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1、油品罐装集散型定量装车控制系统的设计 fenghy 导语：进而到达了利用先进的工业控制技术、网络技术、数据库技术及其它相关的高科技技术来治理控制油库的经营 近年来，我国经济持续开展，工业和生活用油的需求不断增加，使得油库在消费和治理方面的工作日益繁重。随着计算机技术的不断普及和开展，汽车槽车和火车槽车定量罐装自动化系统开展较快，除了完成定量控制、程序控制、联锁控制、运行监视等功能外，还增加了多项罐装自动化治理功能，在平安消费、高效节能、减少环境污染、进步经济效益等方面获得了显著效果。进而到达了利用先进的工业控制技术、网络技术、数据库技术及其它相关的高科技技术来治理控制油库的经营。 一：集散型定
2、量装车治理系统介绍 油品罐装定量装车控制系统图1由工控机、开票机、定值控制仪、通讯模块等组成，工控机为上位机，定值控制仪作为下位机。一台工控机能治理多台定值控制仪，工控机与局域网或者开票系统相联，实现数据分享。在工控机上可以实现系统设置、发油参数设置、调试参数设置、系统编辑、发油实时控制、联机或者脱机发油等，并记录历史数据；同时下位机实时向上位机传送发油数据，在显示界面上实时显示发油情况，故障发生时会有报警提示。还可以对历史数据进展查询，并打印报表。 集散型定量装车控制治理系统适用于石油化工行业，可全面实现油库及化工行业各业务环节的治理自动化，并针对油库及其各工作环节进展自动化监控，进而辅助油
3、库治理人员更高效、更准确的进展业务处理。该系统基于局域网环境，通过统一的监控界面，自动收集各监控环境的动态数据，并以这些监控数据为根底，形成各种报表如付油报表、未付油报表、年、月、日报表等和明细表，便于业务统计和查询。强大的查询功能可以按多种方式查询票号，报表等，在此根底上，该系统还将形成完好的业务信息反应与监视控制机制，为油库企业进展科学的经营治理和决策提供了有力的支持。集散型定量装车控制治理系统由发油、监控、治理、财务、查询、报表、帮助和系统设置等功能模块组成，涵盖了目前油库业务流程的各主要环节。系统采用友好的用户界面，操纵人员只需理解一般的电脑操纵，经过简单的培训即可纯熟操纵该系统。 图
4、1：油品罐装定量装车控制系统图1. 集散型定量装车系统的特点： 1.1 系统发油都是以重量公斤为单位，重量校准是以称重为标准，实测误差 都在0.2%以内。各货位温度传感器都装在流量计进口处，因此当切换不同油罐时，温度补偿跟随切换后的油品变，温度智能检测误差0.1，集成IC模块控制发油。 1.2 整个发油经过采用智能模糊控制，电液阀开关控制采用多段控制方式，无需用户干预自动调整发油流速，整个发油经过无任何“水击现象。 1.3 实时静电、溢油检测确保发油平安。 1.4 静电、溢油、泵、阀门、温度状态现场显示，工作状态明晰明了、一目了然。 1.5 各货位互相独立，因此停用、切换或者故障都不影响其它货
5、位和整个系统 的运行。 1.6 停电或者中断运行，数据库内都有记录可查。 1.7 操纵人员分权限治理操纵，责任清楚。 1.8 提供的各种数据报表方便财务做帐和治理。 1.9 可根据用户要求修改或者增加系统功能模块。 2. 集散型定量装车系统的组成： 2.1 上位治理系统软件系统 2.1.1上位机 上位机在发油经过中实时承受定值控制仪发来的发油数据，如实发重量，实发体积，油温等等，并将这些实时信息在显示界面上显示出来，在有报警提示出现时，可以由操纵员采取措施，如暂停发油，取消发油，上位机通过通讯模块与下位机进展通讯，它不仅对下位机传来的数据利用数据库进展存档，还对下位机传来的发票进展查询并给予受
