化工仓储SCADA系统功能

一、上位机系统的功能

1.1画面显示功能

所有操作画面和显示画面均为全中文显示。系统由以下几类画面组成：总貌画面、索引画面、分罐组画面、单罐画面、流程图画面、控制分组画面、回路参数画面、趋势图曲线显示画面、报警汇总画面

1.2 报警功能

系统可以产生以下几类报警：工艺过程报警、故障报警、连锁动作报警、紧急停车报警、其他自定义的报警；

报警可以根据严重性和轻重缓急划分不同的报警级别，不同级别的报警具有不同

的表现形式；

报警在监控系统上可有以下几种表现方式：文字提示、颜色变化、声音报警、闪烁；

1.3 数据存储和处理功能

对于实时测点数据、操作记录、报警记录等，监控系统均可自动登录到数据库中。 在数据库中这些数据还可分类存储在不同的表格中，按不同的要求排序等。

1.4 连锁及过程启停控制功能

对仓储区的生产流程进行启停操作，被控设备如阀门、泵等进行控制。具有良好的人机界面，所有控制命令均有信息提示。

当某些参数报警并处于紧急情况时，系统可产生连锁，自动切断相关设备。

1.5 报表生成及打印功能

上位机软件提供报表编辑工具，可根据用户需要定制生成各类报表并可打印输出。

系统可生成以下几类报表：即时报表、定期报表、报警汇总报表、操作记录报表

1.6 操作安全

设计3级以上操作口令，不同的操作员具有不同的操作员代码和口令，口令和操作代码可修改统的一些重要的相关操作均要验证操作员代码和口令，这些操作发生时系统将自动记录操作员代码、操作开始时间和结束时间以及操作内容。

1.7 趋势数据输出功能

操作站的实时数据可历史趋势数据可转换为标准的PC格式（如*.TXT、*.DOC

及*.DBF）等数据文件格式输出。

1.8 通讯功能

提供OPC、MODBUS 从站协议及数据库等通讯接口，可方便的实现与其他系统

的数据通讯。

1.9 WEB发布功能

安装相应的软件组件WEBVIEW SERVER，其他系统可通过IE等浏览器浏览监控系统和数据。

1.10 工艺流程大屏幕实时显示功能

通过上位机与大屏幕的连接，可以把上位机上监控画面实时传输到大屏幕显示系统，进行实时显示。

二、自控设备的功能

逻辑控制功能

PLC系统控制站具备连续过程控制（主要有定值、比值、串级、分程、PID调节等）、批量控制、顺序控制（执行控制逻辑、联锁逻辑、安全保护等）、配方管理等功能，完满足常规过程控制的功能和速度要求。

数据采集功能

控制站和采集站将现场数据采集进系统，通过通讯网络将实时数据和报警数据传送到上位机，并存入数据库和硬盘，供随意调用

过程I/O接口

模拟量输入（4-20 mA）、RTD输入、数字量输入、数字量输出、模拟量输出、RS232，RS485串行通讯接口、DP总线接口、TCP/IP接口

报警功能

系统具有下列报警功能

①模拟输入信号超出信号范围

②模拟输入信号超出高、低限值

③模拟输入信号变化率超出限定范围

④模拟输出信号超出高、低幅值

⑤数字输入信号为报警状态

⑥通讯中断报警和系统本身故障

报警可以按照功能、设备、性质（如过程报警、设备报警）进行任意分组，通过组态可以实现报警自动打印，自动记录，区分事故报警。报警精确到秒，显示到毫秒。

通讯功能

控制器配置有以太网通讯接口，可以通过以太网和上位机进行通讯。

同时控制站通过现场总线从I/O站采集数据，并将控制信号发送到I/O模块的输出通道。

系统诊断功能

PLC系统应具备完整的自诊断系统，并且定时自动或人工启动诊断系统，并在监控站CRT上显示自诊断状态和详细结果。

PLC系统具备良好的冗错能力，即当某些模块发生故障后，不影响整个系统的有效工作。

掉电保护功能

控制器具有掉电自动保护数据和来电自动恢复数据等功能。

三、液位计量系统的功能

液位计主要功能是对储罐的液位、温度、压力进行测量，提供高精度数据，液位提供毫米级的数据。

通讯功能

液位计量系统是通过RS485的通讯方式，采用MODBUS RTU通讯协议，与自控设备进行数字通讯，由自控设备的接口模块读取液位计量系统内的CIU的数据；

罐容计算功能

上位机系统服务器的数据库存储有每个储罐的体积容表以及各种化工品的密度表，每个体积表有液位高度（毫米）以及向对应的体积（立方），密度表有温度以及对应的密度，温度范围是-50度到+60度，以0.5间隔为一条记录，分别对应一个密度；当上位机系统的服务器通过以太网从自控设备上读取到某一个储罐的液位及液位温度后，首先通过当前液位值从体积表查表获取当前液位对应的体积，然后通过当前液位的温度从密度表中查表，通过VCF的计算，得出当前的液位密度，最后通过体积*密度计算出当前的储罐的质量，这样罐容计算基本完成，另外储罐进行进料或出料时，通过计算出的当前质量以及时间取样，可以计算出储罐进出料的大概瞬时流量；

