由以下设备和软件组成:nEnraf 854XTG伺服液位计伺服液位计(每个罐一套)n多点平均温度计(每个罐一台)n差压变送器(每个罐一台)n(说明:以上项在危险区的防爆等级为dCT6)n通讯接口单元(整个库区用1台)n工业控制计算机、打印机、UPS电源等n(说明:以上两项放置在安全区的计算机房内)n油罐计量系统软件一套,n系统采用现场总线方式,实现计量油罐参数(液位,密度,体积,质量等)的测量。12/13/2022404.3 系统主要功能系统主要功能n(1)实时测量储罐状态。n(2)储罐状态实时报警。n(3)实时监测与计量存
22、货数量。n(4)油品计量管理与控制。n(5)生成、预览及打印报表;液位、界位、多点温度、液面下平均温度,平均密度;储罐收发油状态:正在付油、卸油、输转状态。液位、温度的监视与报警实时计算瞬时修正系数,温度-体积修正系数计算和显示油品的容积和质量存量:依据储罐自动计量数据,对发油进行记录或控制;实施计算和显示当日收发油动态,从零时起的发油量、卸油量和输转量。12/13/2022414.3 系统主要功能系统主要功能n(6)保存和查询历史状态和事件n(7)保存和查询报警时间n(8)保存和查询输转油事件n(9)参数下载与设置n(10)下载查询储罐容积表实时记录、保存储罐历史状态:液位、界位、温度、标密
23、、容积、质量等;日期、时间、类型和当时的参数。用户可以定时下载修订的库区静态系统参数:储罐数量、储罐标号,油品种类;设置库区的运行参数:运转状态,标密,通道、设置通讯参数,区域和罐组管理;设定和修改储罐参数:设定储罐高度、安全高度、油品种类、液位和界位的基准零点、液位和界位的高低报警值、修改日期及修改人等。12/13/2022424.4 实现效果及特点实现效果及特点n实现效果:n动态反映罐内油品液位、油高、水高、温度n提供油罐群测、单测功能n实现液位非正常状态报警(漏油、超限)n计算总质量、总体积、密度、标准密度及标准体积n实时显示监测数据n根据用户需求打印报表12/13/202243n系统特
24、点:n(1)采用现场总线型全数字化系统。n(2)系统采用分布式测控方式。n(3)系统所有的传感器、现场处理器均采用防雷击保护措施,n(4)系统可每天24小时,365天开机运行。n(5)仪表测量精度高,液位测量精度。n(6)液位开关上下限位硬性报警,安全可靠。12/13/2022444.5 系统主设备技术参数及特点系统主设备技术参数及特点n伺服式液位仪伺服式液位仪n量程:027米(标准型)n测量精度:1mmn油水界面测量精度:2mmn密度测量精度:5Kg/m3n温度测量精度:0.1n测量分辨率:0.1mmn重复性:0.1mmn波动积分时间:在0.510S间3点可编程n操作压力:0.6MPan环境
25、温度:-40+7012/13/2022455 自动付油系统自动付油系统n提油卡和油库门禁系统相结合,实现凭卡入库,加强油库安全管理。门禁监控系统使用汽车定量装车系统的IC卡(配送卡、提油卡(临时卡)、客户卡)),实现油库管理“一卡通”n与公司信息系统网络连接,实现数据共享12/13/2022465 自动付油系统自动付油系统n5.1 系统组成结构系统组成结构n自控发油系统有集散式和集中式两种。n集散式自控发油系统由一台上位管理微机(上位机)和若干台隔爆型下位付油控制仪(下位机)和流量计、电液阀、静电溢油保护器、温度变送器等一次仪表组成。系统中上、下位机之间通过屏蔽通讯线缆连接,通过RS-485协
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