中国石油西北公司油库自动化系统整合方案

1、油库储运安全管理系统改造技术方案油库作业层自动化系统整合方案的提出背景随着中国经济持续发展，国内市场对成品油需求量不断扩大，油库作为油品销售存储的中间环节，对其日常生产安全和信息管理提出更高的要求。如何解决油库现有作业层各自动化系统中在控制、安全和数据管理等环节中存在的问题，提高油库生产安全系数和管理手段，是各级石油公司领导最关心的问题，也是最迫切需要解决的问题。哈尔滨天源公司多年来致力于油库自动化系统开发和多系统的整合工作，在结合油库现有生产作业层各子系统独立运行，信息孤立，安全生产系数不高，管理手段无法满足油库生产需要的现状，我公司开发了油库生产作业层信息化系统。该系统对油库现有和将来新上

2、的生产作业层各子系统的生产数据和信息进行整合，对生产作业层的数据进行集中和数据资源共享，实现各子系统间的联动、安全连锁和功能扩展，帮助企业提高工作效率，堵塞经营管理漏洞。油库自动化系统现状分析系统现状西北销售公司下属的西固、玉门、宝鸡、永登和宝鸡运销 5 座油库，除宝鸡运销油库自动化水平较低外，其余4 座油库现有的作业自动化设施相对比较完善，但现有的自动化系统由于安装年限较长（西固油库新上） ，设备性能和系统功能与当前的油库自动化系统相比，自动化程度不高，功能不够完善，在一定程度上已不能满足油库生产使用。油库现有生产作业层自动化系统包括公路发油子系统，液位监测子系统和油库安防监测子系统3 部分

3、，其中安防监测子系统又包括消防报警、电子巡检、电视监控和燃气报警系统4 个部分，生产作业层自动化系统分别实现成品油汽车装车定量控制及数据管理，储油罐液位动态监测和多种参数动态显示及管理，对油库重点生产区域通过视频监视、电子巡检、可燃气体检测和消防报警等手段对油库作业进行安全监测。系统整合的必要性油库已具备（或将来具备）多个自动化子系统，但各作业层子系统在物理上和数据应用上都相互独立，没有形成完整的自动化体系，从监控到管理不能形成统一的整体，无法发挥各系统最大作用。2）油库现有付油系统和液位计量检测系统与上级公司的进、销、存业务管理系统之间孤立运行，管理系统无法自动、及时、准确可靠的得到生产基础

4、数据信息，而大部分基础数据需要人工录入，没有实现管控一体化的综合信息管理系统。3）由于没有实现数据集中、资源共享，使得各系统间缺乏安全连锁保护机制，当一个点出现问题时，与其相关的各点无法及时快速的做出反映，影响安全作业。4）油品进库和库存的人工计量、人工计算和数据管理导致数据的准确性不高，业务信息上报的时效性不高。5）视频监视、电子巡更、燃气报警和消防报警等安防监测系统相互独立，没有实现集中统一的安全监测管理，同时报警信息不能及时传输到油库各个生产作业环节，达不到油库对安全作业的有效监控。结 论： 作业层各系统相对孤立，作业层与管理层之间数据孤立，没有达到信息与数据共享，从控制到监测不能形成统

5、一的整体，无法发挥各系统最大作用；作业层与管理层之间相对独立，使公司级管理系统无法从油库作业层获得生产基础数据，给信息化管理带来很大困难，因此，系统整合工作是急需进行的。方案实施的可行性）方案实施采用统一规划，结合油库实际情况分步实施。）油库有较好的设备基础和人员基础。）不改变现有生产作业层系统的操控模式，在保留现有功能的前提下通过对油 库在用自动化子系统改造即可达到具备整合的条件。）方案实施过程中对油库的正常生产影响不大。2、方案设计设计原则整体规划原则方案设计结合油库未来发展需求，整体规划，分布实施。实用性原则 符合油库生产、安全、管理、决策、服务各项业务和职能要求。先进成熟性原则 整体结

