由于石油、芳烃及液化气的人工装车存在效率低、损耗大的问题；甚至有时人工操作容易疏忽而出现冒罐事故；更有装车静电接地可能不牢固或忘记接静电夹等，灌装过程中随时存在静电聚集安全隐患。为了提高芳烃及液化气的装车效率,降低损耗,减轻工人的劳动强度和产品挥发对工人身体造成的危害,杜绝安全隐患，使用本公司比较成熟的自动化定量灌装系统可以杜绝和减少以上情况的发生。根据我公司多年来在同行业装车控制系统应用中的经验，以及现场实际情况及所发放物料的特性，提供如下技术构成选型方案及产品性能、参数介绍。

3、控制系统的组成、设备选型及其功能

3.1概述

     本方案的控制系统共分为三个组成部分：

（1）、罐区计量系统

      包括：防爆液位计、防爆液位开关和罐区计量系统。

（2）、定量装车控制仪

包括基于现场组态的隔爆定值控制仪的定量装车系统。

（3）、现场控制仪表及设备

包括：质量流量计、防爆电动先导阀、静电防溢保护系统等组成。

下图1为装车系统网络配置示意图。

3.2上位控制操作站系统的配置及功能

3.2.1上位控制操作站上位机软件的配置和特点

   上位机软件是专门为化工品的储运定量发放而开发的基于WINDOWS2003/XP操作平台上的装车销售开票计量控制管理软件,人机接口友好,安装、操作简便，数据存储准确、计量控制可靠。

系统基本功能及特点

        控制操作站上位机基本功能

l        可实时监测、动态显示下位机发货的工作情况。

l        本地装车、远程监控、刷卡发货工作。

l        系统功能状态、参数设置可现场组合，并具备库存管理、数据备份等功能，并生成相应日志。

l        系统具备指定货位提货或同类品种物料任意货位提货方式。

l        可查询某年、月、日、时或某单位某车号以及某种物料的发放情况，并可进行组合查询、具备数据分类统计和报表的生成打印，具备数据自动备份功能。

l        系统进行分级管理，并设有相应密码锁。

l        具有SQL SEVER 大型数据库接口，便于连接ERP或MES系统。

        软件基本功能

l        装车操作控制站发货控制管理功能：包括指定式发货、对同单号分批次发货、整装发货等功能，刷卡方式发货等功能。可对不同的物料、发货类别、灌装方式、客户名称、车号、开票单位名称进行发货，打印不同格式的标准发货单据。

l        巡测下位机状态功能：主要是对下位机状态进行检查，以便了解当前各台下位机的发货状态、物料名称、密度、仪表系数、提货单号、应发量、实发量、分类计量、待发数等。

l        远程遥控发货：可通过计算机，远程启动、停止遥控槽车的装车工作，实现集中、集散式互换发货工作方式。

l        发货记录浏览功能：主要是对操作员当日所进行的各种有关发货资料、清除等活动的浏览。还可进行补打单据、换位发货、动态显示发货的总记录数。

l        系统设置：包括用户名称、货物名称、提单名称、密码管理、打印联数等内容的设定。

l        网络功能：可以与广域网或中央控制室进行信息数据共享，并具有拓展功能，可以方便地增加货位，并可进行升级更新。

3.3 定量装车操作原理及功能说明

（1）、装车操作原理：当槽车开到货位时，操作人员首先根据发料量，通过隔爆定值控制仪的键盘，设定装车量；在鹤管插入进槽车（溢出保护探头用卡箍安装在鹤管上），接好静电夹，现场条件允许装车后，按定值控制仪上的发料启动键，定值控制仪自动打开管在线的电动执行机构（电液阀和泵），进行装车；装车过程中定值控制仪实时采集流量信号并显示累积流量；当装车量达到预设装车量的提前关阀量时（例如95%，控制仪可以随时更改提前第一段关阀量），控制仪自动关闭减小电液阀门开度，当装车量达到预设装车量时，控制仪自动将阀门和电机全部关闭，结束灌装，装车自动完成，无需人工关阀、停泵。

装车方式流程如下所示：

 

（2）、灌装过程静电及溢出安全保护：在装车过程中，如果罐车不接静电夹，阀门打不开，发不出物料；如果装车过程中，静电夹接地不良或物料液面到达高液位探头时，为安全起见，无论流量是否达到预定量，控制器都将自动关闭阀门和电机，隔爆控制器提供中文报警提示，提醒现场操作人员哪里出现问题，达到静电溢出保护功能。

（3）、主要实现功能

（1）、实现高精度的定量装车，灌装精度优于质量流量计精度。

（2）、可在控制室集中控制定量装车，也可在现场通过和计算机连接的现场隔爆定值控制仪，在灌装区现场就地自动灌装、发货。

（3）、定量计量灌装部分采用集散式控制方式，采用总线方式和计算机连接，在计算机出现故障时，可以通过现场的定值控制仪直接发货，灌装，不影响正常的发货工作。灌装系统实现分散控制，集中管理的现代化控制发放管理模式。可实现联网工作，也可实现脱机单机工作。

