液化氣汽車裝車系統的計量改造
發布時間：2017-09-01
一、系統改造原因
某企業液化氣汽車裝車系統改造前存在的主要問題有以下幾方面: 定量裝車準確度差, 造成提單量和實際發貨結算量不一致, 存在超量或欠量問題, 影響ERP(企業資源計劃系統)發貨過賬業務的順利進行; 無計量信息自動化管理功能, 原批量控制器只有簡單的批量控制功能, 無法進行必要的統計查詢; 無法多段輸出;無法避免由于“水錘”現象對質量流量計傳感器造成的損害; 無法實現干節點輸入從而達到連鎖控制; 無法和企業其他信息系統融合; 對裝車操作過程缺少必要的監控; 鶴位切換安全性不足, 同一臺流量計的兩臺手動切換閥門沒有互鎖, 容易造成操作失誤影響裝車量的準確可靠等。
改造主要由兩大部分構成: 定量裝車控制系統及該系統與其他信息系統的融合。
二、定量裝車控制系統
1.定量裝車控制系統的組成及其功能
該控制系統主要由上位機、批量控制器、質量流量計、氣動控制球閥、電動切換閥等組成。上位機及批量控制器的功能如下:
(1)上位機主要完成如下功能:
◆與批量控制器的通訊, 以及與銷售計量系統的通訊。
◆下載提單量及對應的裝車密碼到批量控制器的PLC(可編程邏輯控制器)中, 并協調管理相關信息。
◆批量控制器中PLC實時數據的采集及處理, 如實時監控流程圖、報警等。
◆對批量控制器中PLC參數的設定, 如汽化量、余差、通訊方案的選擇、閥門開啟的延時、脈沖當量、溫度密度報警的高低限等。
◆監控批量控制器中PLC的狀態。
◆歷史數據保存及趨勢記錄。
◆數據統計及打印功能。
(2)批量控制器: 它主要由標準工控S7-200PLC、防爆操作機箱、接線端子及繼電器等組成。主要完成如下功能:
◆PLC與質量流量計及上位機通訊: PLC與質量流量計通過RS- 422連接, 采集流量計的瞬時流量、累積流量、溫度和密度; 當通訊出現故障時, 能通過上位機通訊方案的選擇切換到接收流量計脈沖計量方式, 保證正常計量。PLC與上位機通過標準以太網連接, 實時輸出相關信息。
◆多路控制: 一臺批量控制器可同時控制四路付量。
◆自動控制及手動控制功能: 正常裝車時能分段控制, 到量后自動關閉閥門, 實現精確裝車; 裝車過程中出現異常時, 能手動提前關閉閥門, 保證裝車安全。
◆訂單驗證: 通過提單密碼口令驗證提貨單真實性, 避免無關操作人員操作批量控制器付量。
◆流量計狀態監控: 流量計狀態實時監視, 出現故障及時報警, 同時關閉閥門。
◆獨立付量: 當其他系統出現故障時, 批量控制器仍能付量。
2.定量裝車控制方案
主控閥采用分段控制, 開始裝車時主控閥門部分開啟, 小流量裝車, 避免因空車時充裝泄壓太快造成流量計氣液兩相而影響流量計正常運行; 當流量達到設定汽化量后主控閥門全部開啟, 大流量裝車; 當充裝量接近設定量后, 開始小流量裝車, 要求按余差進行閥門關閉控制。同時切換閥要互鎖控制, 主控閥門開啟時, 同一流量計的兩臺切換閥只能有一臺開啟, 另一臺不能打開, 保證鶴位裝車時安全可靠。
(1)主控閥門控制方案。
設置一個回訊器安裝在閥門開度10%處( 可調整),開始裝車時電磁閥FSA- 01A打開, 電磁閥FSV- 01B關閉, FV- 01逐漸打開; 當開到10%時, 回訊器返回信號,電磁閥FSA- 01A關閉, 開始小流量裝車, 流量到達設定汽化量時, 電磁閥FSA- 01A重新打開, FV- 01全開, 開始大流量裝車; 當余差達到10倍( 可調) 設定余差, 電磁閥FSA- 01A關閉, 電磁閥FSA- 01B打開, FV- 01在彈簧力作用下關閉, 開始小流量精確裝車; 當達到指定余差時,FSV- 01B重新打開, FV- 01關閉, 完成裝車過程。
(2)按汽化量進行閥門開啟控制
液化氣開始裝車時由于系統管線壓力與槽車內壓力相差很大, 很容易引起液化氣汽化, 而質量流量計在氣液兩相時無法正常計量。為了減少汽化, 要求開始時要小流量裝車, 當槽車內壓力升高到臨界壓力時再大流量裝車。槽車內壓力升高到臨界壓力時的液化氣的汽化量可按以下公式計算:
汽化量=槽車噸位×(氣相密度/液相密度)≈預裝量/500
(3)按余差進行閥門關閉控制
PLC可按裝車量的百分比確定二段閥關閉, 按余差進行控制。余差=預裝量- 已裝量, PLC可按要求設置。
3.控制方案改造后實際應用效果
經過控制系統改造后, 在保證計量準確度的前提下, 實現了精確定量裝車, 做到了提單量和實際發貨量的一致。
三、系統通訊接口
ERP系統、銷售計量系統、上位監控機、批量控制器及計量儀表組成了一套完整的液化氣出廠計量業務系統, 各環節通訊暢通是保證系統正常運行的關鍵所在。ERP交貨單信息需下載至銷售計量信息系統; 銷售計量信息系統完成數據倒入、輸入子票、打印提貨單等操作, 隨機生成6位裝車密碼, 并將計劃量及隨機生成的裝車密碼下載至上位監控機; 由上位監控機和批量控制器通訊下傳數據至批量控制器, 然后操作人員在批量控制器上輸入客戶提供的單據上的裝車密碼, 驗證正確后, 批量控制器自動顯現計劃裝車量, 按批量控制器一定的操作規程進行發貨, 發貨控制系統要實現精確定量裝車, 保證實際充裝量和計劃量一致。充裝完成后, 上位監控機讀取批量控制器的實際發貨量, 并將數據上傳至銷售計量系統, 完成對票、打印出門證等相應的出廠計量業務, 并將實際發貨量等數據上傳至ERP系統, 最終完成發貨過賬等ERP業務。
主要有如下通訊接口:
1.ERP系統和銷售計量系統
兩系統之間通過企業局域網連接, ERP系統導出訂單信息文本, 銷售計量系統通過局域網讀取該訂單文本信息進入其數據庫; 銷售計量系統將實際發貨量上傳至ERP, 完成發貨過賬業務。
2.銷售計量系統和上位監控機
銷售計量系統打印提貨單后, 通過局域網將提貨單量和裝車密碼數據發送給上位監控機; 充裝完成后, 上位監控機將實際發貨量上傳至銷售計量系統。
3.上位監控機和批量控制器
上位監控機和批量控制器之間通過以太網連接, 實時將提單量及隨機產生的提貨驗證密碼下載到批量控制器中, 并協調管理相關信息, 對批量控制器中的PLC參數進行設定, 如汽化量、余差、通訊方案的選擇、閥門開啟的延時、脈沖當量、溫度密度報警的高低限等。同時, 將現場流量計實時數據、儀表各種狀態信息、故障信息、鶴位是否空閑等信息上傳到監控系統中。
四、結束語
該企業液化氣汽車裝車系統改造后, 有效地解決了改造前存在的主要問題。
摘自：中國計量測控網