6、权，可以确保消费的顺利进展，它是整个系统的中枢系统，它可以对整个系统各个环节进展实时监控治理，并可自动生成各种油品的消费报表，如：日报表，月报表，年报表。 2.1.2开票机 开票机与上位机实现数据分享，每次发油之前核对单据号；发油前，上位机将设置好的参数，如发油货位号、油品、定量值、定量单位等信息发送到下位机。 2.1.3上位机与开票系统通讯 上位机与开票系统之间采用高速局域网交换机进展通讯，数据传输速度快，平安可靠。 2.1.4上位机软件 上位机开发软件采用Borland Delphi7，数据库采用Microsoft SQL Server，实现信息的存储，读取等等。Borland Delph
7、i自诞生以来就一直是Windows环境下最主要的应用开发系统之一，可以完成各种各样的应用程序的开发，从底层软件直到上层直接面向用户的软件。 上位机分为操纵员、治理员和超级治理员三级，通过不同的帐户名登录系统，享有不同的操纵权限。操纵员的权限最低，能翻开发油、编辑、统计查询、参数设置等菜单； 治理员能翻开上述菜单，以及系统设置；超级治理员享有最高权限，可以进展主菜单里的所有操纵，并且可以对其他操纵人员进展治理。操纵员可以修改自己的密码，只有超级治理员才能进展权限设置，即为其别人员分配新的用户代号和密码。根据发油现场的情况，发油方式可以分为单机发油和联网发油：联网发油时，上位机和开票系统实现数据分
8、享；单机发油时，和开票系统断开。 控制方式可以分为主机控制和定值控制仪控制：主机控制指由上位机控制定值控制仪进展发油操纵；定值控制仪那么是在网络断开的情况下，由定值控制仪直接控制发油，此时下位机保存发油时的重要数据，一旦网络接通，立即将发油信息传送至上位机。大多数情况下，都是采用主机控制的方式。 在上位机启动发油之前，需要先进展系统设置，包括：设置货位总数，每个货位的情况；参数设置，包括详细的发油货位号、油品、密度等，并将这些设置好的值发送到下位机。在上位机中根据现场的情况，设计了油库发油系统显示界面，有单个货位显示以及总体发油情况的表格显示：包括每个货位的油品、定值量、定值单位、实发重量、实
9、发体积、密度、温度，联机脱机发油状态等。 发油完毕后，其重要数据，如当时的操纵员，发油货位号，油品，购油单位，单据号等，将被保存在数据库中，作为长时间的备份，并且用于日后的查询。有四种查询方式：按时间查询，按油品查询，按单据号查询、按客户查询。查询的结果可以报表的形式打印出来。 上位机直接和定值控制仪进展数据交换，它不仅对下位机传来的数据利用数据库进展存档，还对下位机传来的发票进展查询并给予受权，可以确保消费的顺利进展，它是整个系统的中枢系统，它可以对整个系统各个环节进展实时监控治理，保证在该系统上实现提货凭证打印、未发油报表打印、发油状态监控、出料档案查询、客户档案查询、参数设置、参数修改、
10、油品及价格参数修改、鹤管鹤位状态显示、工作状态等功能，并可自动生成各种油品的消费报表，如：日报表，月报表，年报表。 3下位机系统 定值控制仪的设计选型 定值控制仪是利用78E58高级单片机作为CPU进展定量控制的计算机仪表。该系统在设计选型的经过中必须知足可靠性好、功能强、性能稳定、适用性强及维护操纵方便的定值控制仪。在配合电磁阀或者电液阀后，可到达自动定量灌装的目的，其自身可以对流量进展质量或者体积量进展计量，通过键盘方便的置入参数，并显示瞬时量、累计量等参数值。定值控制仪配有温度传感接口、静电联所接口、防溢油接口、通讯接口RS232、RS485可以与上位治理系统进展联网，完成自动控制、定量
11、罐装。直接市电沟通220V输入使DH6409V定值控制仪安装非常方便。由于装车现场为防爆场所，所以现场安装的所有电气设备和仪表都应该具有防爆功能，定值控制仪应该为防爆式仪表。为了节约投资，安装方便，特选用双路隔爆定值控制仪，一台控制仪可以控制两条计量管路的定量装车工作。定值控制仪见图2 图2：定值控制仪 定量控制仪和高精度流量计、温度计、隔爆电液阀等仪表配套，对被测流体的流量进展温度补偿，对整个装车经过进展程序控制、定量控制、防溢联锁、接地联锁控制等。定值控制仪在石油化工设计中防爆等级为dIIBT6,安装在现场，由操纵人员现场控制、监视装车经过，通过RS-232到RS-422/485通讯接口将
