一.概述
隨著石化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，環(huán)保和職員職業(yè)安全健康要求的不斷進步，計量與操縱的正確性和及時性的要求顯得更加嚴格。目前國家在生產(chǎn)安全、環(huán)境保護方面的規(guī)定、辦法不斷細化，對石油、化工罐區(qū)監(jiān)控治理、自動化罐區(qū)連鎖的要求也越來越高，同時為了進步生產(chǎn)效率、增加計量效益，作為從事油品經(jīng)營的企業(yè)來說，油品快速、先進的儲運題目就擺在了重要的位置，儲運自動化控制顯得越來越重要。罐區(qū)自動化技術(shù)日漸成熟，也為構(gòu)建罐區(qū)監(jiān)控治理自動化系統(tǒng)提供了堅實的基礎(chǔ)。先進的儲運自動控制方案既進步了儲運系統(tǒng)的現(xiàn)代化治理水平，又有效地減輕了職工的勞動強度，消除了生產(chǎn)事故隱患，同時優(yōu)化了產(chǎn)品系統(tǒng)的生產(chǎn)運行方式，確保了罐區(qū)儲運系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全、高效運行?，F(xiàn)在國內(nèi)油庫中采用的罐區(qū)自動化監(jiān)控技術(shù)主要有DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)。
二．SCADA系統(tǒng)
SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)，直譯是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，是一類用于地理域大、無人職守的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，以進行遠程監(jiān)控的分布式監(jiān)控系統(tǒng)。這類系統(tǒng)主要由位于操縱室或中心控制室的中心站計算機和位于各現(xiàn)場監(jiān)控對象四周的遠程終端單元（RTU）組成，計算機與各RTU之間通過數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)連接。RTU作為SCADA系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備、安裝在現(xiàn)場的遠程終端單元，能對現(xiàn)場各種信號進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理和控制輸出。
SCADA系統(tǒng)的中心站通常設(shè)置在控制中心。中心站一般由計算機、人機界面軟件、控制軟件和通訊模塊組成。控制職員既可以在中心站的操縱站上遠程觀看數(shù)據(jù)和圖形信息，也可以向這些遠程站發(fā)送指令。中心站具有類似DCS操縱站的功能，可進行數(shù)據(jù)監(jiān)視、數(shù)據(jù)記錄、歷史記錄、報警、事件打印和定時打印、流程圖刷新等，此外，中心站的通訊模塊負責(zé)與遠程站的通訊和數(shù)據(jù)采集。
SCADA系統(tǒng)的遠程站RTU（RemoteTerminalUnit），中文名叫遠程終端單元。RTU是SCADA系統(tǒng)的基本組成單元，一個RTU可以有幾個、幾十個或幾百個I/O點，可以放在丈量點四周的現(xiàn)場。RTU的功能至少具備數(shù)據(jù)采集及處理和數(shù)據(jù)傳輸（網(wǎng)絡(luò)通訊）功能，同時還具有邏輯控制、流量計算等功能，分為AI、AO、DI、DO、COM等各種不同類型。RTU的功能主要體現(xiàn)在“測控分散、治理集中”，它在進步信號傳輸可靠性、減輕主機負擔、減少信號電纜用量、節(jié)省安裝用度等方面具有突出的優(yōu)點。RTU的通訊一般采用各個公司專用的網(wǎng)絡(luò)或國際標準的總線網(wǎng)絡(luò)通訊，廣泛支持標準的MODBUSRTU/ASCII通訊協(xié)議，RTU除了完成監(jiān)控（包括數(shù)據(jù)采集、存儲、通訊等）任務(wù)外，還可以構(gòu)成邏輯控制的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，邏輯梯形圖程序可以完成一般的計算和邏輯控制，這保證了罐區(qū)可以啟用自動化連鎖保護功能。