6、构和技术上采用当前先进、成熟的方案和技术。安全性原则 充分考虑系统的安全性，采用安全控制策略，确保系统安全性。标准化原则 在系统平台和开发平台选型时，遵循行业标准，系统采用标准的数据接口格式，便于日后维护和升级。可扩充性原则 随着业务的发展，系统的扩充是必然的，因而在设计时要充分考虑到将来系统扩充的可行性。采用模块化程序设计思想，通过灵活的系统结构设计，使系统扩充方便而且不受制约。高性价比原则 充分利用现有设备，新增设备合理选型，追求尽可能高的性价比。方案总体目标）库区建立局域网，将生产作业层各子系统全部连接到局域网上，具备生产数 据的网络传输。2）在油库设置中央监控室，通过系统整合后在中央监

7、控室可实现对整个库区的视频监视、燃气报警、消防报警和电子巡检进行集中的动态监测；对公路发油和罐区液位系统的生产作业状况进行动态监测和生产数据的集中。）系统整合后，公路发油系统可自动接收现有业务开票系统的发油数据进行定量发油，减少人工二次录入数据的工作环节，保证发油数据的准确性；同时公路发油系统和罐区液位系统可将每批次生产数据自动发送给现有的业务管理系统，结束人工在业务系统上填写数据进行管理的工作模式。）系统整合后通过现有的业务系统在西北公司可实时获得油库销售、库存等动态数据，实现上级公司对直属库的透明化管理。同时系统可为以后的 ERP系统预留可开发的数据接口。）系统整合后，西北公司主管储运和安

8、全的领导及油库主管领导可通过办公室浏览终端对油库的生产、安全状况进行动态监测，同时还可通过浏览终端上的生产统计数据对油库生产进行合理计划。）系统整合后，综合计量系统通过人工录入和自动提取2 种方式获取生产作业层数据，实现油品进、销、存计量数据的实物帐管理，结束油库纯手工计量和数据管理方式。设计方案简述本方案是对油库现有的公路发油子系统、罐区液位子系统、库区闭路监视子系统、燃气报警子系统、消防报警子系统和电子巡检共6 个子系统进行整合，整合后达到方案中总体目标的要求。结合油库油品实物的进、销、存计量管理的需要，本次系统整合时拟在6 个子系统之外增加油库实物综合计量管理子系统，解决油库现有对进油和

9、库存量的人工检尺、通过查表计算这种手工的重复性工作。系统框图油库作业层自动化系统整合后按业务功能分为管理决策层，业务管理层和生产作业层三个层面。生产作业层位于油库自动化系统的最底层，主要从计量，安全连锁、安防监测、 自动控制及作业管理5个方面，为油库生产运行提供控制、安全、管理等方面的保 证，完成油库生产作业的数据采集和过程控制的同时，为业务管理和管理决策层提 供生产决策的数据依据；业务管理层是整个油库生产数据管理系统的核心，对基础性数据进行整理、加 工、分析和发布的信息管理系统，主要处理油库内部日常的油品进、销、存等计量 管理。管理决策层浏览终端是将生产作业层提供的基础数据生成统计图形和报表

10、，为 管理层提供数据决策依据；提供远端生产过程的动态监测。库区网络宽带路由器ADSL+VPN数据服务器监控服务器业务管理计量管理数据查询生产监控安防监控浏览终端液位监控付油监控库区局域网在油库设中央监控室，中央控制室内设置如下：2台数据库服务器：集中存储生产作业层各个子系统的生产数据和报警信息。1台付油监控终端：对公路发油生产过程进行动态数据显示、设备状态监测和报警监测。1台液位监控终端：对储罐的生产参数进行动态监测，包括液位高度、水位高度、温度、密度、 油品体积、油品质量等参数；对储罐报警监测，包括高液位、储罐泄露和 参数异常等报警。1台视频监视终端：对库区所有视频监测点进行实时显示。1台安

11、全监控终端：对库区所有燃气报警、消防报警和电子巡检 3个子系统的检测数据和报警 状态进行监测。1台数据查询终端：通过该终端可随时对各子系统的生产数据和报警数据进行查询、统计和打 印输出。库区局域网以中央监控室为中心节点，在物理上将全库区的网络连通，将油库 生产作业层的7个子系统（包括新增的综合计量管理子系统），中央监控室内的2台 服务器、5台监控终端和油库内的所有浏览终端全部连接到局域网上，形成相应的网络节点。服务器操作系统选用 Windows2000 Server。其具有最新硬件和设备的良好支持、 集成式终端服务、内建虚拟专用网络（VPN支持等。可以说 Windows 2000 Server

