一种输油作业过程中储罐设备液位高报警下的自动切换控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种输油作业过程中储罐设备液位高报警下的自动切换控制系统。

背景技术：

当前的储油罐输油过程中，储油罐一般设置了液位高高报警联锁，其联锁触发的规则是切断储罐前的进料阀，可以达到保护当前储罐的液位不超标的目的。与此同时，为了保护机泵会尽量避免机泵的频繁开启，因此用于输油作业的大型机泵在一个作业周期内，一般不会关闭。此外，储罐的进料阀一般是相关人员在控制室或现场进行操作才能打开。因此，如果发生高高报警联锁的储罐自动切断了进料阀，而其他储罐的进料阀没有靠人工及时打开，极易造成输油管道憋压，从而造成管线的损坏，轻则发生泄漏，重则极易造成火灾发生。

为了避免上述情况发生，在当前的实际操作中，有的罐区将储罐液位高高报警联锁摘除，依靠人工盯表的方式，在某一储罐液位达到上限时，即人工切换下一个储罐的进料阀。这种方式令高高报警联锁失去了意义，且过多依赖人的自觉性与经验，稍有不慎会造成储罐的溢罐，同样存在重大的安全隐患。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本实用新型提供一种输油作业过程中储罐设备液位高报警下的自动切换控制系统。

本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种输油作业过程中储罐设备液位高报警下的自动切换控制系统，包括：

罐区现场PLC控制系统，用于采集罐区现场生产数据，自动控制罐区现场设备；

远程终端单元，通过以太网将罐区现场PLC控制系统采集的生产数据写入；

数据采集服务器，通过RS-232串口通讯协议从远程终端单元中读取生产数据，并写入数据库中；

液位计，用于设定储罐自动切换的触发条件；

自动切换控制系统服务器，通过采集来自罐区的实时数据，实时推理分析当前罐区现场各设备的可用状态，在自动切换储罐的条件触发时，生成最优目标储罐和最优作业路线，并将该命令通过远程终端单元发回罐区现场PLC控制系统；

客户端，调度人员或操作人员进行储罐自动切换触发条件的配置。

优选的，所述液位计包括报警液位计和在线测量液位计。

优选的，所述客户端包括C/S客户端和B/S客户端。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型可当液位高报警发生时，自动规划下一步的输油储罐，并实现自动输油切换作业，保障输油安全。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型自动切换控制系统的结构原理图。

具体实施方式

结合附图，一种输油作业过程中储罐设备液位高报警下的自动切换控制系统，包括：

罐区现场PLC控制系统，用于采集罐区现场生产数据，自动控制罐区现场设备；

远程终端单元，通过以太网将罐区现场PLC控制系统采集的生产数据写入；

数据采集服务器，通过RS-232串口通讯协议从远程终端单元中读取生产数据，并写入SQL Server数据库中；

液位计，用于设定储罐自动切换的触发条件(设定自动切换的液位限值)；

自动切换控制系统服务器，通过采集来自罐区的实时数据，实时推理分析当前罐区现场各设备的可用状态，在自动切换储罐的条件触发时，生成最优目标储罐和最优作业路线，并将该命令通过远程终端单元发回罐区现场PLC控制系统；

客户端，调度人员或操作人员进行储罐自动切换触发条件的配置。

上述自动切换控制系统各组成部分的连接关系如下：罐区现场PLC控制系统和液位计分别连接远程终端单元，远程终端单元通过串口通讯连接数据采集服务器，数据采集服务器连接自动切换控制系统服务器，自动切换控制系统服务器连接客户端。

上述液位计包括现有高高报警的液位计和用于在线测量的液位计，二取一或二取二，设定自动切换的液位限值。

上述客户端包括C/S客户端和B/S客户端。C/S客户端使用户能查看自动规划并进行输油作业的详细运行状况，适用于调度员、操作员。B/S客户端便于用户在企业使用办公网上的任一电脑，即可了解罐区自动规划并进行的输油作业情况，适用于管理人员。