罐容数据保存功能

当罐容计算完毕后，可以根据设定时间或固定一个时间保存当前的液位、体积、质量、密度、温度、压力等历史罐容数据表，以便将来做报表、历史数据曲线，另外罐容数据保存到大型数据库中，也可以为ERP、MIS等系统提供数据接口；

罐容报表功能

实时罐容报表：在上位机操作站上，通过监控画面即可以产生实时罐容报表，生成的报表可以打印，也可以导出成Microsoft Excel文件；

历史罐容报表：在上位机操作站上，有报表查询功能，可以根据时间段，获取该时段的罐容数据；

四、油气回收系统的功能

油气回收系统由其它厂家成套提供，在SCADA系统中需要与油气回收系统建立以太网或RS485等通讯，在SCADA系统中实现对油气回收系统的数据采集及在线监控；

五、消防系统的功能

消防系统由其它厂家成套提供，在SCADA系统中需要与消防系统建立以太网或RS485等通讯，在SCADA系统中实现对消防系统的数据采集及在线监控；

六、装卸系统及IC卡门禁系统的功能

请参考本网站装车控制系统

化工仓储SCADA系统配置

一、上位机系统的配置

1、上位机系统的配置

1、1 服务器

服务器设有主、备共2台服务器，要求选用服务器级别的计算机，分别安装服务器操作系统、大型数据库软件、工业组态软件，两套服务器互为冗余，数据实时同步。每套服务器配备独立的主机（包含机箱、主板、CPU、内存、硬盘等）、显示器、光驱、键盘、鼠标。

1、2 操作站

操作员站可选用企业控制级别的计算机，按照要求配置数量，分别用于软件开发、操作、监控以及WEB发布功能等。每台计算机配备独立的主机（包含机箱、主板、CPU、内存、硬盘等）、显示器、光驱、键盘、鼠标。

1、3 打印机

打印机主要分报表打印机、报警打印机、针式打印机，报表打印机一般是黑白激光打印机，打印幅度A3；报警打印机为彩色喷墨打印机，打印幅度A3；针式打印机主要作用是票据多联打印机，用于装卸车开票等；

1、4 通讯设备

SCADA系统通讯主要有以太网、串口通讯、现场工业总线。以太网为主干网，连接主要的设备（计算机、PLC主控器、子系统等），配置工业级交换机；串口通讯一般是用于仪表与主要设备的通讯，如液位计量系统与PLC的通讯；现场工业总线为PLC主控器与远程I/O站的通讯，如西门子的Profibus DP总线等。

1、5 UPS

为了有效提高使用电源的安全性与可靠性，为用户最重要的设备提供安全无忧的电力保障，系统要求配置不间断电源（UPS）,当市电断电时，至少能满足30分钟以上的备用供电；UPS的额定容量，要根据计算机、打印机等设备、PLC单元、现场仪表的功率确定。

1、6 大屏幕显示系统

对于规模比较的化工仓储系统，为了能更加直观显示整个系统系统实时运行情况，通常会在中心控制室设置一套彩色的LED大屏幕，大概7长（米）*2高（米）=14平方左右的面积，像素小于5毫米，大屏幕可分割成视频监控及仓储系统监控，分别显示摄像头视频信号及仓储系统的工艺流程实时状态信息。

1、7 软件系统

在SCADA系统中软件系统一般分为监控软件及管理软件，监控软件通常采用成熟的工业组态软件，主要是实现数据的采集以及工业流程画面的制作及在线监控；管理软件主要有操作系统、数据库、生产数据管理软件等，操作系统分为服务器操作系统及操作站操作系统，数据库一般采用大型MS SQL、Oracle SQL等，生产数据管理软件由系统集成商根据用户需求定制开发的软件，主要是生产数据的统计、发布、报表打印等功能。