12、 是完美的企业级解决方案，用于运行具有更高可靠性和可管理性的文件、打印、Intranet、通讯和基础架构服务器服务器数据管理软件选用 SQL-Server,该管理软件适用于中型数据库的数据管理。其他客户端使用Windows2000 Professional ，该系统更容易使用、更容易管理、 更兼容、更有力、更稳定。2.3.4数据信息流程综合计量客户端软件/西北公司、 管理系统生产监控客户端软件业务管理客户端软件-1安防监控终替客户端软件上传敖据以油库中央监控室内的2台数据服务器为数据存储平台，生产作业层的 7个子 系统将生产数据和报警数据通过库区局域网传送到数据服务器内进行存储，各监控 终端、

13、各浏览终端及业务管理系统等通过数据接口从数据服务器内获取相关的生产 数据和报警数据进行显示、查询和统计等业务操作；系统整合后可将需要实时传送 到西北公司的监测数据（如液位计量数据）通过数据接口进行自动传送。系统实施方案结合要整合油库的现状，本次系统整合工作有三个方面。子系统改造对油库正在使用的除发油系统以外的 5个子系统软件进行升级改造（发油系 统软件升级改造由现有系统厂家完成），做监测界面和数据接口，通过数据 接口将生产数据和安全检测数据上传到中央监控室进行数据集中存储，通过 新开发生产和安全监控界面并对数据的二次利用，实现生产和安全系统的整 合。与业务管理系统作数据接口，将公路发油和综合计

14、量2个子系统的生产数据自动传送到业务管理系统。更换油库现已废弃不能使用的子系统，更换后的子系统在满足生产使用的前 提下，并具备系统整合的条件；新上综合计量管理子系统。局域网建设监控室内设置光纤网络交换机，以中央监控室为网络中心节点，通过光纤和双 绞线将7个生产作业子系统、1台业务管理子系统、2台数据服务器、5台监控终端 和所有的浏览终端连接到局域网内。软硬件配置配置系统整合所需的硬件，主要是中央监控室内的服务器、计算机、操作台等， 结合用户需求进行软件开发和现场调试。整合后系统实现的功能生产数据集中、资源共享在油库创建基础生产数据的共享平台，即资源数据服务器，通过标准的数据接 口，将生产作业层

15、的各种生产数据进行集中，通过C/S、B/S数据应用结构，在油库中央监控室可实现对7个生产作业子系统的生产作业过程和安防状况进行实时和全 面的动态监测；对生产数据和报警记录进行查询、统计等功能。付油监控储罐液位监测安防监测生产数据自动上传通过系统整合后，生产作业层的子系统可将生产数据通过数据接口自动传送到油库业务管理系统和西北公司业务管理系统，替代现有上传数据都是通过人工数据录入的获取方式。计量数据管理信息化通过综合计量管理子系统的应用，改变计量由人工液位检尺、查表计算，人工生成报表的工作方式，实现由计算机对油品进、销、存计量基础数据的自动采集或人工录入，根据基础数据自动生成运算结果和各种数据管

16、理报表，最终生成油品实物保管帐。系统提供标准上传数据接口。增强库区安全管理对现有的 4 个安防监测子系统的数据和信息进行整和，统一监测，统一管理，实现一人多点监控和多人一点监控功能，使安全主管对油库的设备运行、安全状况进行动态监控和监督管理，建立建立起油库的安全防范保障体系，全方位保证油库的安全运行。提高生产管理效力油库领导通过浏览终端，使油库管理层在任意时间范围内获取相关业务信息和数据，结束了上层领导只能通过电话索要数据、了解情况，信息反馈全依赖于下属人员的口头汇报，使油库信息化控制管理系统发挥最大效益，为企业发展与决策提供帮助。提高油库自动化水平通过对作业层各自动化子系统的数据集中，资源共

