需求报告 粮油工程对仪表控制系统的需求(下)

1. 2油罐储量监测系统

油罐罐容监测系统采用高精度温度传感器测量温度、高精度导波雷达实现对液位的精确测量，配合全中文软件系统，实现库区管理的多种功能。油罐罐容监测系统还能够与互联网相联，支持远程监控与管理，并具有在线诊断功能，大大提高对食用油目前存贮状态的宏观掌控能力，从而有效保障储备食用油的质量可靠和数量安全，同时提高保管工作效率。在操作过程中减少人为不确定因素，如视觉差、油温测点少等诸多问题，提高实际测量精度、减轻测量员工作强度。根据测量单元测量精度的不同选用不同的测量方式，高精度的液位测量单元采用导波雷达式，高精度测温单元采用数字式传感器测温电缆；低精度的测液位单元采用静压式，测温单元采用模拟传感器。

1. 2. 1雷达液位计测量原理

雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，即为雷达液位计到液面的距离；为电磁波运行时间。

雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，因此可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。在实际运用中，雷达液位计有两种方式，即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计功耗大，必须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。

雷达液位计的特点：

雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。

雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发性的介质（ 如粗苯）的液位测量。雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波，对VEGAPULS雷达液位计，甚至微导电的物质也能够反射足够的电磁波。介电常数大于1. 5的非导电介质（空气的介电常数为1. 0）也能够保证足够的反射波，介电常数越大，反射信号越强。在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。

采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。

测量范围大，最大的测量范围可达0～35m ，可用于高温、高压的液位测量。

天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。

 1. 2. 2系统功能

（1）实时监 测油脂温度 ， 掌握油脂 储存环境状况。

（2）实时监测油位，结合油温参数，掌握储存数量，保障其数量安全。

（3）根据监测到的温度值，提醒油温是否超限，并采取控温措施将油脂温度控制在一定范围内，从而减缓油脂酸败变质，保障其质量可靠。

（4）发油监控，以图形的方式直观显示罐内液位，实时监控罐内容量，超过报警限值自动提示，提高计量的准确性。

1. 2. 3系统检测点的布置

（1）油温检测点

水平方向布缆：油罐中心位置布置1根或4个方向各布置一根。

垂直方向布点：按照等距离或越往罐底部密度越大的方式布置测温点，根据用户需要设计测温点数量（默认布置方式：检测点中间间距不大于2m ，每根线缆布置5个点, 最上边的检测点距离液面不超过0. 5m ，最下边的检测点距离罐底部不超过0. 5m ）。