下面对采用上述自动切换控制系统进行输油作业过程中储罐设备液位高报警下的自动切换控制方法进行说明，该方法具体包括以下步骤：

a使用C#语言，对Visio进行二次开发，在此基础上进行原油罐区工艺的图形化组态：进行工艺流程图的绘制；收集仪表、设备的信息，进行罐、阀、泵、管道的基本属性配置。根据来源不同，将属性分为静态和动态属性。

b将罐区现场上位机的生产数据，通过以太网写入RTU(Remote Terminal Unit，远程终端单元，可负责对现场信号、工业设备的监测和控制。RTU是构成企业综合自动化系统的核心装置，通常由信号输入/出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成，由微处理器控制，并支持网络系统)。本实用新型中新增加的数据采集服务器通过RS-232串口通讯协议从RTU中读取数据，并写入SQL Server数据库中，从而为输油作业过程中储罐设备液位高报警下的自动切换控制系统提供相应数据。RTU的使用，可将罐区“生产网”与本系统所在的“应用网”的网络隔离，保障生产网的网络安全。

c读取实时生产数据，结合人工设置条件，由专家系统判断各罐、泵、阀门、管线的使用状态(包括在用状态、故障状态、可用状态)，并写入SQL Server数据库中。各设备状态可用状态判断规则如下：

罐：罐前阀关闭，罐液位<高报and罐液位>低报，且无故障指示，则罐可用。

泵：监测电流大于0，泵入口、出口压力分别大于限制，则泵已开，不可用；否则，在无故障指示下，可用。

阀：开关阀的开到位状态为1时，阀打开，不可用；开关阀的关到位为1时阀关闭，可用；调节阀的开到位状态为1，阀打开，不可用；调节阀的关到位为1时阀关闭，可用；调节阀的开到位状态为0、关到位为0及反馈开度大于0时，阀打开，不可用。

管线及其他：根据阀的状态及连接关系，通过广度搜索方法，标记管线及其他的使用状态。

d采用高高报警的液位计和用于在线测量的液位计，二取一或二取二，设定储罐自动切换的触发条件(自动切换的液位限值)。

e在达到液位高报警前，可人工或由系统自动指定作业的起止设备、必经设备、避开设备以及相关约束条件，以罐区设备的连接关系为基础，结合各设备的可用状态等实时限制条件，在自动切换储罐的条件触发时(当满足上述液位限值时)，调用自动切换控制系统服务器中的输油策略规划算法引擎生成最优目标储罐和最优作业路线，各阀设备按照给出的作业路线进行开关：首先打开目标储罐的罐前阀及相关管线的阀门，然后关闭当前储罐的罐前阀及相关线路，实现自动切换。

所述输油策略规划算法引擎的开发大致如下：为了提高计算效率，在MATLAB中进行了基于BSTN网的算法包的开发。为了便于应用，将算法包打包成DLL形式。在Visual Studio开发套件中添加引用，约定好双方的接口。接口形式如下表1：

表1

上述约束条件分为如下几种：

1)经过节点最少

所谓“节点”，包括：阀门、管线连接点。此种方式，让现场的操作动作最少。

2)长度最短

以管线长度最短为约束目标，此种方式，会降低摩擦阻力带来的能耗损失。

f调度人员或操作人员根据实际需要通过客户端进行储罐自动切换触发条件的配置。

上述步骤a中，各设备基本属性如下表2：

表2

本实用新型以一种网络算法-扩展状态任务网(ESTN)实现在输油作业过程中罐设备液位高报警下的自动切换的最优目标储罐和最优作业路线的生成，并将计算推理的时间限制在5秒以内。本实用新型系统可以自动规划并进行输油作业，有利于保障罐区的安全操作，填补相关领域的空白。

具体实施时，可在油库的机房配置一台服务器，运行“罐区储罐设备液位高报警下的自动切换控制系统”服务器版软件，调度人员或操作人员使用C/S版客户端进行储罐自动切换触发条件的配置。通过采集来自罐区的实时数据，实时推理分析当前各设备的可用状态，在自动切换储罐的条件触发时，规划出可以打开的下一个最优的目标储罐及最优的作业路线，并将该命令通过RTU发回现场PLC，实现各类阀门的自动控制。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变型方式，均应在本实用新型的保护范围之内。