17、享，形成作业层整体控制运行系统，对各自动控制系统的功能进一步扩充，保证各系统的联网、联动、协控及 关联监测等功能的实现，最大限度的提高油库整体自动化水平。远端浏览监控功能在油库领导计算机上安装终端软件，实现领导的浏览、查询和监督管理功能。对油库生产作业层各系统的日常生产过程动态监测，以及生产数据进行浏览、 查询、统计和打印对进、销、存实物计量数据进行浏览、查询、统计功能对油库的安全监测状况进行动态监测通过报警信息的分析能对油库生产不安全因素进行预测，做到提前防范，保 证油库的生产安全。为油库自动化进一步发展奠定基础通过对现有作业层自动化子系统进行整合，在提高油库整体安全和管理外，整 合后的系统

18、为油库后续要增加的子系统预留有标准的数据接口，真正实现统一规划、 分步实施的设计原则。说明：系统整合方案的实施是在油库现有自动化子系统在硬件设施和软件功能比较完 善的前提下进行的，而油库现有的自动化子系统中部分系统已无法正常使用，因此, 在对系统整合之前需将已不能正常使用和不能整合的系统进行更换和改造。附：油库作业层自动化子系统技术简介1、自动付油子系统系统结构付油操作站库区以太网系统是基于可编程控制器 PLC的集中式系统，控制系统设计为上、下位机结构， 本次设计在PLC控制器上设计有以太网连接模块，将操作监控站和PLC控制器作为油库以太网上的2个节点同时挂接道油库网络上，改变常规的 PLC通

19、过MPI接口只 与1台计算机的点对点连接方式，该种设计方案保证只要是连接到局域网上并且安 装了付油监控软件的计算机都能作付油操作站，大大提高了系统的可靠性和灵活性。系统具体由三部分构成：付油监控操作站PLC付油控制站现场计量仪表及执行设备付油监控操作站实现操作员与系统间的信息交互，付油操作站通过局域网从PLC控制站获得系统运行状态数据，实现发油全过程的动态监测与操作，并将生产付油数据在操作站 内进行存储并支持打印输出。PLC付油控制站作为汽车定量装车控制系统的控制核心，完成多个鹤位装车现场计量仪表信号 的采集、计算处理，通过控制现场泵、阀等执行设备实现油品的自动计量、定量装 车和安全连锁保护控

20、制。现场计量仪表及执行设备室外数显屏：每个装车鹤位安装 1台，购油人可在装车现场对装车量进行动态 监测。腰轮流量计：对装车油品的体积数量进行在线测量，并能将测量数据传给控制 系统。数字电液阀：通过程序控制，该阀可实现多级开关动作，实现高精度定量装车。温度变送器：测量管道中油品的温度，将温度信号转成模拟信号传送到PLC控 制站，实现油品密度随温度变化的动态补偿，容积和质量的转换。溢油静电保护器：在装车过程中对槽车接地状况、溢出状况进行检测并与控制系统连接，实现连锁保护，保证装车生产安全。现场操作器：现场付油启动和急停操作，在控制系统故障检修时可实现手动付油操作。自动付油系统功能1)操作管理功能设

21、置三级口令：系统管理员口令、管理员口令和操作员口令，系统管理员是最 高级别。所有重要操作均需通过口令确认后才能进行。 操作员代号、 操作内容和操作时间均存盘记录，有通过管理员口令才有权调出显示或打印操作记录的内容。这是为查找事故发生原因而设置的，任何人不能修改记录内容。修改用户权限、控制参数、流量系数、报表生成时间、打印操作记录等系统操作均需经系统管理员口令才能进行。2)付油监控立if与付油PLC控制站通过以太网实时通讯，实现定量装车的集中监测与管理；3)PLC控制站实现定量装车过程控制自动化，具有自动测量装车时管道中油品流速，实现自适用控制功能，保证高精度装车控制；系统可按升或公斤两种计量方

