石油库与加油站第２０卷 第１期总第１１３期２０１１年２月出版 Ｆｅｂ ２０．２０１１ 储 运技ｓ＝ ＩＲ 术 ＯＩＬＤＥｔ￣３＂Ｉ＂ＡＮＤＧＡＳＳＴＡＴＩＯＮ ＶＯＬ．２０ Ｎ０．１ ＮＯ．１１３ ｔｏｔａｌｌｙ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ 油库公路定量装车自动化系统的性能分析与评价 潘昌远刘宏伟 １３００６１］ ［中国石化吉林石油分公司 吉林长春摘要：简述了石油库公路定量装车自动化系统的发 式的基本架构多以ＷＫ一０８机型为主，因相关企 业人才素质、技术水平不同，产品质量差异较大。 而主从式、混合式基本架构则以上海某公司的产 展及应用现状，并对集散式、主从式和混合式三种公路定 量装车自动化系统的性能进行了分析和综合性评价，指 出三种方式均可满足油库定量自动装车操作，但混合式 无论在可操作性、安全性、可靠性等方面都优于主从式及 集散式。 品为主，不同点仅是采用的ＰＬＣ品牌、ＰＬＣ规模 不一样而已。由于各生产厂家一般都选用国外生 产的ＰＬＣ品牌，采用半成品组装配少量自主研发 接口电路的生产方式，因而产品质量少有差异。 关键词：石油库公路定量装车 自动化系统分析 １发展和应用现状 石油库的公路定量装车自动化系统最早可追 ２性能分析 ２．１集散式 溯到上世纪７０年代初以射流技术为核心的实际 应用，它具有高可靠的防爆技术特性，但存在响应 速度慢、逻辑控制稳定性差、控制精度差等致命问 题，很快被淘汰。随着自动化技术和计算机的不 断发展，进入９０年代中期，一批电脑自控研发企 业，相继开发出新一代微机自动定量发油系统。 顾名思义，所谓集散式，是指Ｉ／ｏ单元、控制 单元、计算单元等均安装在防爆盒（下位机）中，一 般由企业自主研发、生产。且布置在发油现场，通 过通讯接口与安装在控制室的主机（上位机）建立 双工通讯。有单路控制或双路控制两种机型，可 根据发油需要配置。上位机通常为商品工业控制 计算机。由于下位机具有人机对话操作功能，可 实现应急脱机操作、正常现场操作。当然，在需要 时，也可方便地实现控制室远程操作。也就是说， 该系统具有就地脱机、就地联网、远程等操作功 能。其主要特点为： 该系统主机采用工业控制计算机，从属控制机采 用可编程控制器（ＰＬＣ），模块化设计，工控组态软 件编程，全面支持网络通讯。属于典型的主从控 制模式，真正实现了控制一管理一体化。随后，市 场上先后出现了以工控机为主机，１６位单片机为 技术核心的集散式自动定量发油系统，同样能实 现控制一管理一体化功能。进入２０世纪，市场上 出现了一种全新的控制模式——混合式。这种方 式是由主从式扩展而来，核心技术是在原有主从 模式的基础上，增加了一套现场操作器。操作器 一２．１．１可操作性 （１）当系统中某下位机发生故障时，可将该故 障回路开路，其他回路仍能维持正常操作。 （２）当上位机发生故障时，可选用应急脱机操 作，不影响正常装车作业。 般为本安型，安装在发油现场，操作方式同集 散式。 （３）支持客户自助操作，有可能节省人力。 （４）用户可根据各自的人员配置、服务要求、 目前，除国外产品外，国内产品制造主要集中 在南京、上海、福州、北京、合肥、大连、郑州、重庆 等地。以生产企业性质分，多以民营企业为主，规 模偏小且市场份额分散，具有典型的地域分配倾 服务质量等，灵活选择合适的操作方式。 显然，这些优点在理论上非常适合油库现状。 但在特殊情况下，也有可能引发一些问题，应引起 收稿日期：２０１０一Ｏ８—３Ｏ。 作者简介：潘昌远（１９５２一），男，工程师，现从事油库自动化及 微机技术应用方面工作。 ・ 向，一直未产生龙头企业；以产品的控制模式分， 集中式已被淘汰，主流产品有集散式、主从式和｝昆 合式三大类，且大同小异，基本定型。其中，集散 １ ・ ｌｌ储逶教 ・潘昌远刘宏伟・油库公路定量装车自动化系统的性能分析与评价 注意。首先，当采用客户自助操作方式时，客户对 设备的了解及认知有限，往往导致操作不能顺利 进行。操作不当时，极有可能污染下位机人机对 话界面，使下位机使用寿命缩短。其次，如果不能 建立完善的管理制度，脱机操作的数据不能及时 合并统计时，可能影响油库业务管理的质量，给不 法分子以可乘之机。 ２．１．２可靠性 由于国家或归口部门一直未出台相应的生产 检验标准，可靠性指标无法评价，只能根据实际的 使用情况给出判断。一般情况下，系统的可靠性 并无太大问题，原因在于目前计算机软硬件技术 均相对成熟，元器件选用余地也较上世纪８０年代 大为改善，但也可能存在下列问题： （１）电子元器件生产具有离散特性，即使同批 次同型号产品，产品质量差异也较大。一般情况 下，性能最好的元器件几乎全部流入航空航天、科 研、军事等重要领域，性能优良的产品流入国际知 名大企业，进入市场的只能是合格品及业余品了。 因此，小企业无法获得质量优良的元器件。 （２）我国幅员辽阔，年环境温度变化非常大， 某些地区温差甚至高达７５℃以上。由于下位机 长期处于自然环境温度条件下运行，对元器件的 温度特性指标要求相对提高。环境温度低时，影 响相对小些；环境温度很高时，密闭在隔爆盒内的 元器件散热困难，一旦超出元器件允许工作温度 范围时，极易引起元器件性能变劣甚至损坏。 （３）生产商由于受规模及生产条件的限制，生 产时无法对元器件及产品进行规范的检测检验， 更不能对产品进行符合要求的老化处理，一般只 进行普通（４８ ｈ或７２ ｈ）的拷机处理，这就给产品 质量埋下隐患。 ２．１．３经济性 仅就设备本身而言，其采购成本公式可表达 为：采购成本＝主机＋管理软件＋下位机数量× 单价，这预示着下位机数量较大时，主机及管理软 件的成本将被摊薄，单一回路的成本较小，性价比 相对较高，否则相反。但从安装成本考虑，下位机 与上位机间仅需一条或规条通讯电缆（视通讯方 式而定）连接，电缆采购及安装成本都大大减少。 ・２・ ２．１．４扩展及维护性 现代工业控制计算机与以前不同，管理机的 软硬件资源都是极其丰富的。目前市场上的大部 分工控机均配置有标准扩展槽，选配合适的扩展 板卡，可方便的实现功能扩展。此外，如果用户已 搭建起油库的信息化硬件平台，则可方便的实现 与油库其他信息或自动化信息共享，远程诊断及 维护等异地操作当然也就不成问题。 ２．１．５防爆特性 防爆特性直接关系到油库安全，是重点考核 的技术指标。由于下位机无一例外地均安装在石 油库内爆炸危险区域２区以内的非安全区，根据 《石油库设计规范》的要求，下位机必须为防爆型。 目前，市场上主流产品为隔爆及本安两种防爆方 式，尤以隔爆型为多。一般地，本安型产品基本不 存在安全问题。按规范生产或修理后经检测合格 的隔爆型产品一般也不会发生意外。但安装环节 却不容小视。笔者在油库设备大检查中，曾多次 发现隔爆面密封件不合格及螺栓缺损、防爆挠管 老化开裂、护套管件连接丝扣长度不符合规范甚 至松动现象，存在一定的安全隐患。 ２．２主从式 主从式是将Ｉ／ｏ、控制、运算等底层基本操 作全部交给ＰＬＣ处理（从属设备），工控机（主设 备）只负责对ＰＬＣ进行实时管理而不提供直接操 作。两者通过通讯接口建立通讯连接。ＰＬＣ与 集散式的下位机主要差别在于：ＰＬＣ虽拥有独立 完善的Ｉ／Ｏ、控制、运算等基本功能，但一般不 设独立的人机对话界面；主设备、从设备均安装在 控制室内，故不能提供现场发油操作。ＰＬＣ的规 模取决于发油回路的数量。其特点是： ２．２．１可操作性 （１）当ＰＬＣ某一控制回路或关联设备发生故 障时，可通过主机将该回路屏蔽，其他回路仍能正 常操作。 （２）一旦上位机发生故障时，所有操作将被禁 止，不能进行正常装车作业。 （３）操作只能由专业操作员在控制室进行，不 支持脱机或客户自助操作。一旦主机故障，将严 重影响油库装车作业，理论上存在较大的风险。 石油库与加油站第２ｏ卷 第１期总第１１３期２０１１年２月出版 ＯＩＬ ＤＥＩＫ）Ｔ ＡＮＤ ＧＡＳ ＳＴＡＴＩＯＮ ＶＯＬ．２０ ＮＯ．１ ＮＯ．１１３ ｔｏｔａｌｌｙ Ｆｅｂ ２０．２０１１ ２．２．２可靠性 作性能与集散式相同。 由于ＰＬＣ大部分由国外知名大企业生产，技 ２．２．５防爆特性 术设备先进，元器件来源可靠，产品按一般工业级 由于主设备、从属设备均安装在安全区域内， 要求检验，质量相对可靠。设备一般采用柜式安 故无需考虑防爆问题，当然几乎不存在安全隐患。 