摘 要：在化工生产与经营过程中成品及原料的装、卸车都是不可缺少的重要环节，随着生产规模的不断扩大和现代化生产的不断发展，对于计量与操作的准确性和及时性的要求更加严格，装、卸车系统的自动控制显得越来越重要。本文介绍了一种应用于化工生产中罐区的自动装、卸车控制系统，对该系统的自控设备、控制方式做了详细描述。
　　关键词：自动装车；自动卸车；控制系统
　　1 背景介绍
　　在现代化工企业中，为了配合生产装置的运行，要对各种化工原料及产品进行运输和存储，为此企业普遍建有大量的储罐及装卸站台。我国化工企业长期以来对罐区及装卸站的管理主要是靠人工进行，其精度较低而且伴随着爆炸的危险，以及有毒有害气体的泄漏对人体造成的伤害。如今，随着自动化技术的不断发展，生产的装车控制系统已经有了比较多的应用，不但提高了精度，也保证了工作人员的人身安全。
　　而相对装车控制系统，自动卸车的控制应用的较少，但在现代化的自动生产中，原料卸车的控制和计量也有着非常重要的意义。目前有些工厂已经在使用自动装车控制，但卸车的管理仍依赖于人工。为了满足用户的需求，提高生产自动化程度，在某化工厂建设项目中我们设计了自动装、卸车的一体化控制系统。
　　2 系统配置
　　本系统采用了现场总线和系统总线两层网络结构，现场总线层由装车计量控制器、卸车计量控制器和串口服务器组成。上位机通过串口服务器对挂在现场总线上的设备进行管理、控制和数据采集。总线上的装车计量控制器实现定量装车功能及相关的控制，卸车计量控制器完成卸车的全过程自动控制和计量。系统总线层组成了包括上位机系统、开票系统和串口服务器共同组成的局域网，还可以和远程erp系统通讯。
　　装卸车系统的设备选用应力求统一，即由一个供货商成套提供，并进行系统调试，这样可以从整体上控制系统的精度，避免多个不同厂家设备之间的配合问题导致的误差扩大；同时成套提供的系统会有更高的可靠性和稳定性，售后服务也会比较全面到位。
　　如图1所示为自动装卸车系统配置图。
　　2.1 装车计量控制器
　　本系统所采用的装车计量控制器，是定量装车系统中的下位机，并没有使用传统的单片机控制，而是代之以plc控制，相比于单片机有更好的稳定性和可靠性。它安装在汽车槽车旁，能够接收装车的命令，并按照预定的程序打开相关阀门、输送泵，同时采集流量计的流量信号和防静电、防溢联锁信号，到达预定装车量时，按预定程序关闭相关阀门。
　　控制器的流量输入信号采用modbus总线，可以直接读取质量流量计传感器处理器的数据而不需要转化为标准信号，省去了变送器，而且可以同时获得质量流量、体积流量、密度、温度及流量计状态等多种数据。
　　2.2 卸车计量控制器
　　本系统所采用的卸车计量控制器，同样是内置plc控制器控制，安装在卸车现场，完成卸车过程的设备控制、物料计量累积、数据上传等工作。
　　卸车计量控制器接到卸车命令后按预定程序打开回气电磁阀，由装设在中间罐上的料位计检测中间罐中的物位，满足要求时即打开进料的切断阀和卸车泵；在中间罐中的料位低于预先设定的低报警值时，即按照预定程序停止卸车，并将卸车的数据传送至上位机。在整个卸车过程中控制器还采集防静电联锁信号，当联锁信号缺失时紧急停止卸车，确保卸车安全。
　　2.3 卸车中间罐
　　本系统中采用中间罐的方式作为缓冲，避免气体进入储罐，并且方便需要卸车的物料量控制（通过液位开关），但是这必然造成物料在中间罐中的残留，造成浪费。由于中间罐相对较为灵活，可以制作成上部为圆柱形，底部缩小成圆锥形，加装一个底座，并将低液位控制点设定在较低的位置，这样做可以尽量减少中间罐内部物料残留，保证经济效益。
　　2.4 防溢流防静电控制器
　　防溢流防静电控制器是自动装卸系统中的防溢检测、静电接地检测的装置。通过防溢探杆检测液位信号和静电接地夹检测接地信号，当液位超过报警位置或接地回路电阻超过规定阻值时，系统输出声光报警信号供现场工作人员及时了解系统工作状态，同时输出继电器开关信号供自动装卸系统控制切断阀门。
　　2.5 气动两段式球阀
　　气动两段式球阀是由球阀与三位式气动执行机构配套组成，可以在打开或关闭过程中停顿一次。相比普通切

阀，在装车控制中可以两段式控制装车流量，使装车控制系统对物料的装车量实现更精确、有效地控制。
　　2.6 质量流量计
