近年来，我国经济持续发展，工业和生活用油的需求不断增加，使得油库在生产和管理方面的工作日益繁重。随着计算机技术的不断普及和发展，汽车槽车和火车槽车定量罐装自动化系统发展较快，除了完成定量控制、程序控制、联锁控制、运行监视等功能外，还增加了多项罐装自动化管理功能，在安全生产、高效节能、减少环境污染、提高经济效益等方面取得了显著效果。从而达到了利用先进的工业控制技术、网络技术、数据库技术及其它相关的高科技技术来管理控制油库的经营。
一：集散型定量装车管理系统介绍
油品罐装定量装车控制系统（图1）由工控机、开票机、定值控制仪、通讯模块等组成，工控机为上位机，定值控制仪作为下位机。一台工控机能管理多台定值控制仪，工控机与局域网或开票系统相联，实现数据共享。在工控机上可以实现系统设置、发油参数设置、调试参数设置、系统编辑、发油实时控制、联机或脱机发油等，并记录历史数据；同时下位机实时向上位机传送发油数据，在显示界面上实时显示发油情况，故障发生时会有报警提示。还可以对历史数据进行查询，并打印报表。
集散型定量装车控制管理系统适用于石油化工行业，可全面实现油库及化工行业各业务环节的管理自动化，并针对油库及其各工作环节进行自动化监控，从而辅助油库管理人员更高效、更准确的进行业务处理。该系统基于局域网环境，通过统一的监控界面，自动采集各监控环境的动态数据，并以这些监控数据为基础，形成各种报表（如付油报表、未付油报表、年、月、日报表等）和明细表，便于业务统计和查询。强大的查询功能可以按多种方式查询票号，报表等，在此基础上，该系统还将形成完整的业务信息反馈与监督控制机制，为油库企业进行科学的经营管理和决策提供了有力的支持。集散型定量装车控制管理系统由发油、监控、管理、财务、查询、报表、帮助和系统设置等功能模块组成，涵盖了目前油库业务流程的各主要环节。系统采用友好的用户界面，操作人员只需了解一般的电脑操作，经过简单的培训即可熟练操作该系统。
1. 集散型定量装车系统的特点：
1.1 系统发油都是以重量公斤为单位，重量校准是以称重为标准，实测误差
都在0.2%以内。各货位温度传感器都装在流量计进口处，因此当切换不同油罐时，温度补偿跟随切换后的油品变，温度智能检测误差±0.1℃，集成IC模块控制发油。
1.2 整个发油过程采用智能模糊控制，电液阀开关控制采用多段控制方式，无需用户干预自动调整发油流速，整个发油过程无任何“水击”现象。
1.3 实时静电、溢油检测确保发油安全。
1.4 静电、溢油、泵、阀门、温度状态现场显示，工作状态清晰明了、一目了然。
1.5 各货位相互独立，因此停用、切换或故障都不影响其它货位和整个系统
的运行。
1.6 停电或中断运行，数据库内都有记录可查。
1.7 操作人员分权限管理操作，责任分明。
1.8 提供的各种数据报表方便财务做帐和管理。
1.9 可根据用户要求修改或增加系统功能模块。
2. 集散型定量装车系统的组成：
2.1 上位管理系统软件系统
2.1.1上位机
上位机在发油过程中实时接受定值控制仪发来的发油数据，如实发重量，实发体积，油温等等，并将这些实时信息在显示界面上显示出来，在有报警提示出现时，可以由操作员采取措施，如暂停发油，取消发油，上位机通过通讯模块与下位机进行通讯，它不仅对下位机传来的数据利用数据库进行存档，还对下位机传来的发票进行查询并给予授权，能够确保生产的顺利进行，它是整个系统的中枢系统，它能够对整个系统各个环节进行实时监控管理，并可自动生成各种油品的生产报表，如：日报表，月报表，年报表。
2.1.2开票机
开票机与上位机实现数据共享，每次发油之前核对单据号；发油前，上位机将设置好的参数，如发油货位号、油品、定量值、定量单位等信息发送到下位机。
2.1.3上位机与开票系统通讯
上位机与开票系统之间采用高速局域网交换机进行通讯，数据传输速度快，安全可靠。
2.1.4上位机软件
上位机开发软件采用Borland Delphi7，数据库采用Microsoft SQL Server，实现信息的存储，读取等等。Borland Delphi自诞生以来就一直是Windows环境下最主要的应用开发系统之一，可以完成各种各样的应用程序的开发，从底层软件直到上层直接面向用户的软件。
上位机分为操作员、管理员和超级管理员三级，通过不同的帐户名登录系统，享有不同的操作权限。操作员的权限最低，能打开发油、编辑、统计查询、参数设置等菜单； 管理员能打开上述菜单，以及系统设置；超级管理员享有最高权限，可以进行主菜单里的所有操作，并且可以对其他操作人员进行管理。操作员可以修改自己的密码，只有超级管理员才能进行权限设置，即为其他人员分配新的用户代号和密码。根据发油现场的情况，发油方式可以分为单机发油和联网发油：联网发油时，上位机和开票系统实现数据共享；单机发油时，和开票系统断开。 控制方式可以分为主机控制和定值控制仪控制：主机控制指由上位机控制定值控制仪进行发油操作；定值控制仪则是在网络断开的情况下，由定值控制仪直接控制发油，此时下位机保存发油时的重要数据，一旦网络接通，立即将发油信息传送至上位机。大多数情况下，都是采用主机控制的方式。
