摘要：本文以中石化某大型罐區(qū)項(xiàng)目為例，對罐區(qū)的數(shù)據(jù)監(jiān)控與任務(wù)調(diào)度問題進(jìn)行了深入的剖析。首先分析了罐區(qū)自動化解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)，然后對碼頭調(diào)度、汽車裝卸車、火車裝卸車各子系統(tǒng)的功能進(jìn)行了詳細(xì)的描述，最后是任務(wù)管理功能，完成對各種任務(wù)的監(jiān)控報(bào)警管理及歷史記錄、查詢。該項(xiàng)目順利實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了罐區(qū)的全自動化操作及流程管理，極大的提高了操作人員的效率和企業(yè)管理水平。
1、概述
為了適應(yīng)市場變化、參與國際競爭，國內(nèi)石化罐區(qū)行業(yè)積極應(yīng)用自動化、信息化技術(shù)來提高安全管理水平、提升生產(chǎn)管理能力、優(yōu)化信息管理及流程調(diào)度，以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。以下以中石化某大型罐區(qū)（擁有儲罐80座，庫容34萬立方米，可儲存多達(dá)63個(gè)品種的油品及化工品，年吞吐量達(dá)250萬噸，是集油化品倉儲、化工碼頭、精密物流操作為一體的綜合型罐區(qū)。）項(xiàng)目為例，簡單介紹UW500集散控制系統(tǒng)在石化罐區(qū)的應(yīng)用解決方案。
2、功能介紹
2．1系統(tǒng)架構(gòu)
石化罐區(qū)自動化系統(tǒng)的總體架構(gòu)采用分布式多層結(jié)構(gòu)，一般分為3層：現(xiàn)場采集層、罐區(qū)監(jiān)控及罐容計(jì)算層和信息管理及流程調(diào)度層?，F(xiàn)場采集層是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)，主要由儀表設(shè)備、開關(guān)、控制設(shè)備組成，主要完成對現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)和信號的采集。罐區(qū)監(jiān)控及罐容計(jì)算層是整個(gè)石化罐區(qū)自動化系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行分類處理、統(tǒng)計(jì)分析、記錄存儲，同時(shí)據(jù)此完成各種生產(chǎn)過程的控制操作，如發(fā)油監(jiān)控、車輛調(diào)度、門禁控制、IC卡管理、油罐監(jiān)控、作業(yè)監(jiān)控、油品工藝自動控制、消防工藝自動控制、安防報(bào)警聯(lián)動、消防報(bào)警聯(lián)動等。信息管理及流程調(diào)度層主要包括石化罐區(qū)管理信息系統(tǒng)、公司ERP系統(tǒng)、二次物料系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)等上級信息化系統(tǒng)。
圖1 罐區(qū)整體解決方案架構(gòu)
2.2碼頭調(diào)度
碼頭調(diào)度系統(tǒng)處理船運(yùn)信息的管理和自動安排船靠岸碼頭的計(jì)劃。碼頭調(diào)度系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程通過WEB登錄，船運(yùn)公司可以在船到來之前在系統(tǒng)上注冊船的信息，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)上查看船被分配的?？看a頭及裝卸船的計(jì)劃安排。碼頭調(diào)度系統(tǒng)除了支持B/S結(jié)構(gòu)，還有C/S結(jié)構(gòu)的客戶端。在客戶端上有船運(yùn)計(jì)劃總覽、船運(yùn)計(jì)劃調(diào)整、參數(shù)調(diào)整、歷史計(jì)劃查詢、碼頭調(diào)度報(bào)表等功能。財(cái)務(wù)部門還可以在系統(tǒng)上生成港口日報(bào)、年報(bào)等財(cái)務(wù)報(bào)表。
圖2 碼頭調(diào)度總覽
船運(yùn)計(jì)劃用甘特圖表示，主要由船名和各種顏色的橫條組成。