（2）油位检测点

油罐中心位置布置1根液位检测钢缆。

1. 2. 4系统组成与结构

图14 油罐罐容监测系统结构示意图

1. 2. 5系统主要设备及部件选型

（1）温度测量电缆（数字式）

测量范围：-50～+120℃

精度：±0. 5℃

防护等级：IP66

（2）油温检测电缆（模拟式）

测量范围：-50～+120℃

精度：±1℃

防护等级：IP55

（3）液位检测仪（导波雷达）

测量范围：35m 以内

精度：±1‰FS

工作温度：-30～+60℃

防护等级：IP66

（4）液位检测仪（静压式）

测量范围：35m 以内

精度：±5‰FS

工作温度：-30～+60℃

防护等级：IP66

（5）油温监测仪

检测点容量：1个液位、16个温度点

工作温度：-30～+60℃

供电电压：直流24V

控制点容量：1组无源继电器

感性负载：AC 220V/ 3A

防护等级：IP66

（6）通信主机

负载：128台智能温度液位仪

供电电压：AC 220V±15％

工作温度：-30～+60℃

防护等级：IP66

1. 2. 6系统主要应用特点

本质安全设计，运行可靠。

油罐底部TFT（122m m ×75m m ）显示温度及液位高度。

采用标准工业总线RS-485总线接口，可以和计算机等组网通信。

采用M ODBUS通信协议，设备通用配接灵活。设置参数系统断电后不丢失。抗干扰能力强，维护方便。

1. 2. 7系统主要技术指标

测温范围：-50～+125℃

测温精度：±0. 5℃（数字式）

　　　　　±１℃（模拟式）

测液位范围：0～35m

测液位精度：±1‰FS（导波雷达型）

±5‰FS（静压式）

2  粮油储运与加工行业自动化技术的应用

2. 1粮食储运与加工作业自动化控制系统

2. 1. 1系统基本结构

系统采用监控计算机—PLC自动控制系统结构，主要由监控计算机（上位机）、可编程序控制器（PLC）、电动机控制中心（M CC）、现场操作箱、现场传感器等设备组成。

PLC和MCC配置采用分布式结构，按设备集中区域合理布置，分区设置M CC室，使其尽量靠近所监控的设备和现场装置，从而达到显著减少线缆敷设、节约工程费用、方便系统维护的目的。

2. 1. 2系统基本功能

（1）监控计算机（上位机）

监控计算机安装HMI（人机界面）软件用于生产流程选择，状态监控、操作指令输入、报警记录及打印、报表统计和生成。上位机通过工业控制网与PLC相连，进行数据采集和指令输入，并通过库区内部局域网与设在综合楼的中心控制室进行数据通信，实现数据共享。

（2）可编程控制器（PLC）

进行信号采集，逻辑控制并输出启/停信号；根据输入条件和设备状况控制设备和流程的自动启动、停止，以及故障联锁保护。为增强PLC系统的I/ O信号隔离效果，提高抗干扰能力，开关量信号为DC 24V信号，模拟量输入信号为4～20m A。

（3）电动机控制中心（MCC）

安装电动机回路中的断路器、电动机保护开关、接触器、按钮及指示灯等元件。大功率电机回路采用智能软启动器，改善电动机起/ 停性能，并有节能作用。

（4）现场操作箱

对应每台设备，设一个现场开关，用于设备现场单机操作、调试和检修。并设置紧急停止开关，在紧急情况时可停止该设备，以保障人员和财产安全。

（5）现场传感器装置

为确保自动控制系统工作稳定、可靠和安全，对机电设备设置必要的现场安全保护装置，对仓、斗等设置必要的现场料位检测器件。

2. 1. 3系统监测器件

（1）失速传感器

在所有斗提机和输送机的从动轮近处安装失速传感器。当从动轮的转速低于正常转速的80% 以下时，传感器发出故障报警信号。

（2）跑偏开关

在所有斗式提升机处均装有跑偏开关，在皮带偏离限定范围时发出报警信号， 提示操作人员采取适当措施。

（3）防堵开关

在输送机、提升机等设备的出料溜管处设置防堵开关。在物料输送过程中，若出现料流堵塞，则防堵开关触发报警信号，并停止该设备及上游设备。

（4）上/ 下料位监测器

安装在浅圆仓、立筒仓，以及各类料斗/仓内的上/下料位器分别监测各部位的料满/ 无料状况；所发生的报警信号用于提示改变料流路径停止物料输送。 它们的安装位置视各仓/ 斗的具体情况而定。

（5）连续料位器

用于仓内装粮的连续测量。

（6）限位开关

各个闸阀门设置限位开关指示闸阀门的开启/关闭状态或者指示料流路径；也可用于相应的程序段联锁控制，在其位置不正确时，停止物料的输送。另外，发放秤秤上斗出料闸门配有中位开关，用于慢放料。

（7）气压压力开关

所有气垫带式输送机在其气压室内装有气压开关，以便在有足够的气压之前，禁止启动输送机。

（8）安全停车开关

绳索开关：在长度大于40m 的皮带/ 刮板输送机上，安装绳索开关，用于提供及时的安全制动。机尾/急停开关：在提升机和长皮带输送机（装有绳索开关的皮带输送机除外）的非驱动端附近，设有机尾/ 急停开关按钮，便于提供及时的安全停车。