在上位机启动发油之前，需要先进行系统设置，包括：设置货位总数，每个货位的情况；参数设置，包括具体的发油货位号、油品、密度等，并将这些设置好的值发送到下位机。在上位机中根据现场的情况，设计了油库发油系统显示界面，有单个货位显示以及总体发油情况的表格显示：包括每个货位的油品、定值量、定值单位、实发重量、实发体积、密度、温度，联机脱机发油状态等。
发油结束后，其重要数据，如当时的操作员，发油货位号，油品，购油单位，单据号等，将被保存在数据库中，作为长时间的备份，并且用于日后的查询。有四种查询方式：按时间查询，按油品查询，按单据号查询、按客户查询。查询的结果可以报表的形式打印出来。
上位机直接和定值控制仪进行数据交换，它不仅对下位机传来的数据利用数据库进行存档，还对下位机传来的发票进行查询并给予授权，能够确保生产的顺利进行，它是整个系统的中枢系统，它能够对整个系统各个环节进行实时监控管理，保证在该系统上实现提货凭证打印、未发油报表打印、发油状态监控、出料档案查询、客户档案查询、参数设置、参数修改、油品及价格参数修改、鹤管鹤位状态显示、工作状态等功能，并可自动生成各种油品的生产报表，如：日报表，月报表，年报表。
3下位机系统
定值控制仪的设计选型
定值控制仪是利用78E58高级单片机作为CPU进行定量控制的计算机仪表。该系统在设计选型的过程中必须满足可靠性好、功能强、性能稳定、适用性强及维护操作方便的定值控制仪。在配合电磁阀或电液阀后，可达到自动定量灌装的目的，其自身可以对流量进行质量或体积量进行计量，通过键盘方便的置入参数，并显示瞬时量、累计量等参数值。定值控制仪配有温度传感接口、静电联所接口、防溢油接口、通讯接口（RS232、RS485）可以与上位管理系统进行联网，完成自动控制、定量罐装。直接市电交流220V输入使DH6409V定值控制仪安装非常方便。由于装车现场为防爆场所，所以现场安装的所有电气设备和仪表都应该具有防爆功能，定值控制仪应该为防爆式仪表。为了节约投资，安装方便，特选用双路隔爆定值控制仪，一台控制仪可以控制两条计量管路的定量装车工作。定值控制仪（见图2）
定量控制仪和高精度流量计、温度计、隔爆电液阀等仪表配套，对被测流体的流量进行温度补偿，对整个装车过程进行程序控制、定量控制、防溢联锁、接地联锁控制等。定值控制仪在石油化工设计中防爆等级为dIIBT6,安装在现场，由操作人员现场控制、监视装车过程，通过RS-232到RS-422/485通讯接口将信号送至控制室进行显示、制表及打印等工作，以达到分散控制石化集中管理的目的。
3.1定值控制仪可以完成以下功能【1】（见表1）：
3.1.1 流量系数的设定：使用不同的脉冲输出流量计可设定不同的流量系数，以便进行单位的换算，系数设定的范围为0.0001～9999.
3.1.2 定量设置：可预先设定装车的量，当累计流量达到此值时，仪表发出控制信号关闭阀门，达到定量控制的目的。
3.1.3 温度补偿：根据介质温度可实时地将流量转换成20℃时的标准体积流量。
3.1.4 防溢联锁：当装车的液位超限时，装于鹤管上部的液位开关动作，仪表则发出信号控制装车停止并发出报警信号，防止液体溢出。
3.1.5 接地联锁：在装车（油槽车）过程中，要求槽车良好接地，以防静电过高，定量控制仪在检测到槽车接地电阻大于1000欧姆时，立即发出信号停止装车，关闭阀门并发出报警提示。
3.1.6 通讯：通讯接口为RS-232到RS-422/485；波特率为1200、2400、4800、9600；
最大距离：1.2km
3.2下位控制仪主要技术指标：
3.2.1、供电电源：AC220V±10%。50Hz±2%
3.2.2、输入信号：
a、流量：0～3KHz电压方波或电流脉冲、接点信号。
b、温度：Pt100热电阻
c、阀门回讯：无源接点
d、液位开关：无源接点
3.2.3、输出信号：220VAC/5A开关信号3路
3.2.4、通讯：RS232、485、4～20mA电流信号
3.2.5、静电接地：与静电夹配合使用形成静电连锁。
3.2.6、数据保护：该控制仪掉电时数据自动保护不丢失。
3.2.7、温度补偿范围：在-20℃～+120℃内与一次表组成系统（仪表精度0.2-0.5级 ）计量精度可调<0.3%.
3.2.8 精度：
a、流量累计误差：±（0.1FS%+1个字）
b、温度显示误差：±1℃
3.2.9 设定量：
a、定量设定范围： 1～99999
b、密度设定范围： 0.0001～2.0000
c、系数设定的范围为0.0001～9999.