22、式控制付油，具有温度动态补偿功能，实现二种付油计量功能；系统具有控制室 / 现场自动、手动二种付油操作形式，方便用户任意使用；实现溢油保护，静电保护，超速保护，超温保护，现场、控制室双重保护等功能，保证系统安全可靠；事件记录和权限管理功能；操作站对付油现场发生的异常报警事件进行记录，对系统操作员登陆以及对系统重要参数的修改都会进行记录，而且该记录是不可修 改的。设置现场数显屏，同步显示付油装车值，方便现场查看；9）利用专用组态软件实现多种模拟画面动态、直观显示监测功能；10）系统具有完善的管理功能，可实现班报、日报、月报、年报、综合报表、误 差报表的自动生成，任意查询及输出，并具有各级密钥管理

23、功能；11）PLC控制站可将装车生产数据通过库区以太网传送给数据服务器；12）系统具有较强的控制规模与功能扩展能力，可任意扩展付油鹤位数量，增加 控制和管理功能；13）系统具有故障自诊断功能和运行报警功能；14）系统装车控制相对误差为15）系统工作温度40c60C;16）系统工作电源 AC220t 10% 功耗2KW2、罐区监控系统系统结构罐区操作站罐区操作站-I-ii油库以太网S7-300罐区自动化系统结构与付油控制系统结构相同，都是采用操作站与控制站通过 网络接口连接到油库局域网，以局域网为载体完成操作站与控制站间的数据传输。 储罐计量方式采用混合法，仪表选型分为两种，一种是磁致伸缩液位计

24、和差压变送 器，另一种是伺服液位计和多点温度计，两种组合均可实现储罐的高精度自动计量,系统实现功能1）操作管理功能：同装车系统2）界面显示功能：操作站显示器实时显示罐区监测画面、操作提示和报警信息。任何时候发生的报警信息均立即在醒目区以汉字报道，同时产生警声。任何操作均以汉字或图形提示，采用菜单和按钮选择方式，方便简捷，操作人员无须特别培训即可进行操作。系统提供的显示区画面有如下一些内容：液位全貌：罐区内所有储罐的液位模拟条，并以数字标出各罐的液位、温度、容积、重量的值以及液位到设定限的时间估算。流程：按区域、油品划区，显示储罐、管线、阀门、机泵，罐内液位模拟显示，并标注液位、温度，阀门、机泵

25、以颜色标注开关状态。储罐参数：每罐一幅，包括罐的几何尺寸、安全高度、液位、温度、液位和温度的设定限值、到限时间、体积、比重、重量，存放物料的名称，该罐的模拟液位、温度棒图等。事件记录：弹出显示已登录的某日发生的生产事件，如报警、开关机器时间、通讯故障、设备故障等。操作记录：通过专门口令弹出显示已登录的某日发生的重要操作。3）动态监视：贮罐的液位、单点温度、油品泄漏、质量、存量、进油量、出油量、总容积、实际容积、空容积。4）罐区作业操作功能收付作业收付作业主要完成储罐收发油作业，根据每笔作业对应罐前、罐后关联数据，得到这笔作业的罐量及其对应表量，完成作业记录的存储、打印及其查询功能。根据提单号、

26、收/ 付作业类别及其方向、检罐人、时间等完成罐作业基本信息。自动 / 手动获取罐的液位、温度、密度、水位高度，根据以上数据，自动计算罐容、罐量。盘库作业盘库是每天在固定时刻（用户确定）完成手/ 自动提取罐的油高、水高、温度、密度等数据、动/ 静罐，自动计算罐容、罐量，完成数据的存储、打印及其查询功能（ 5）报警和事件：系统可对液位和温度进行高低限报警；在出现报警信息时进行声光提示，并提供报警确认功能；系统自动记录报警内容、发生时间、当班操作员等信息；系统允许高级用户对报警和事件进行定义和修改；（ 6） 报表功能， 每个罐的动态登记表/ 单罐动态登记表/ 单罐工况记录/ 油品计量班报 / 日报

27、/ 月报 / 年报查询及报告、打印、输出；7）数据存储和归档：系统可对储罐的过程数据（液位、温度、油品体积、质量、剩余罐容等）进行周期性采样存储（可定义采样周期）或定时（日、月、年）盘点归档；8）储罐液位连锁报警每座油罐设置液位超高、 超低报警， 液位超低报警时联锁输油泵， 停止向外输油；液位超高报警时连锁卸油泵，停止向储罐卸油；任何报警发生时在控制室都有声光提示，并提供报警确认功能，系统自动记录报警内容、发生时间、当班操作员等信息；允许高级用户对报警和事件进行定义和修改；9） 事件查询功能： 对过程报警状态进行查询， 对进罐出罐输转事件进行查询；（ 10）数据管理及操作密钥设置；主要设备技术