三．油品儲罐監(jiān)控
儲罐的種類繁多，油品儲罐多為拱頂罐、內(nèi)浮頂罐、外浮頂罐和球罐等。儲罐的檢測和監(jiān)控的參數(shù)主要包括：儲罐液位、溫度(均勻溫度)、密度、水位、液位開關(guān)等。輸轉(zhuǎn)時需要對閥門開關(guān)進行控制以及位置檢測、泵的開關(guān)控制及狀態(tài)檢測、輸轉(zhuǎn)介質(zhì)流量檢測、以及介質(zhì)壓力、溫度檢測等；安全方面需要進行可燃氣體檢測及報警，消防系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)測與控制以及罐區(qū)關(guān)鍵點的視頻監(jiān)控等。
另外，根據(jù)檢測到的參數(shù)，還需要對儲罐罐量進行計算，儲罐罐量計算方法為：
表體積：罐內(nèi)總體積—明水體積+靜壓修正體積x實際密度
視體積：表體積x[1+鋼板系數(shù)x（鋼板溫度—標準溫度）]
純油質(zhì)量：視體積x（實際密度—空氣密度）
浮頂罐：需減往浮頂重量
油含水：需減往油中所含水分
鋼板溫度：保溫罐為罐溫；非保溫罐=（7x罐溫+環(huán)境溫度）÷8
標準體積：視體積xVCF
四．油庫罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的組成
罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、自動化罐區(qū)連鎖的構(gòu)建方法有多種方式，第一種為PC+PLC模式，它主要由PLC（可編程序控制器）來完成罐區(qū)參數(shù)的檢測和控制，計算機實現(xiàn)人機對話功能，它們之間采用網(wǎng)絡(luò)連接；第二種為PC+PLC+RIO模式，RIO（即遠程I/O）單元完成較遠現(xiàn)場參數(shù)檢測和控制，PLC完成罐區(qū)比較集中的監(jiān)控，計算機實現(xiàn)人機對話，RIO與PLC直接通訊；第三種為PC+RTU模式，RTU完成罐區(qū)參數(shù)檢測和控制，計算機實現(xiàn)人機對話，它們之間采用網(wǎng)絡(luò)連接；第四種為DCS模式，就是把整套的DCS（分布式控制系統(tǒng)）應(yīng)用到罐區(qū)監(jiān)控，其特點是穩(wěn)定性好，但系統(tǒng)監(jiān)控的擴展性差，對上接口和橫向接口差。
罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)是一個典型的SCADA系統(tǒng)。現(xiàn)場RTU機柜通過通訊總線（光纖）與位于控制室的操縱站連接，構(gòu)成一個罐區(qū)SCADA系統(tǒng)。所有現(xiàn)場變送器、執(zhí)行器連接電纜都就近接進安裝在現(xiàn)場的RTU，各個RTU與中心控制室的通訊采用通訊電纜（或光纜）進行連接。儲罐的計量儀表，包括儲罐的液位、溫度、壓力信號，分別采用計量級雷達液位儀以及多點均勻溫度計和精度較高的壓力變送器等儀表，這些信號同一接進雷達液位計，通過FCU與中控室操縱站單獨構(gòu)成一套信號系統(tǒng)。這些線路分別進進安裝在現(xiàn)場的RTU控制室內(nèi)的FCU通訊模塊，F(xiàn)CU模塊的輸出通過通訊電纜與中控室計算機進行通訊。儲罐進出管線的氣動閥門控制信號、閥門位置回訊信號、儲罐報警液位開關(guān)信號，以及泵的控制及回訊信號，就近進進現(xiàn)場RTU機柜試冬在RTU內(nèi)實現(xiàn)信號的檢測及控制功能，RTU通過光纖通訊進進中控室的操縱站，組成SCADA系統(tǒng)。進出罐區(qū)的流量信號，包括碼頭流量計的信號通過RS-485通訊線路直接進進中控室操縱站，實現(xiàn)流量的檢測和記錄。
五．罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的功能