2. 2植物油储运与加工作业自动化控制系统

2. 2. 1系统概述

油罐区电气自控系统是以可编程序控制器为基础的集散控制系统。该系统集控制、数据采集功能为一体，采用“定点监测、多处控制”的原则，由油泵房的监控工作站和油罐现场的控制点组成系统的控制网络，完成整个生产过程的控制、工艺流程显示、设备运行状态的检测及故障报警。在油泵房设工程师站（兼作操作站），对工艺过程进行集中监控，操作站配置标准以太网接口，可与库区内的管理网通信，便于远程监视。主控制器安排在主控室，通过标准以太网与工程师站进行通信。上位机均采用工控机，墙上采用大屏幕（等离子）显示屏（>5m2 ）显示操控和监视内容。

2. 2. 2系统功能

控制系统软件采用全中文显示，制作精美的工艺流程界面，软件操作画面的设计采用主菜单或下拉式菜单的形式，在每幅画面下通过按钮进行切换，画面主要有主菜单画面、工艺流程画面、总貌画面、局部画面、报表画面、报警画面、历史趋势、组画面等。根据监测、观察和维护的需要，在每个画面中都设置了按钮，通过鼠标点击即可进入相应画面，主菜单画面中应汇总各个画面的按钮，操作人员根据维护系统的实际需要可进入各个画面进行监控和操作。对关键参数的修改，采用分级授权制，对于没有访问权限的操作员的操作，系统拒绝执行。

流程图画面显示根据需求可显示工艺流程，显示每个罐或每个装卸油口的动态数据和现场的实际工艺。根据阀门的开闭状况可以确定管道的流动状态及流向。可显示清扫、充 氮的工艺流程、工艺参数和设备运行情况等。

报警的处理分紧急、高优先级、低优先级、无动作4个级别，在每幅画面上都有一个系统报警显示的报警事件，也可查看报警记录表，报警限值的修改由有密码的工程师修改，没有修改权限的操作员无法修改报警参数，报警记录表可保存一年之内各类的历史报警，也可打印报警记录表。

画面可以显示一个或几个罐、装卸油口的工艺参数，罐区根据不同的油品分成毛油罐区、成品油罐区等；画面用象形图、棒形图和数字显示工艺参数实际值，当报警发生时，由红色信号闪烁进行语音报警等，并且随时可打印各类表格和有关数据的历史趋势、实时趋势、实时及历史报警查询等。

2. 2. 3系统组成

为满足油灌区的储存、中转和发放等多种功能，在每个油罐上安装带有雷达监测的液位传感器，用来准确并方便地检测油罐内的液位高度，实现液位监测、显示及高液位的报警，并可将液位信号传递至油泵房控制系统，由控制系统显示出液位情况，并由此调整进/ 出油的操作。

每个油罐上还配置有温度传感器，向自控室传送油罐中油温信号。对于棕榈油储罐，安装和配置有温度监控系统，还可以通过对油温的检测来自动调整加热介质流量，以保持要求的储存温度。

进出油计量均设两种计量方法进行对比，油船来油通过油泵房中的质量流量计和油罐打尺进行计量，汽车接发油结合质量流量计和汽车衡进行计量，火车接发油通过质量流量计和罐车打尺进行计量。

现场的I/ O信号传送至控制站/ 采集站的I/ O模块，输入模块将来自现场的信号转换并处理，将这些数据传送给控制站/ 采集站。所有模拟量输入均为16位转换精度，输出模块将来自控制站/ 采集站的数据转换并处理发送给现场仪表。

控制系统由操作站、工厂管理网、集线器或交换机、控制站/采集站、分布式I/O模块、现场检测仪表组成。系统通过标准以太网将操作站、控制站/ 采集站连接在一起，通过集线器或交换机可与工厂管理网连接， 组成全系统的工业级控制网络。

2. 2. 4系统指标

油罐中油脂的液位计量精度：优于±0. 5m m ；油脂输送过程中动态计量精度：0. 15% ；

油罐中温度测量精度：优于±0. 17℃。