28、参数伺服液位计和多点温度计该液位计由荷兰恩拉福公司生产，作为储罐计量级液位计在国内应用较广 , 该液位计可测量液位、界位、密度3 个参数，配多点温度计后可实现储罐油品的自动计量。该产品的特点是测量精度高，可靠性高，维护量低。液位测量精度： 1mm密度测量精度：%温度测量点数：5 点温度测量精度：0.01 供电电源： AC220V通讯方式：恩拉福数据总线3、综合计量系统系统框图油库油品计量从业务上分为进油计量、出库计量和库存计量三个部分，三个计量环节现在多是采用人工计量，人工数据管理的工作状态。通过本次改造，新上油库综合计量系统，对油库内部现有生产作业层系统数据的自动采集和人工计量录入的数据进行

29、处理，实现油库实物计量帐的计算机管理。系统对库存计量管理支持自动数据自动采集和人工录入2 种获取方式，满足现在和未来发展的应用。系统实现功能综合计量管理系统为油库提供计量基础数据人工录入和自动提取2种方式，满足油库现阶段使用和未来发展的使用要求。进油计量出库计量库存计量1）日常库存计量2）倒罐前后计量综合查询系统管理4、安防监测系统视频监视系统结构 TOC o 1-5 h z r：iii 连接到局域网闭路监控系统系统功能）本地监控功能监测点画面分割组合监视，尺寸任意放缩视频切换；定点 / 轮换监视，转换时间设置，系统平时的工作方式为各摄像机循环扫描全面监控，监控人员可以任意放大观看任意摄像机的

30、画2）硬盘录像功能系统将摄像机记录的图像全自动数字压缩储存在计算机硬盘上，无终止缓冲技术使计算机硬盘自动循环记录，无休止地自动保留存储图像。每个实时录像压缩比可用软件进行调整， 压缩比从 1 级到 14 级可调， 硬盘中图像文件保留的时间取决于：硬盘空间大小、图像分辨率、图像压缩比、扫描切换时间。可根据需要，加大硬盘以扩展存储周期，或增加其他外存设备。可进行数字备份；每路可单独回放，也可多窗口同时回放3）网络传输功能系统可以通过网络与远端的计算机连接。具备远程监视、远程控制功能。4）回放/ 检索功能系统可以随时方便、即时地检索、回放记录存贮的图像， 如可按时间、地点（镜头）或图像文件进行检索和

31、回放。选择查看的时间段内的文件，第一帧画面将显示地监视屏上，可以进行连续的顺序或倒序播放或按帧画面播放。5）权限设置功能计算机监控系统有安全密码， 没有权限的人员将不能对监控系统进行查询、 设置系统、删除文件等操作。系统一旦遇到意外断电时，可以自动恢复工作。系统提供密码设置。出于对系统保密性的要求，系统管理员可以设置密码，确定进入系统的许可优先级和使用权限。燃气检测由于油库经营的产品易燃易爆，为保证库区安全，可燃气体常浓度检测极为重 要，燃气检测仪通常设置在油品易泄露和燃气易聚积的生产区域。系统结构油库以太网燃气监测站可燃气体二次表燃气报警器系统功能1 ）可燃气体浓度时时检测和动态模拟监测功能;2）燃气浓度超标报警功能；3 ）报警记录存储和追溯功能；4）燃气检测报警与生产安全连锁功能；4.5.2.3监测界面4.2.3设备选型可燃气体报警器选用深圳特安公司生产的ES2000O燃气检测仪，该型号产品油传感器和二次表2部分构成，传感器安装在现场，对现场燃气浓度进行检测；二次 表安装在室内，对传感器检测信号进行处理后实现浓度显示和报警等功能。测量方式：催化燃烧式测量精度：LEL显示方式：液晶显示数据传输方式：485数字通讯供电电源：DC24 V自动巡检系统油库生产区域范围较大，需要日常