生產(chǎn)作業(yè)時，系統(tǒng)可以在操縱站記錄庫區(qū)數(shù)據(jù)，包括各儲罐的液位、溫度、密度，并根據(jù)國標算出體積和重量。同時操縱站可以在任意時刻打印當前的庫區(qū)庫存報表。收付油時根據(jù)調(diào)度的要求選擇工藝流程，由操縱站根據(jù)設(shè)定的流程打開相應(yīng)的閥門，監(jiān)視相應(yīng)的閥門和泵的狀態(tài)，出現(xiàn)題目時及時給出報警。付油時，可以設(shè)定輸轉(zhuǎn)量，當?shù)竭_設(shè)定量時，操縱站及時給出報警。操縱站可以把每一次收付情況均記錄在案，可以根據(jù)指定的時間間隔自動打印出收付報表。
由于油品儲運涉及易燃易爆性質(zhì)，罐區(qū)安全要求比較高，因此在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、自動化罐區(qū)連鎖、中設(shè)置了安全連鎖部分。操縱站根據(jù)從現(xiàn)場采集到的各種原始數(shù)據(jù)提供各種安全保障，防止“跑、冒、漏、竄”等各種事故的發(fā)生。收油付油時，一方面根據(jù)流程要求監(jiān)視閥門狀態(tài)，出現(xiàn)異常情況及時報警防止串油，另一方面根據(jù)對液位的監(jiān)控，防止冒罐或抽空。放水時，根據(jù)原先的水尺高度和對液位的監(jiān)控，給出預(yù)計放水高度，當液位變化到達預(yù)計高度時，及時給出報警，提醒操縱工干預(yù)，并記錄在案。靜置時，操縱站不斷地檢測液位，當液位變化超過設(shè)定范圍時及時報警，提醒操縱工進行檢查，防止漏油或串油等事故的發(fā)生。同時不斷地檢測閥門狀態(tài)，在操縱站沒有給出閥門控制命令的時候，閥門狀態(tài)發(fā)生了變化，及時給出報警，防止跑油事故的發(fā)生。另外，可燃氣體檢測及火災(zāi)報警系統(tǒng)的連鎖報警信號與消防系統(tǒng)相連，確保消防系統(tǒng)正確，快速反應(yīng)。
操縱站利用權(quán)限治理、操縱記錄等方法強化操縱治理，幫助操縱工進步工作責(zé)任心。操縱站提供了友好的中文操縱界面，給出各種直觀的操縱提示，幫助操縱工完成各項功能。操縱站提供多幅畫面（包括庫區(qū)總貌圖、工藝流程圖、單罐參數(shù)圖、可燃氣體報警分布圖、報警記錄表、操縱記錄表及儀表維護圖等），采用醒目的圖形提示，幫助操縱工了解現(xiàn)場工況。
輸油泵是油庫的主要設(shè)備之一，其運行的安全與油庫的效益關(guān)系密切，SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了包括泵出口進口氣動閥門、出口壓力等參數(shù)的檢測監(jiān)視以及超限報警，并設(shè)置了聯(lián)鎖保護功能（就是在泵機發(fā)生可能引起損壞的情況緊急停車，這些保護包括：泵進口閥未打開自動停泵、泵出口閥未打開自動停泵，出口異常自動停泵）。
六．結(jié)束語
隨著罐區(qū)工藝復(fù)雜性增加，以及罐區(qū)監(jiān)控治理功能的要求不斷增加，對罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、自動化罐區(qū)連鎖的要求不斷增加。罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、自動化罐區(qū)連鎖已經(jīng)不再僅僅是簡單的儲罐參數(shù)監(jiān)視和簡單控制了，其功能不斷向罐區(qū)治理功能擴展。
依據(jù)罐區(qū)設(shè)計面積較大及罐區(qū)生產(chǎn)要求，罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、自動化罐區(qū)連鎖的配置也有其特點，系統(tǒng)的擴展性要求較高，其橫向縱向接口的友好性要求也越來越高，因此罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)通常需要根據(jù)企業(yè)實際布局、規(guī)劃、生產(chǎn)、安全等需求，分析、選擇比較合適的監(jiān)控治理系統(tǒng)。
