1、行業背景
1.1、現狀
中國石油西藏銷售分公司 725油庫位于西藏自治區拉薩市西郊，油庫于1972年5月建成，現油庫儲油總容積達到86000 m3,屬二級油庫。油庫原有25個油罐、總庫容8萬6千噸。油庫經營5種油品，主要油品均為部隊管道輸入，其它油品采用汽車運輸，付油系統建有3平臺12鶴位自流付油設施，年進出油品24萬噸。
隨著計算機和現場儀表技術的不斷發展，油庫自動化水平與90年代相比在各個方面都有了很大發展，多數油庫陸續安裝了諸如自動化付油系統，液位自動計量系統，安防監控系統等，但這些系統往往相互獨立，沒有進行有效的集成，相互間的信息沒有進行有機整合，單方面的自動化水平的提升沒有形成油庫的整體自動化信息優勢，自動化系統還存在一定缺陷。
1.2、需求分析
北京三維力控科技公司憑借多年在油庫自動化、信息化系統設計、集成的經驗，以及對油庫生產作業流程和管理流程的了解，針對目前油庫自動化控制系統及管理系統的實際情況，采用力控監控組態軟件對系統進行優化，對各油庫的定量裝車系統、罐區自動化系統、安防系統等業務數據進行全面采集、存儲、傳輸和有效管理，從而幫助企業提高工作效率，堵塞經營管理漏洞，提高服務質量，降低成本，增加收入，使企業在競爭中處于不敗之地。
此次對西藏725油庫的改造，在完善油庫作業層自動化系統的同時，將建立油庫的信息網絡系統，以成品油庫管理體系為標準，以油庫業務管理、設備管理、安全管理為核心，覆蓋油庫的各個環節，為油庫提供一套完整的信息化解決方案。
2、油庫信息化系統網絡圖
油庫自動化系統結構按業務功能分為管理決策層，業務管理層和生產作業層三個層面。
生產作業層位于油庫自動化系統的最底層，主要從計量，安全連鎖、安防監測、自動控制及作業管理5個方面，為油庫運行管理提供控制、安全、數據等方面的保證，完成油庫生產作業的數據采集和過程控制的同時，為業務管理和管理決策層提供給出生產數據；
業務管理層是整個油庫生產數據管理系統的核心，對基礎性數據進行整理、加工、分析和發布的信息管理系統，主要處理油庫內部日常的油品進、銷、存等業務管理。
管理決策層數據終端是將生產作業層提供的基礎數據生成統計圖形和報表，為管理層提供數據決策依據（如圖示）。
1） 以力控ForceControl 6.1 SCADA軟件為監控中心，以力控實時歷史數據庫pSpace為核心，建立I/O Server實時數據服務器，實現在線的數據監視、對油庫的各項數據進行采集、處理，為油庫的信息化系統提供安全、可靠、有效的數據平臺。
2） 采用工業級以太網交換機，建立分區域的冗余環網，環與環之間采用耦合拓撲結構進行連接，從而建立高可靠專有的能源數據采集通訊網絡。
3）采用力控隔離網關服務器pSafetylink產品將油庫各參數的采集與生產控制系統隔離，提供連續、真實、可靠的數據依據。pSafetyLink是種專為工業網絡應用設計的防護設施，用于解決工業SCADA控制網絡如何安全接入信息網絡（外網）的問題。它與防火墻等網絡安全設備本質不同的地方是它阻斷網絡的直接連接，只完成特定工業應用數據的交換。由于沒有了網絡的連接，攻擊就沒有了載體，如同網絡的“物理隔離”。由于目前的安全技術，無論防火墻、UTM等防護系統都不能保證攻擊的一定阻斷，入侵檢測等監控系統也不能保證入侵行為完全捕獲，所以最安全的方式就是物理的分開。
3、油庫信息化系統的設計及開發
3.1、方案設計簡介
本方案根據油庫現狀及用戶需求，新上和完善油庫生產作業層的各個子系統，通過當今流行的數據庫對各子系統的數據集成、網絡通訊、INTERNET等新技術建立油庫自動化信息平臺，實現生產過程控制自動化和數據管理信息化。
目標
1）庫區建立局域網，網絡覆蓋全面化；
2）生產數據資源集中、共享；
3）公路發油定量裝車過程自動化和數據管理信息化
4）罐區液位動態監測和計量自動化；
5）罐區工藝流程控制自動化；
6）油庫設備管理電腦化；
7）安防監控智能化；
8）生產業務流程程序化和痕跡化；
9）油庫管理層對各生產環節管理透明化；
10）為省市公司上傳生產數據提供數據接口；
4、作業層自動化系統
油庫生產作業層系統包括：自動付油子系統，罐區監控子系統，綜合計量子系統，設備管理系統和安防監控子系統五個部分，其中安防監控子系統又包括可燃氣體監測、視頻監測和電子巡檢3個部分。