（4）、具有数据库管理功能，包括月数据库、历史数据库、系统参数数据库和等，系统在运行过程中可对各数据库进行查询、保存或打印等操作。

（5）、具有打印报表功能。

（6）、操作保护功能：能防止非授权人员操作该系统，具备密码保护功能。

3.4定量装车系统硬件配置及功能特点

8路装车系统采用“装车控制仪（批量控制器）+质量流量计+防爆电动先导阀”的方式完成装车的自动定量控制。

3.4.1装车系统的构成原理、配置及特点

根据芳烃和液化气的性质，对芳烃采用顶部密闭装车的灌装方式，对液化气采用地步密闭装车的灌装方式。现场构成流程构成如下图所示：

 

各部分功能及作用说明如下：

（1）、流量计：流量计量采用横河的ROTAMASS质量流量计作为流量采集一次仪表,直接对流过的物料流量进行计量，并把流量信号变成电信号，送入控制仪，进行流量显示、计量控制，并通过控制仪换算成质量流量进行计量装车。 

根据工艺技术条件要求和液化气和芳烃的安全装车流速,采用质量流量计时，口径太小，容易造成压力损失过大，局部流速过快，不利于快速灌装，容易形成安全隐患。本案装车采用DN50口径流量计可以很好地满足设计要求。

（2）控制阀：为了提高控制效率和可靠性，选用性能可靠的先导式电液阀，实现两段开两段关，消除水击，与装车控制仪配合实现联锁，提高装车精度。

     先导电液阀具有:良好的开闭功能(快开缓闭)，不产生水锤。阀体采用的是丫型、半流线型设计，过流量比一般球阀高20%，压损小。全开无阻隔式阀口，无污物缠绕.采用弹性密封设计，无渗漏。可拆式缸体和阀座，不需从生产管路上卸掉就可维修等特点.广泛用于石油、化工、供水等行业对管道液体输送系统的自动调节控制和远程调节控制。

数字式电液阀是采用一个二通常开电磁阀和一个二通常闭电磁阀与主阀相结合而成。

    根据流量仪发出的流量信号，由计算机分别操纵两个电磁阀的通断时间长短及通断次数，将主阀活塞锁死在某一高度上，使主阀出口流通面积一定，从而使主阀出口流量保持一个预设值，无论上游流量或压力如何变化，此预设流量值将保持不变。同时该阀还可以根据计算机程序控制，远程操纵两个电磁阀通断来作为控制主阀的开关状态切换。

    该阀还能够根据计算机程序控制，操纵两个电磁阀通断来实现主阀的二段或多段开启和关闭，防止水锤产生，保护管路系统和设备。

    主阀的开启和关闭速度可通过前后两个针阀分别进行调节。

    该阀具有:能实现远距离自动化控制，能实现下游某一理想预设流量值恒定不变，以提高介质输送精度。启闭时管道介质流速增减平稳、无水锤危害、启闭速度可调节等特点.

主要用于:石油，化工，供水等系统行业的管道输送液体系统中，用计算机自动化控制，提高介质输送精度，限止主管到支管的流量和对管道流体远距离开关切换、防止水锤、保护管路系统和设备等场合.

 

（3）、静电溢油保护系统：包括安全栅、防溢开关、静电接地夹、静电溢出报警器。

防溢开关是一种防止灌装过量而冒罐的安全保护装置。

静电接地夹：与大地接地桩连接，将槽车上的静电倒入大地。其触点信号进入装车控制仪。当接地夹未接槽车时，发不出物料；当接地夹与槽车接触不良时，装车控制仪将输出控制信号自动暂停装车。

静电溢出报警器：在出现静电接地不良，或者有溢出现象产生时，报警器会发出声光报警，提醒现场操作人员检查。同时提供控制信号给现场装车控制仪，停止灌装工作，以杜绝安全隐患出现。

（4）、输送泵：是计量灌装的动力装置，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送到电气开关柜，然后再由电气开关柜控制输出至电机。