圖3 船運(yùn)計(jì)劃橫條
船名有五種不同顏色，表示船的五種不同狀態(tài)。
黑色：表示船還沒有通過檢查。
綠色：表示船通過了檢查，但是計(jì)劃人員還沒有通知客戶船的計(jì)劃安排。
紅色：表示船的工作計(jì)劃安排通過了客戶的確認(rèn)。
灰色：表示船已經(jīng)離岸。
藍(lán)色：表示船靠岸被拒絕。
不同顏色的橫條表示不同的工作進(jìn)度。
灰色：等待時(shí)間段。
黃色：處理文檔時(shí)間段。
綠色：化驗(yàn)時(shí)間段。
紅色：裝卸船時(shí)間段。
藍(lán)色：領(lǐng)航時(shí)間段。
圖4 某時(shí)間點(diǎn)的碼頭計(jì)劃安排
2.3 汽車裝卸車
汽車裝卸車系統(tǒng)主要由管理系統(tǒng)部分、控制系統(tǒng)部分組成，功能如下：
管理系統(tǒng) 主要提供各種管理功能。它包含訂單管理，相關(guān)信息存儲，及操作數(shù)據(jù)處理和安全管理，報(bào)表管理等功能，它由服務(wù)器端和客戶端組成，訂單數(shù)據(jù)由它下載給控制系統(tǒng)，并從控制系統(tǒng)讀取最終數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫中。它可提供ERP接口，相關(guān)訂單信息可以直接通過ERP傳給服務(wù)器。
控制系統(tǒng) 主要提供各種控制功能。在操作站上可對整個(gè)汽車和火車的定量裝車的工藝參數(shù)和現(xiàn)場泵、流量計(jì)、閥、液位開關(guān)、裝車鶴管等設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，控制系統(tǒng)同時(shí)也可以通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議與其它子系統(tǒng)集成，如稱重系統(tǒng)、讀卡器、批量控制器和ESD等子系統(tǒng)。控制系統(tǒng)提供友好，靈活的人機(jī)交互界面。
子系統(tǒng) 它包含稱重系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、批量控制器等。
現(xiàn)場設(shè)備 比如流量計(jì)、泵、閥、溫度、壓力儀表、液位開關(guān)、接地開關(guān)、鶴管位置開關(guān)、批量控制器等。
圖5 汽車裝車系統(tǒng)示意圖
汽車裝卸車系統(tǒng)主要由4個(gè)功能模塊組成，汽車衡的調(diào)度管理、裝卸車控制管理、訂單管理、汽車調(diào)度管理。
圖6 汽車衡的調(diào)度管理
汽車衡的調(diào)度管理主要完成進(jìn)、出的汽車稱重的調(diào)度。汽車衡部分是汽車在罐區(qū)移動路徑的瓶頸，管理不善會造成汽車流動不暢，降低整個(gè)罐區(qū)汽車裝卸車系統(tǒng)的工作效率。同時(shí)，汽車衡作為汽車裝卸車貿(mào)易計(jì)量的主要手段，嚴(yán)格對稱重過程中的監(jiān)控、檢查管理，可以避免不必要的損失，提升服務(wù)水平。
圖7 汽車裝卸車控制管理
在一張圖上對整個(gè)罐區(qū)的所有汽車裝卸車鶴位進(jìn)行集中的監(jiān)視管控，信息集中高效、操作簡便快捷，所有鶴位的進(jìn)度、狀態(tài)、報(bào)警等信息一目了然，全部圖示化顯示，形象直觀。
圖8 汽車裝卸車訂單管理
汽車裝卸車訂單管理即有靜態(tài)的訂單信息（提貨單號、提貨量、時(shí)間等），又有對裝卸車流程中動態(tài)信息的檢查（基本信息核對、皮重過程數(shù)據(jù)核查、結(jié)束裝車數(shù)據(jù)核查等），訂單數(shù)據(jù)既完整，又正確。
圖9汽車調(diào)度管理
汽車調(diào)度管理保障了汽車在罐區(qū)移動的及時(shí)、快捷、安全，具有效率更高的鶴位分配功能、高效的司機(jī)通知功能，既整體上保證調(diào)度優(yōu)化，又提升對個(gè)體的服務(wù)水平。
2.3 火車裝卸車
火車裝卸車系統(tǒng)主要由2個(gè)功能模塊組成，訂單管理和裝卸車控制管理。
圖10 火車裝卸車訂單管理
訂單管理根據(jù)火車編組情況，生成系列火車裝卸車任務(wù)，綜合考慮火車棧臺分布，支持一鍵操作智能完成所有裝卸車任務(wù)的下載。同時(shí)具有裝卸車流程管理，裝卸車狀態(tài)進(jìn)度監(jiān)控等功能。