5 自動付油子系統
系統實現的功能有：
1) 操作管理功能
a.設置三級口令：系統管理員口令、管理員口令和操作員口令，系統管理員是最高級別。
b.所有重要操作均需通過口令確認后才能進行。操作員代號、操作內容和操作時間均存盤記錄。只有通過管理員口令才有權調出顯示或打印操作記錄的內容。這是為查找事故發生原因而設置的，任何人不能修改記錄內容。
c.各種重要事件（包括報警）發生，均自動把事件內容、事件發生的時間存盤記錄。只要通過操作員口令，隨時可以調出顯示或打印，但任何人不得修改記錄內容。
d.修改用戶權限、控制參數、流量系數、報表生成時間、打印操作記錄等系統操作均需經系統管理員口令才能進行。
2)付油監控站與付油PLC控制站通過MPI實時通訊，實現定量裝車的集中監測與管理；
3)PLC控制站實現定量裝車過程控制自動化，具有自動測量裝車時管道中油品流速，實現自適用控制功能，保證高精度裝車控制；
4)系統可按升或公斤兩種計量方式控制付油，具有溫度動態補償功能，實現二種付油計量功能；
5)系統具有控制室/現場自動、手動二種付油操作形式，方便用戶任意使用；
6)實現溢油保護，靜電保護，超速保護，超溫保護，現場、控制室雙重保護等功能，保證系統安全可靠；
7)事件記錄和權限管理功能；操作站對付油現場發生的異常報警事件進行記錄，對系統操作員登陸以及對系統重要參數的修改都會進行記錄，而且該記錄是不可修改的。
8)設置現場數顯屏，同步顯示付油裝車值，方便現場查看；
9)利用專用組態軟件實現多種模擬畫面動態、直觀顯示監測功能；
10)系統具有完善的管理功能，可實現班報、日報、月報、年報、綜合報表、誤差報表的自動生成，任意查詢及輸出，并具有各級密鑰管理功能；
11)PLC控制站可將裝車生產數據通過庫區以太網傳送給數據服務器；
12)系統具有較強的控制規模與功能擴展能力，可任意擴展付油鶴位數量，增加控制和管理功能；
13)系統具有故障自診斷功能和運行報警功能；
罐區監控系統
罐區自動化系統結構與付油控制系統結構相同，都是采用操作站與控制站通過網絡接口連接到油庫局域網，以局域網為載體完成操作站與控制站間的數據傳輸。上位機采用力控ForceControl6.1監控組態軟件。
主要實現的功能如下：
（1） 操作管理功能：同裝車系統
（2）界面顯示功能：
a.操作站顯示器實時顯示罐區監測畫面、操作提示和報警信息。
b.任何時候發生的報警信息均立即在醒目區以漢字報道，同時產生警聲。
c.任何操作均以漢字或圖形提示，采用菜單和按鈕選擇方式，方便簡捷，操作人員無須特別培訓即可進行操作。
d.系統提供的顯示區畫面有如下一些內容：
液位全貌：罐區內所有儲罐的液位模擬條，并以數字標出各罐的液位、溫度、容積、重量的值以及液位到設定限的時間估算。
流程：按區域、油品劃區，顯示儲罐、管線、閥門、機泵，罐內液位模擬顯示，并標注液位、溫度，閥門、機泵以顏色標注開關狀態。
儲罐參數：每罐一幅，包括罐的幾何尺寸、安全高度、液位、溫度、液位和溫度的設定限值、到限時間、體積、比重、重量，存放物料的名稱，該罐的模擬液位、溫度棒圖等。
e.事件記錄：彈出顯示已登錄的某日發生的生產事件，如報警、開關機器時間、通訊故障、設備故障等。
f.操作記錄：通過專門口令彈出顯示已登錄的某日發生的重要操作。
g.實時時間：一直在畫面上顯示。
（3）遠程監控功能：生產操作人員在罐區操作站上，對罐區電動球閥可以進行遠程實時監控。
（4）動態監視：貯罐的液位、單點溫度、油品泄漏、質量、存量、進油量、出油量、總容積、實際容積、空容積。
（5）罐區作業操作功能
a.收付作業
收付作業主要完成儲罐收發油作業，根據每筆作業對應罐前、罐后關聯數據，得到這筆作業的罐量及其對應表量，完成作業記錄的存儲、打印及其查詢功能。
根據提單號、收/付作業類別及其方向、檢罐人、時間等完成罐作業基本信息。
自動/手動獲取罐的液位、溫度、密度、水尺高度，根據以上數據，結合罐的物料性質自動計算罐容、罐量。另外，手/自動完成對應流量計的表號、表量數據。將以上內容錄入數據庫。
b.盤庫作業