二、自控设备的配置

1、自控设备的配置

自控设备一般由PLC系统组成，对于仓储系统规模比较大的项目，PLC一般要求采用中大型的设备，PLC主控设备采用硬冗余的双机热备结构，CPU模块、电源模块、以太网模块、网络都采用冗余配置，任何一个主控设备故障，不能导致系统的瘫痪，冗余的切换要达到无扰动切换。

三、液位计量系统的配置

液位计量系统是化工仓储SCADA系统的重要组成部分，一般会在储罐安装雷达或伺服液位计，液位计的计量精度一般要求能达到毫米级别，同时带多点温度计、压力变送器等。液位计与系统之间一般采用串行通讯的方式，由现场的液位计的智能表并连到控制室的CIU通讯单元，CIU通讯单元提供RS485或RS23接口与PLC的接口模块进行通讯，由PLC获取数据，传输给上位机系统，由上位机系统对液位计测量的数据进行处理。其系统结构示意图如下：

四、现场仪表的配置

化工仓储的现场仪表一般有电控阀门、泵、控泵变频器等控制仪表，温度变送器、压力变送器、液位开关、现场防爆急停按钮、气体检测报警器、液位计、流量计等检测仪表；

电控阀门一般安装在管道的进出口、储罐的进出口，实现化工品进出的自动控制；

泵及控泵变频器主要是实现化工品在管道输送的自动控制；

温度变送器、压力变送器主要是对管道、储罐化工品物理特性的进行在线检测，为生产管理人员对化工品仓储自动化作业提供有效的保障；

液位开关、现场防爆急停按钮、气体检测报警器主要是对化工品仓储自动化作业过程中，可能出现的安全事故进行提前警示，为生产管理人员是否继续完成自动化作业提供安全保障；

液位计、流量计主要是为化工仓储作业过程提供一个量化的数据，为企业间的贸易往来、日常生产数据统计等提供了自动化的数据。

五、装卸系统及IC卡门禁系统的配置

装卸系统有火车装卸、船舶装卸及汽车装卸，门禁系统主要包含IC卡流程控制及车辆识别等。

1、装卸系统的设计原理

一般装卸控制系统是采用两级主从分布控制系统。由一台或多台用于“集中管理”的PC机（上位机）和安装在发油台现场的若干台用于“分散发油控制”的下位机（即定量装车控制仪，控制器采用PLC）组成，下位机与上位机之间通过RS485通讯网络或工业以太网及相应的通讯协议来达到数据采集、装车管理和流程控制的功能。具体的功能将在后面的内容介绍。

而系统单鹤位工艺流程及控制原理图所示：

图2中，自动装车控制系统的工艺流程包括一些数据采集设备、控制设备、安全保护设备。分别具体介绍如下：

（1）、流量计 采用质量流量计或体积流量计。流量计的流量信号输出一般为脉冲输出。装车控制仪采集其流量信号完成对已发油量的计量。

（2）、阀门： 为消除装车过程中出现“水击”现象，提高装车的精度，

装车系统控制阀选择可多段启、停的电液阀或两段式气动阀，阀门受装车控制仪控制。其具体功能和选型将在后面介绍。

（3）、消气过滤器：为一种安全保护设备，用于过滤液体中的一些杂质以免损坏流量计和阀门。

（4）、防溢开关：是一种防止发油过量而冒罐的安全保护装置。

（5）、静电接地夹：与大地连接，将槽车上的静电倒入大地。当接地夹与槽车接触不良时其触点信号进入装车控制仪，装车控制仪将输出控制信号自动停止装车。

（6）、付油泵： 是发油的动力装置，其起、停受装车控制仪控制。由于泵一般为强电供电，所以其起停控制信号必须先发到电气开关柜，然后再由电气开关控制输出。

（7）、定量装车控制仪：是实现定量自动装车的核心设备。其主要功能是对发油过

程进行程序控制和安全联锁。

石油、化工、燃气等领域

SCADA系统的产品选型一般根据仓储区的规模、存储的化工品危害程度等配置，规模小、危害程度低的仓储区，可以配置单机系统，即上位机系统仅配单一的服务器、2台左右的操作站，自控设备选择单CPU的控制站，CPU、通讯、电源等主要设备不做冗余配置；

规模比较大的仓储区，通常有20多个储罐以上的系统或者存储的化工品属于高危品，上位机机系统的服务器做成冗余，安装大型的数据库、因为规模大的仓储区，要采集的保持的数据很多，采用冗余的上位机系统可以有效提高数据存储的安全性、稳定性及可靠性，自控设备当然也需要采用冗余配置，因为规模大，说明设备使用、维修的机会就大，采用冗余配置后，可以在线维修设备，不会因为某一个主要设备故障后导致整个仓储区自控系统的瘫痪。