液化气汽车装车系统的计量改造
发布时间：2017-09-01
一、系统改造原因
某企业液化气汽车装车系统改造前存在的主要问题有以下几方面: 定量装车准确度差, 造成提单量和实际发货结算量不一致, 存在超量或欠量问题, 影响ERP(企业资源计划系统)发货过账业务的顺利进行; 无计量信息自动化管理功能, 原批量控制器只有简单的批量控制功能, 无法进行必要的统计查询; 无法多段输出;无法避免由于“水锤”现象对质量流量计传感器造成的损害; 无法实现干节点输入从而达到连锁控制; 无法和企业其他信息系统融合; 对装车操作过程缺少必要的监控; 鹤位切换安全性不足, 同一台流量计的两台手动切换阀门没有互锁, 容易造成操作失误影响装车量的准确可靠等。
改造主要由两大部分构成: 定量装车控制系统及该系统与其他信息系统的融合。
二、定量装车控制系统
1.定量装车控制系统的组成及其功能
该控制系统主要由上位机、批量控制器、质量流量计、气动控制球阀、电动切换阀等组成。上位机及批量控制器的功能如下:
(1)上位机主要完成如下功能:
◆与批量控制器的通讯, 以及与销售计量系统的通讯。
◆下载提单量及对应的装车密码到批量控制器的PLC(可编程逻辑控制器)中, 并协调管理相关信息。
◆批量控制器中PLC实时数据的采集及处理, 如实时监控流程图、报警等。
◆对批量控制器中PLC参数的设定, 如汽化量、余差、通讯方案的选择、阀门开启的延时、脉冲当量、温度密度报警的高低限等。
◆监控批量控制器中PLC的状态。
◆历史数据保存及趋势记录。
◆数据统计及打印功能。
(2)批量控制器: 它主要由标准工控S7-200PLC、防爆操作机箱、接线端子及继电器等组成。主要完成如下功能:
◆PLC与质量流量计及上位机通讯: PLC与质量流量计通过RS- 422连接, 采集流量计的瞬时流量、累积流量、温度和密度; 当通讯出现故障时, 能通过上位机通讯方案的选择切换到接收流量计脉冲计量方式, 保证正常计量。PLC与上位机通过标准以太网连接, 实时输出相关信息。
◆多路控制: 一台批量控制器可同时控制四路付量。
◆自动控制及手动控制功能: 正常装车时能分段控制, 到量后自动关闭阀门, 实现精确装车; 装车过程中出现异常时, 能手动提前关闭阀门, 保证装车安全。
◆订单验证: 通过提单密码口令验证提货单真实性, 避免无关操作人员操作批量控制器付量。
◆流量计状态监控: 流量计状态实时监视, 出现故障及时报警, 同时关闭阀门。
◆独立付量: 当其他系统出现故障时, 批量控制器仍能付量。
2.定量装车控制方案
主控阀采用分段控制, 开始装车时主控阀门部分开启, 小流量装车, 避免因空车时充装泄压太快造成流量计气液两相而影响流量计正常运行; 当流量达到设定汽化量后主控阀门全部开启, 大流量装车; 当充装量接近设定量后, 开始小流量装车, 要求按余差进行阀门关闭控制。同时切换阀要互锁控制, 主控阀门开启时, 同一流量计的两台切换阀只能有一台开启, 另一台不能打开, 保证鹤位装车时安全可靠。
(1)主控阀门控制方案。
设置一个回讯器安装在阀门开度10%处( 可调整),开始装车时电磁阀FSA- 01A打开, 电磁阀FSV- 01B关闭, FV- 01逐渐打开; 当开到10%时, 回讯器返回信号,电磁阀FSA- 01A关闭, 开始小流量装车, 流量到达设定汽化量时, 电磁阀FSA- 01A重新打开, FV- 01全开, 开始大流量装车; 当余差达到10倍( 可调) 设定余差, 电磁阀FSA- 01A关闭, 电磁阀FSA- 01B打开, FV- 01在弹簧力作用下关闭, 开始小流量精确装车; 当达到指定余差时,FSV- 01B重新打开, FV- 01关闭, 完成装车过程。
(2)按汽化量进行阀门开启控制
液化气开始装车时由于系统管线压力与槽车内压力相差很大, 很容易引起液化气汽化, 而质量流量计在气液两相时无法正常计量。为了减少汽化, 要求开始时要小流量装车, 当槽车内压力升高到临界压力时再大流量装车。槽车内压力升高到临界压力时的液化气的汽化量可按以下公式计算:
汽化量=槽车吨位×(气相密度/液相密度)≈预装量/500
(3)按余差进行阀门关闭控制
PLC可按装车量的百分比确定二段阀关闭, 按余差进行控制。余差=预装量- 已装量, PLC可按要求设置。
3.控制方案改造后实际应用效果
经过控制系统改造后, 在保证计量准确度的前提下, 实现了精确定量装车, 做到了提单量和实际发货量的一致。
三、系统通讯接口
ERP系统、销售计量系统、上位监控机、批量控制器及计量仪表组成了一套完整的液化气出厂计量业务系统, 各环节通讯畅通是保证系统正常运行的关键所在。ERP交货单信息需下载至销售计量信息系统; 销售计量信息系统完成数据倒入、输入子票、打印提货单等操作, 随机生成6位装车密码, 并将计划量及随机生成的装车密码下载至上位监控机; 由上位监控机和批量控制器通讯下传数据至批量控制器, 然后操作人员在批量控制器上输入客户提供的单据上的装车密码, 验证正确后, 批量控制器自动显现计划装车量, 按批量控制器一定的操作规程进行发货, 发货控制系统要实现精确定量装车, 保证实际充装量和计划量一致。充装完成后, 上位监控机读取批量控制器的实际发货量, 并将数据上传至销售计量系统, 完成对票、打印出门证等相应的出厂计量业务, 并将实际发货量等数据上传至ERP系统, 最终完成发货过账等ERP业务。
主要有如下通讯接口:
1.ERP系统和销售计量系统
两系统之间通过企业局域网连接, ERP系统导出订单信息文本, 销售计量系统通过局域网读取该订单文本信息进入其数据库; 销售计量系统将实际发货量上传至ERP, 完成发货过账业务。
2.销售计量系统和上位监控机
销售计量系统打印提货单后, 通过局域网将提货单量和装车密码数据发送给上位监控机; 充装完成后, 上位监控机将实际发货量上传至销售计量系统。
3.上位监控机和批量控制器
上位监控机和批量控制器之间通过以太网连接, 实时将提单量及随机产生的提货验证密码下载到批量控制器中, 并协调管理相关信息, 对批量控制器中的PLC参数进行设定, 如汽化量、余差、通讯方案的选择、阀门开启的延时、脉冲当量、温度密度报警的高低限等。同时, 将现场流量计实时数据、仪表各种状态信息、故障信息、鹤位是否空闲等信息上传到监控系统中。
四、结束语
该企业液化气汽车装车系统改造后, 有效地解决了改造前存在的主要问题。
摘自：中国计量测控网