盤庫是每天在固定時刻（用戶確定）完成手/自動提取罐的油高、水高、溫度、密度等數據、動/靜罐，自動計算罐容、罐量，完成數據的存儲、打印及其查詢功能
c.作業數據比對
作業數據比對指本操作站對應的罐量與流量計的表量、汽車衡量、槽車量進行比對，得出作業的量差，比對結果能存儲、打印、查詢及其溯源。
（6）局域網內整個罐區液位、庫存網上發布和實時監控
（7）報警和事件：系統可對液位和溫度進行高低限報警；在出現報警信息時進行聲光提示，并提供報警確認功能；系統自動記錄報警內容、發生時間、當班操作員等信息；系統允許高級用戶對報警和事件進行定義和修改；消防水池報警時，水池供水開關自動打開進行補水。
（8）報表功能，每個罐的動態登記表/單罐動態登記表/單罐工況記錄/油品計量班報/日報/月報/年報查詢及報告、打印、輸出；
（9）根據油品的銷售數據形成每日油品罐區的銷售/庫存日報表和盈虧數據分析。
（10）數據存儲和歸檔：系統可對儲罐的過程數據（液位、溫度、油品體積、質量、剩余罐容等）進行周期性采樣存儲（可定義采樣周期）或定時（日、月、年）盤點歸檔；
（11）儲罐液位連鎖報警
每座油罐設置液位超高、超低報警，液位超低報警時聯鎖輸油泵，停止向外輸油；液位超高報警時連鎖卸油泵，停止向儲罐卸油；電動控制閥門故障報警；任何報警發生時在控制室都有聲光提示，并提供報警確認功能，系統自動記錄報警內容、發生時間、當班操作員等信息；允許高級用戶對報警和事件進行定義和修改；
（12）事件查詢功能：對過程報警狀態進行查詢，對進罐出罐輸轉事件進行查詢；
（13）數據管理及操作密鑰設置；
綜合計量系統
725油庫油品計量從業務上分為進油計量、出庫計量和庫存計量三個部分，三個計量環節現在都是采用人工計量，人工數據管理的工作狀態。通過本次改造，新上油庫綜合計量系統，采用基于力控監控組態軟件的C/S和B/S相結合的方式，對油庫內部現有生產作業層系統數據的自動采集和人工計量數據的錄入，實現油庫實物計量賬目化計算機管理。
綜合計量管理系統為油庫提供計量數據人工錄入和自動提取2種方式，滿足油庫現階段使用和未來發展的使用要求。
安防監測系統
燃氣檢測
由于油庫經營的產品易燃易爆，為保證庫區安全，可燃氣體常濃度檢測極為重要，油庫現有可燃氣體報警檢測系統1套，1-17#儲罐設置34點，泵房設置1點，共35個監測點。本次設計擬在新建的汽車發油平臺設置2臺燃氣報警器，在新建的2座儲罐上設置2臺燃氣報警器。燃氣報警器選擇與現有燃氣報警器同型號的產品。上位監控軟件采用力控ForceControl6.1。
主要實現以下功能:
1）可燃氣體濃度時時檢測和動態模擬監測功能；
2）燃氣濃度超標報警功能；
3）報警記錄存儲和追溯功能；
4）燃氣檢測報警與生產安全連鎖功能；
視頻監視
系統采用先進的數字處理技術，使得圖像質量更高，更易于保存，通過網絡設備可以將圖像進行遠程傳輸，實現圖像的遠程監視、遠程控制等功能。
系統軟件可以提供強大的圖像處理功能，調節圖像的亮度和對比度等，即使是在很低的照明度的情況下，也能得到高質量的被監控對像的圖像，并且可以將圖像保存了通用格式，在專業圖像處理軟件中進行進一步的處理。
結合當前先進的IT技術，基于SOA架構、結合. NET平臺技術的力控ForceCtrol6.1監控組態軟件支持B/S和C/S混合模式，實現了與視頻監控、多媒體無縫集成，實現了數據和視頻的有機結合。
5、油庫進、銷、存業務管理及決策管理功能
油庫綜合信息管理主要是指對油庫生產過程中進、銷、存三個業務環節的生產數據進行存儲、整合、利用，生成有利于生產管理的各種業務報表。
在總監控中心備有冗余的力控實時數據庫pSace服務器，負責實時匯集油庫各子系統實時數據，為業務管理層、管理決策層提供的基礎數據生成統計圖形和報表，為管理層提供數據決策依據。監控中心通過過力控安全隔離網關pSafetylink以C/S或B/S的形式向上級部門提供安全、有效的數據。
6．應用效果
該此次對西藏725油庫的改造，在完善油庫作業層自動化系統的同時，以成品油庫管理體系為標準，以油庫業務管理、設備管理、安全管理為核心，覆蓋油庫的各個環節，建立了油庫的信息網絡系統。有效的幫助企業提高工作效率，堵塞經營管理漏洞，提高服務質量，降低成本，增加收入，增強了企業的競爭力。