装且安装在温度变化不大的室内，因而总故障率 ２．３混合式 较低。 混合式是主从式的扩展，是在主从模式的基 可靠性威胁往往来自主机（集散式也一样）。 础上，增加了一套现场操作器，其余并无变化。这 这是因在一般情况下，为了实现油库信息共享，主 种操作器一般为本安型设计，可以多种方式安装 机也是局域网内的一个工作站，容易受到互联网 在发油现场。用户可根据需要在现场操作（含自 黑客攻击或病毒感染，轻者引起操作功能紊乱，严 助服务），其操作功能基本与集散式的下位机一 重时可导致系统瘫痪。主机一旦瘫痪，系统即宣 致，而远程操作方式则与主从式完全相同。因此， 告崩溃。 混合式具备集散式、主从式所有操作功能。’其他 ２．２．３经济性 指标同主从式。 仅就设备采购而言，其采购价格可表达为：采 混合式方案进入市场较晚，操作器的性能暂 购成本＝主机＋管理软件十机柜＋ＰＬＣ点数× 无法评价，但笔者认为该方案应当是未来发展的 单价。而点数与ＰＬＣ的规模有关。当ＰＬＣ许用 主流方向。 点数大于并接近实际需要点数时，ＰＬＣ资源得到 最大利用，预示着成本最低；而ＰＬＣ许用点数小 ３综合评价 于实际需要点数时，则需要选用高一档规模的 综上所述，三种方式均基本满足油库定量自 ＰＬＣ，ＰＬＣ资源利用率降低。预示着成本增加。 动装车操作，支持网络通讯，与油库ＥＲＰ接口无 一般地，主从式设备采购价低于集散式设备采购 技术障碍。从主要技术指标看，安全性集散式要 价。就安装成本而言，由于发油现场安装的流量略低于主从式，操作风险则集散式优于主从式。 表、温度变送器、数控阀、电机等输入输出设备依 如果主从式的主设备采用双机热备份方式，则操 靠电缆与控制室连接，电缆采购量及安装成本都 作风险将趋于一致。从综合经济指标来看，当发 将大幅度增加。造成投资成本加大。 油回路数量小于６时，设备购置及安装成本基本 ２．２．４扩展及维护性 一致；大于６时，主从式要高于集散式，所增加的 主机扩展功能同集散式。在ＰＬＣ资源利用 成本主要来自电缆购置与安装工程。当然，混合 率最大化的系统中，ＰＬＣ控制扩展功能受到限 式的成本将在主从式的基础上增加一些，不过，混 制。如需扩展，则必须更换ＰＬＣ；在ＰＬＣ资源利 合式无论在可操作性、安全性、可靠性等方面都优 用率较低的系统中，不需硬件投入即可获得有限 于主从式及集散式。用户应根据不同的需求选择 扩展而无需新增投资。远程诊断及维护等异地操 合适的方案。 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｉｌ Ｄｅｐｏｔ Ｐａｎ Ｃｈａｎｇｙｕａｎ Ｌｉｕ Ｈｏｎｇｗｅｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｉｌ ｄｅｐｏｔ ｗａｓ ｒｅ— ｖｉｅｗｅｄ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ—ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ，ｍａｓｔｅｒ— ｓｌａｖｅ ａｎｄ ｏｃｍｐｏｓｉｔｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａ１ｌ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ｄｅｐｏｔ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｙｐｅ ｗａｓ ｓｕｐｅｆｉ— ｏｒ ｔｏ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ，ｓａｆｅｔｙ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｏｉｌ ｄｅｐｏｔ，ｈｉｇｈｗａｙ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｌｏａｄｉｎｇ，ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｌｙｓｉｓ． ・３・