（5）、定量装车控制仪：是实现定量自动装车的核心设备。其主要功能是对发货过程进行程控和安全联锁。

3.4.2定量装车控制仪的构成、功能和特点

本系统定量装车控制仪硬件主要由一体化智能控制模块、电源模块、液晶操作面板、操作键盘及其他辅助设备(端子、电源、防爆箱等)构成。

其主要功能如下：

（1）参数设置功能

装车仪可以根据发货需要通过远程监控计算机或装车仪设定发油参数。这些数据包括：预置装车量、流量系数、提前量、开阀延迟时间、流体密度等。

（2）定量发货控制

确定装车仪的工作参数之后，装车仪就会按照指定的程序完成自动发货过程，当发货量达到设定值时，自动停止发货。

（3）溢出保护功能

当发生溢出冒罐，停止装车。

（4）接地保护功能

当检测到没有安全接地时，停止发货。

（5）掉电保护功能

发货过程中出现意外掉电时可保存发货参数，通电后可继续发货。

（6）数据采集功能

装车仪可采集流量计脉冲信号，可采集温度变送器传送过来的介质温度信号，还可接入防溢、静电接地夹等开关信号。

（7）阀门和泵的顺序控制功能

在装车时按预定时间顺序依次打开阀(泵)，装车到定量时再按照预定的时间和顺序依次关阀(泵)，完成自动装车作业。

（8）现场急停功能

装车仪上设有急停按扭，若发货时现场发生紧急情况，操作人员只需按急停按扭即可立即停止发货。

（9）远程和就地实时监视功能

装车仪配有高亮度液晶显示屏，实时显示发油进程和相关设备的状态，远程监控计算机与装车仪同步实时显示发货进程和相关设备的状态。

（10）远程／就地发货模式转换功能

一般情况下均通过上位机进行数据下发控制，也可根据需要在现场直接发货，本系统中每台装车仪是一个完整的计量、控制和显示单元，独立于上位机。

（11）给现场仪表供电功能

本装车仪还提供了电源输出端子，为现场仪表如流量计、阀门提供24或12VDC和220VAC类型的电源。

（12）通讯联网功能

本装车仪是一个开放的系统，具有强大的通讯和联网能力，可以以RS485 MODBUS/CAN等形式与上位机和其他系统相连。

（13）设备自检功能

系统自动检测装车控制仪工作状态，在监视计算机上可以远程监视装车仪工作状态。装车仪发生故障时，系统会自动提示。

（14）、非接触IC卡读卡功能：

可以通过防爆定值控制仪自身所带的一体化IC卡读卡器，对非接触IC卡进行读卡，客户身份识别，装车信息读取等功能。

（15）、发货历史记录功能：

每台控制仪能够记录不少于100条的装车历史记录，记录最短保存时间不小于两年。

3.4.3联网和通讯

装车控制系统为两级主从分布控制系统。由一台用于“集中管理”的PC机（上位机）和安装在发货台现场的若干台用于“分散发货控制”的下位机（即批量控制器、定量控制仪）组成（如下图所示）：

从上图中可以看出,装车系统每台装车仪之间通过RS-485总线网络进行通讯连接。

3.3.4基于定量装车控制仪的装车系统的主要特点

（1）、高可靠性

装车控制仪全部采用技术成熟、性能可靠的工业级产品，其核心控制器采用工业上常用的大规模工业级CPU内核，液晶显示采用宽温工业级汉字LCD显示器，用于数字输入的键盘，采用寿命达1000万次以上的按键。电路和软件设计同时采用了看门狗技术，提高了系统的抗干扰性能。在通讯在线，加入了三级防雷、防静电电路，具有较强的抗雷击和防静电干扰能力。

上位机采用WINDOWS2003/XP操作系统上运行的成熟专用组态型发油管理软件。

（2）、多重安全设计

u      装车过程中自动检测接地信号，没有安全接地时禁止装车操作。

u      装车过程中自动检测溢油探头信号，溢油时自动停泵、关阀。

u&nbs, p;     设置多级操作权限，满足操作权限方可进行参数设定或操作。

u      阀门和泵顺序控制功能，彻底防止水击现象。

（3）安全灵活的联网和通讯功能

u      在通讯在线，加入了三级防雷、防静电电路，具有较强的抗雷击和防静电干扰能力，通讯距离可达1200米。

（4）配置灵活

根据用户需求，该系列装车仪提供一机一位（一台装车仪控制一个鹤位），并可对不同的灌装产品需求做出相应的选择。

（5）易于维护和使用

u                  系统硬件采用模块化设计，各模块安装简便，易于维护。

u                  具有流量及阀门指示灯，便于故障判断。

u                  具有详细的内部自检功能，出错时给出错误提示。

u                  背光宽温点阵式液晶显示器，不受周围环境光线影响，清晰、直观。

u                  汉字显示，逐步提示，操作方便明了。

（6）远程和就地两种操作方式

本装车控制仪（定值控制仪）提供远程操作和就地操作两种操作方式。当操作方式设定为远程时，只允许在远程管理计算机上修改工作参数，远程设定装车数据量等作业；当操作方式设定为就地工作方式时，只允许在就地装车控制仪上修改工作参数，进行控制等作业，同时在远程管理计算机上同步显示所有工作参数和设备装备状态。

不论控制仪工作远程和就地工作方式，灌装数据都能准确传输到计算机数据库，实现数据采集、管理功能。