3.2.10 运行方式：连续运行
3.2.11 使用条件：
a、环境温度：-10℃～+55℃
b、空气相对湿度：不大于85%
c、环境中可燃气体或易燃液体蒸汽的爆炸等级II类B级，自然温度T6级别。
4 电源控制柜的设计选型
电源控制柜是整个系统的强电部分，它的作用至关重要，它除了给定值控制仪提供工作电源外，同时含有电液阀的控制电路、泵驱动电路，是执行机构的控制中心，主要完成电源开关、信号指示、泵、阀驱动。其特点如下：
4.1内有整个系统定值控制仪的电源开关。
4.2内有整个系统电液阀的驱动电路。
4.3内有整个系统泵驱动电路。
4.4内有整个系统泵起动指示。
4.5含有各种电源指示。
4.7含有电源滤波系统。
电源控制柜的外观尺寸为：800×600×1600mm（长×宽×高）包括电源开关、信号指示灯、直流电源、继电器、接线端子
5.隔爆电液阀工作原理【2】及设计选型
FBDF系列数控电液阀由一只二通常开电磁阀、一只二通常闭电磁阀、2只3/8”小球阀（针阀）组合而成（如图3所示），常开电磁阀装在被控制回路的上游管路上，常闭电磁阀装在被控制回路的下游管路上。
在管道输送介质过程中，当需要开启阀门时，由计算机发出阀门开启信号，常开电磁阀通电（关闭），同时常闭电磁阀通电（开启）。这时，由上游通向主阀膜片上的腔室通道被截止，主阀膜片上腔室通向下游的通道被导通。此时，膜片下部 的压力高于上部压力，主阀膜片上的腔室的介质通过常闭电磁阀通道排向下游管道，主阀被打开。
当需要关闭阀门时，由计算机发出阀门关闭信号，常开电磁阀断开（开启），同时常闭电磁阀断开（关闭）。这时，由上游通向主阀膜片上的腔室的通道被导通， 主阀膜片上的腔室通向下游的通道被截止。上游的高压介质通过常开电磁阀进入主 阀膜片上的腔室。此时，膜片上、下部压力相等，在弹簧力的作用下使主阀关闭。
在主阀开启和关闭过程中，常开电磁阀通电（关闭），常闭电磁阀断电（关闭）。这时，上、下游通道均处于截止状态，介质压力被截聚在主阀膜片上腔室内， 使得主阀由于液压差而被锁死在固定的打开位置上，从而保持了主阀出口送出一个 恒定的流量。当上游流量发生变化时，由计算机根据流量仪的反馈信号给相应的电 磁阀发出信号，就能重新自动调节到预先设定的流量值。
FBDF系列数控电液阀在被控制回路中装有二只小球阀（针阀）作为主阀的响应阀，装在上游被控制回路中的一只为关闭调节阀，装在下游被控制回路中的一只为开启 调节阀。可根据介质的粘度和使用的实际管道压力，分别调节二只小球阀（针阀）的 开度就能微调主阀的开启和关闭；小球阀（针阀）关闭程度不超过满量程的4/5。
FBDF系列数控电液阀在下控制回路中还装了一只小球阀作为手动控制阀，当断 电或电磁阀不能工作时，人工操作该阀就能使主阀开启或关闭；也可检测阀芯膜片是否损坏。
6.流量计＆过滤器的设计选型（见表2）
准确度等级0.5级，0.2级（一般在-10℃～+60℃）
使用介质温度：LC-A、LC-E：（-20℃～+100℃）LC-Q：（-20℃～+60℃）LC-A、LC-E在高温调整下，再加高温散热筒可达200℃
远传显示现场防爆等级：ExiaⅡCT5,dⅡBT4
7 静电溢油保护器的设计选型
7.1原理：SLA-S静电溢油保护器用静电接地夹检测静电接地连接情况，当静电接地未接或接地不良时，不能付油；用探头监测液位安全高度，当所灌装的液体接触探头时，溢油保护器发出声光报警，同时输出相应信号给装车控制系统，自动切断控制阀门和输送泵，从而使灌装过程更安全。适合用于集散型装车控制系统。
7.2技术参数：
防爆等级：ExdⅡBT4
信号输出：开关量或电平量
工作电源：DC12V或AC220V
工作电流：15mA
环境温度：-30℃～+60℃
8.通讯模块的设计选型
隔离RS-232到RS-422/485转换器
传输速率可达115.2KBPS
3000VDC隔离保护
网络连接距离可到4000英尺
带有自动数据流控制，使用RS-232软件的RS-485
RS-232接口接头：孔型DB-9
功耗：1.2W
工作温度：-10℃到70℃
电源要求：+10到+30V
故障诊断的电源及数据流指示灯
9.定量控制系统硬件配置清单（见表3）
10 电源控制柜
外观尺寸：150×500×700mm包括电源开关、信号指示灯、直流电源、继电器、接线端子
参考文献：
[1] 陆德民、张振基、黄步余.石油化工自动化控制设计手册.[M].
化学工业出版社.2002 1074～1076
