摘要：本文介绍了30万吨级原油码头控制系统的设计，并对该系统的总体结构、设备组成及所实现的功能进行说明。同时该系统运用网络控制技术实现了对输油系统、输油臂、登船梯、氮气站等设备的集成，并且提高了系统的稳定性和可维护性。

　　1.工程概况随着国民经济持续快速的发展，对石油及附属产品的需求量不断提高，自产原油已经远远不能满足国内需求，就2008年一年我国进口原油达到1.2亿吨。为了缓解国内石油供求紧张和降低石化企业的运输成本，天津港和中石化合资建立天津港实华原油码头有限公司。码头设计为高桩墩台结构型式，设计泊位数一个，泊位吨级为30万（可兼靠10万级船），引桥全长为13.2公里，其中海上引桥8.8公里，陆域引桥全长4.4公里。

　　本文以天津港30万吨级原油码头为依托，介绍了运用自动化技术和工业通信网络技术所开发的输油控制系统。该系统采用集中管理的控制模式，充分考虑结构设计的合理和规范，操作方便、维护简单。在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济的目标。

　　2.控制系统的组成

　　天津港30万吨油码头主要用于接卸原油并通过长输管线入库，控制系统主要设计思路是基于这一生产工艺展开实施的。该系统设有调度室、码头操作间和8个远程控制站，对平台10个阀门和5处压力检测点、1处温度监测点；输油管线6个阀门， 6处温度检测点、2处压力检测点；平台3处管线电伴热监控点、管线30处电伴热监控点的实时监控。同时此控制系统还实现了对码头输油臂、登船梯、氮气站、及附属设施设备的无缝连接。

　　3. 控制系统设计

　　3.1 控制系统的结构

　　在天津港30万吨油码头中，所有设备分布在16公里长的管线上，功能独立但又相成为一体，直接用电缆将这些分散设备集成起来，即提高了造价又降低了可靠性，所以本系统采用网络控制技术来实现对这些设备的集成。本系统采用了工业以太网和现场总线两种控制网络，通过工业以太网实现了输油子系统、输油臂、氮气站、登船梯与监控计算机及码头操作间防爆显示终端的数据交换；采用INTERBUS现场总线实现输油子系统对8个远程站的监控。

　　3.2 控制系统的组成及功能

　　该系统是一个高可靠性、实时性的控制系统。根据本控制的网络结构，可分为生产作业操作监控层和设备子系统层。

　　3.2.1 生产作业操作监控层

　　生产作业操作监控层由调度室工业监控计算机、工作平台操作间防爆终端等设备组成。

　　在调度室内设置三台工业监控计算机，第一台为输油系统监控站、第二台为系统通用监控站、第三台为防爆显示终端服务器。<<<<<<<<<<<<<<推荐阅读：改造T7140卧式镗床转速

　　主要实现以下功能：输油工艺流程的选择、启动、停止控制；输油设备的自动操作控制及故障显示；流程设备的状态及工艺流程实时监视、显示以及报警；温度、压力信号的自动采集处理和图形显示；与输油子系统、输油臂、登船梯、氮气站等子系统的通信以及工艺流程运转联锁协调控制、状态监视。同时将系统和各子系统的生产作业数据和工作状态、故障状态实时存储至管理系统。

　　3.2.2 设备子系统层

　　设备子系统层由输油子系统、输油臂、氮气站、登船梯四个子系统组成。各个子系统功能对立，用网络控制技术，将四个子系统的PLC作为以太网内的1个子站，实现与调度室监控计算机的信息交换。各个子系统的组成和所实现的功能包括：

　　（1）输油子系统：主要由一台CPU处理器模块和配套的电源模块、RIO通信模块、以太网模块、INTERBUS总线模块、I/O模块等设备组成。本系统实现对管线阀门、电伴热、管线压力温度表等设备的监控。

　　输油子系统分为两部分组成。

　　第一部分由输油子系统PLC的I/O模块、码头前沿区域设备组成。码头前沿区域离中控室距离较近，相应设备可以通过电缆直接接入输油子系统PLC的I/O模块，进行监控。

　　第二部分由PLC的INTERBUS总线模块和总线上的八个子站组成。对于分布在长16公里管线上的设备，本系统采用INTERBUS现场总线技术。INTERBUS现场总线物理层采用RS485串行通信标准，传输介质可为屏蔽双绞线、光缆等，最多分支可为16层，速率可达500K，网络拓扑结构为树形，最多可连接255个子站，各子站无需编码。

　　根据本工程的实际情况，将输油子系统PLC的INTERBUS总线模块作为主站，在输油管线上设置八个子站，分散在管线上的设备作为这些子站的内部设备同主站进行数据交换，实现输油子系统PLC对输油管线上设备的监控。

　　该部分的所监控的设备主要包括：

　　电动阀门：工艺管线共有16台电动控制阀门，每台电动阀门的电动执行机构受自动控制系统监控，向PLC控制系统输出以下信号：远程可用、阀门开到位、阀门关到位、阀门开运行、阀门关运行。每台电动阀门电动执行机构接收 PLC设备输出的以下控制信号：远程开阀信号、远程停阀信号和远程关阀信号。

　　温度检测仪表：输油管线相应位置安装温度检测仪表，将420mA信号传入PLC，监视器上有油温的数字显示及历史趋势显示。

　　压力检测仪表：输油管线相应位置安装压力检测仪表，将420mA信号传入PLC，监视器上有压力数字显示及历史趋势显示。

　　（2）输油臂：码头平台共有4台输油臂，实现油船和输油管道的连接。控制方式为本地控制及输油臂系统PLC 控制。4台输油臂的对接完成、运行、故障、超限报警信号将通过硬线连接传送到输油系统PLC，并将同中控室监控计算机建立通信，向控制系统传输更多的监控信息，受自动控制系统监视。

　　（3）登船梯：码头平台设有1台登船梯，由于人员的上下船。控制方式为本地控制。其运行、停止和故障报警信号将通过硬线连接传送到控制系统PLC，并将同中控室监控计算机建立通信，向输油控制系统传输更多的监控信息，受自动控制系统监视。

　　（4）氮气站：码头辅助平台内设有氮气站，为管线进行氮气吹扫提供氮气。其主要设备包括两台空压机、一台干燥机、一台制氮机，由一台PLC控制氮气站所有设备的运行。其运行、停止和故障报警信号将通过硬线连接传送到输油系统PLC，并将同中控室监控计算机建立通信，向控制系统传输更多的监控信息，受控制系统监视。

　　本层实现以下功能：

　　输油工艺设备状态的采集。包括温度、压力检测、阀门开关到位检测、巡更信息检测、电伴热状态检测，同时也包括对输油臂、登船机和氮气站等单机设备与控制系统的硬线联锁信号的采集。输送工艺系统设备控制指令的输出。包括阀门打开、关闭、停止指令，电伴热启动、停止等。

　　由于工业以太网和INTERBUS总线等网络控制技术的应用，减少了整个系统内设备间线缆的铺设和连接，既提高了控制系统的安全性和可靠性，又节约了系统成本。

　　4. 结论

　　天津港30万吨级原油码头控制系统在设计和选型上采用了国际上技术先进、性能可靠的软、硬件设备和控制方法。在投入运行后，系统运行稳定，自动化程度高，各个监控画面清晰明了，对作业现场进行了很好的监视和控制，提高了作业效率。

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