圖11 火車裝卸車總覽
火車裝卸車總覽畫面可以集中監(jiān)視、操作所有火車棧臺的裝卸車過程，進(jìn)度、狀態(tài)、報(bào)警等信息全部圖示化顯示，形象直觀、操作簡便。
圖12 火車裝卸車鶴位監(jiān)控
火車裝卸車鶴位監(jiān)控畫面顯示詳細(xì)的鶴位裝卸細(xì)節(jié)，包括現(xiàn)場儀表、閥門、泵等設(shè)備信息，現(xiàn)場批控儀操作提示及信息監(jiān)控，相應(yīng)訂單詳細(xì)信息等。
2.4任務(wù)管理
完成罐區(qū)裝卸車、裝卸船、倒罐等任務(wù)的監(jiān)控報(bào)警管理及歷史記錄、查詢。
圖13 罐區(qū)任務(wù)監(jiān)控
操作區(qū)域主要分三部分：查詢、任務(wù)列表、操作。
查詢條件有：罐號、任務(wù)類型、任務(wù)狀態(tài)、任務(wù)創(chuàng)建時(shí)間。查詢動作有：查詢、查詢條件重置。
任務(wù)列表部分顯示根據(jù)查詢條件得到的所有任務(wù)清單，顯示任務(wù)的罐號、類型、任務(wù)狀態(tài)、液位及報(bào)警相關(guān)信息、時(shí)間信息（創(chuàng)建、開始、結(jié)束、運(yùn)行）等。任務(wù)較多時(shí)，自動分頁顯示。
可以對任務(wù)進(jìn)行【添加】、【查看】、【修改】、【刪除】、【更正報(bào)警液位】、【啟動】、【結(jié)束】操作。
2.5監(jiān)控管理
監(jiān)控管理部分完成罐區(qū)主要數(shù)據(jù)的監(jiān)控、存儲、查詢及導(dǎo)出等功能，主要包括實(shí)時(shí)罐容、歷史罐容、可燃?xì)鈹?shù)據(jù)、輔助設(shè)備數(shù)據(jù)。
圖14 實(shí)時(shí)罐區(qū)罐容
圖15 可燃?xì)怏w監(jiān)視
罐區(qū)液位、界面、溫度測量儀表采用磁致伸縮型液位儀(可根據(jù)情況選擇其它種類液位儀)，罐區(qū)儀表匯總通過系統(tǒng)總線進(jìn)入監(jiān)控開票室監(jiān)控管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。在罐區(qū)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，監(jiān)控軟件完成對數(shù)據(jù)采集、處理。
罐區(qū)監(jiān)控管理將實(shí)現(xiàn)如下功能：
- 油罐油品存儲狀況的直觀圖形顯示
- 快速及時(shí)反映油庫工藝參數(shù)實(shí)時(shí)值
- 準(zhǔn)確反映某階段內(nèi)工藝參數(shù)的平均值以及變化趨勢
- 提供液位、水位界面高低報(bào)警信號
- 提供油罐液位、水位界面工藝參數(shù)報(bào)警設(shè)置功能
- 自動計(jì)算罐內(nèi)油品體積或質(zhì)量；提供油罐液位異常報(bào)警功能
- 可完成報(bào)表統(tǒng)計(jì)或打印
- 具有報(bào)警分級處理以及報(bào)警記錄功能
- 系統(tǒng)報(bào)警上/下限報(bào)警參數(shù)設(shè)置
系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)及顯示如下：
- 油罐液位實(shí)時(shí)值，儲罐油品容積(質(zhì)量)
- 罐內(nèi)水位界面實(shí)時(shí)值
- 罐內(nèi)油品溫度實(shí)時(shí)值
系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)超限報(bào)警信息發(fā)布：
- 油罐液位上限和下限及水位上限超限報(bào)警
混合法罐容計(jì)算原料如下圖：
圖16 罐容計(jì)算原理
2.6操作跟蹤
操作跟蹤主要監(jiān)控記錄對罐區(qū)泵、閥、連鎖的人工操作、運(yùn)行狀態(tài)改變或連鎖設(shè)置的改變，方便對罐區(qū)主要任務(wù)操作或設(shè)備狀態(tài)的追蹤和查詢。包括泵啟停、泵故障、泵操作、閥門操作、閥門響應(yīng)、音叉連鎖六部分。
3、小結(jié)
該項(xiàng)目的順利實(shí)施完成，實(shí)現(xiàn)了石化罐區(qū)的全自動化操作及流程管理，極大的提高了操作人員的效率和企業(yè)管理水平。