　　为了达到精确测量的要求，系统中选用的流量计最好为进口质量流量计，可以将流量信息传送给装、卸车计量控制器。质量流量计本身就具有较高的检测精度，和系统中的泵与阀门配合可以实现高精度的物料控制。
　　2.7 排气电磁阀
　　装设于卸车中间罐和罐车之间的回气管线上。当排气阀打开时，罐车中的物料因重力流入中间罐，同时将中间罐中的气体排到罐车中。一方面实现了系统封闭，减少危险的发生，另一方面也回到罐车中的气体又会保持罐车中的压力，有助于卸车过程的进行。
　　2.8 中间罐液位开关
　　装设于中间罐上，根据需要可以设置多个报警点，一般可以设置高高报警只是储罐液位满，高报警指示卸车流量的大小切换点，低报警指示停止卸车。
　　2.9 输送泵
　　泵为系统中物料的输送提供动力，为了防止泵空转所带来的危险，在装车泵上加装电流保护器，该保护器可以检测电流值，并根据设定的电流值停止泵的运转，防止空转；卸车泵则由变频器控制，配合卸车系统中的切断阀控制卸车的流量。
　　3 装卸车自动控制过程
　　本系统中的自动装、卸车控制由内置于装、卸车计量控制器的plc控制器按照预先设定好的控制程序进行自动控制。一般需要工作人员在确认系统正常后再给予启动信号以启动自动控制系统，系统在完成一次自动控制过程后，会将当次过程数据通过系统总线上传至管理系统进行集中管理。下面分别指出了装。卸车的控制过程以及上位机系统功能的说明。 　3.1 自动装车控制
　　自动装车主要由装车计量控制器控制，并将数据传送至上位机保存。按照预先设定好的程序，工作人员在启动装车后，控制系统自动打开两段式气动球阀和装车泵，以最大流量开始装车；流量计检测实时流量信息，并及时回传给装车控制器；在累积流量到达设定好的阈值时，有装车控制器发送信号控制两段式气动球阀动作，转为小流量开度，以控制物料流量；当流量及检测到累积流量到达设定值时，则关闭球阀并停止装车泵，装车过程完毕。整个装车过程中，接地溢流检测器会持续进行接地和溢流的检测，一旦发生异常，则中断装车过程并发出声光报警，此时有工作人员检查并排除故障，确认一切正常后，再次启动装车。
　　3.2 自动卸车控制
　　自动卸车主要由卸车计量控制器控制，并将卸车数据传送至上位机处理。卸车时工作人员接好相关软管，在控制器上输入好卸车单号，然后启动卸车。卸车控制器会自动打开中间罐和罐车间的排气阀，罐车内的物料在重力的作用下由罐车流入中间罐，而中间罐中的气体则经由排气阀回流至罐车内，形成物流交换；控制器会不断检测中间罐上装设的液位开关，当检测到高液位报警时，说明中间罐已满，满足开泵条件，则关闭排气阀，停止物料流入；然后卸车控制器会打开切断阀和卸车泵，将中间罐中的物料输送至储罐内；当高液位信号消失时，则由变频器控制卸车泵的输出，减小流量，当检测到低液位信号时，关闭切断阀并暂停卸车；如果未完成卸车，则再次打开排气阀进行卸车，相反则停止卸车，并将此次卸车的数据传送至上位机保存。
　　和装车的自动控制过程类似，卸车过程也全程检测接地和溢流信号，一旦发生异常就停止卸车，在工作人员排除异常后方可继续卸车工作，以确保卸车安全。
　　3.3 控制系统的上位机功能说明
　　控制系统的上位机使用组态软件编程，以方便用户维护和系统扩展。上位机包括的主要功能有：以图形界面的形式对现场的操作和控制过程进行实时的显示，对各项过程参数和状态进行监控；收集装车过程中的各项数据，可以根据需要设计各种报表，以尽快反映实际营销、库存、日、月装车清单以及买方、物料统计情况等；具有权限管理和口令功能，能过分配各种等级的操作权限；有历史的事件记录和操作记录以便查询。
　　另外还提供多种接口，包括opc、dde、odbc、web等数据接口，以及为了建立办公自动化系统的erp或scm接口。
　　上位机通过总线通讯连接到现场控制器的plc，接受plc各项过程控制数据，并在plc故障时，作出指示并发出警告。
　　4 结束语
　　文中所述的自动装、卸车系统实现了该厂罐区的物料进出的自动化控制。先进控制系统的实施提高了罐区

的现代化管理水平，有效地减轻了工作人员的劳动强度及消除了生产事故隐患；同时优化了罐区储运系统的生产运行方式，将人为不确定因素在控制管理上的影响彻底消除；控制系统的可靠性确保了罐区储运系统的平稳、安全、高效运行，提高整个系统的工作效率，给操作和管理带来了很大的便利，必将产生较大的经济和社会效益。
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