12、信号送至控制室进展显示、制表及打印等工作，以到达分散控制石化集中治理的目的。 3.1定值控制仪可以完成以下功能【1】见表1： 3.1.1 流量系数的设定：使用不同的脉冲输出流量计可设定不同的流量系数，以便进展单位的换算，系数设定的范围为0.00019999. 3.1.2 定量设置：可预先设定装车的量，当累计流量到达此值时，仪表发出控制信号关闭阀门，到达定量控制的目的。 3.1.3 温度补偿：根据介质温度可实时地将流量转换成20时的标准体积流量。 3.1.4 防溢联锁：当装车的液位超限时，装于鹤管上部的液位开关动作，仪表那么发出信号控制装车停顿并发出报警信号，防止液体溢出。 3.1.5 接地联锁
13、：在装车油槽车经过中，要求槽车良好接地，以防静电过高，定量控制仪在检测到槽车接地电阻大于1000欧姆时，立即发出信号停顿装车，关闭阀门并发出报警提示。 3.1.6 通讯：通讯接口为RS-232到RS-422/485；波特率为1200、2400、4800、9600； 最大间隔 ：1.2km 表1：定值控制仪功能表 3.2下位控制仪主要技术指标： 3.2.1、供电电源：AC220V10%。50Hz2% 3.2.2、输入信号： a、流量：03KHz电压方波或者电流脉冲、接点信号。 b、温度：Pt100热电阻 c、阀门回讯：无源接点 d、液位开关：无源接点 3.2.3、输出信号：220VAC/5A开关
14、信号3路 3.2.4、通讯：RS232、485、420mA电流信号 3.2.5、静电接地：与静电夹配合使用形成静电连锁。 3.2.6、数据保护：该控制仪掉电时数据自动保护不丧失。 3.2.7、温度补偿范围：在-20+120内与一次表组成系统仪表精度0.2-0.5级 计量精度可调4 电源控制柜的设计选型 电源控制柜是整个系统的强电局部，它的作用至关重要，它除了给定值控制仪提供工作电源外，同时含有电液阀的控制电路、泵驱动电路，是执行机构的控制中心，主要完成电源开关、信号指示、泵、阀驱动。其特点如下： 4.1内有整个系统定值控制仪的电源开关。 4.2内有整个系统电液阀的驱动电路。 4.3内有整个系统
15、泵驱动电路。 4.4内有整个系统泵起动指示。 4.5含有各种电源指示。 4.7含有电源滤波系统。 电源控制柜的外观尺寸为：8006001600mm长宽高包括电源开关、信号指示灯、直流电源、继电器、接线端子 5.隔爆电液阀工作原理【2】及设计选型 FBDF系列数控电液阀由一只二通常开电磁阀、一只二通常闭电磁阀、2只3/8小球阀针阀组合而成如图3所示，常开电磁阀装在被控制回路的上游管路上，常闭电磁阀装在被控制回路的下游管路上。 在管道输送介质经过中，当需要开启阀门时，由计算机发出阀门开启信号，常开电磁阀通电关闭，同时常闭电磁阀通电开启。这时，由上游通向主阀膜片上的腔室通道被截止，主阀膜片上腔室通向
16、下游的通道被导通。此时，膜片下部 的压力高于上部压力，主阀膜片上的腔室的介质通过常闭电磁阀通道排向下游管道，主阀被翻开。 当需要关闭阀门时，由计算机发出阀门关闭信号，常开电磁阀断开开启，同时常闭电磁阀断开关闭。这时，由上游通向主阀膜片上的腔室的通道被导通， 主阀膜片上的腔室通向下游的通道被截止。上游的高压介质通过常开电磁阀进入主 阀膜片上的腔室。此时，膜片上、下部压力相等，在弹簧力的作用下使主阀关闭。 在主阀开启和关闭经过中，常开电磁阀通电关闭，常闭电磁阀断电关闭。这时，上、下游通道均处于截止状态，介质压力被截聚在主阀膜片上腔室内， 使得主阀由于液压差而被锁死在固定的翻开位置上，进而保持了主阀
17、出口送出一个 恒定的流量。当上游流量发生变化时，由计算机根据流量仪的反应信号给相应的电 磁阀发出信号，就能重新自动调节到预先设定的流量值。 FBDF系列数控电液阀在被控制回路中装有二只小球阀针阀作为主阀的响应阀，装在上游被控制回路中的一只为关闭调节阀，装在下游被控制回路中的一只为开启 调节阀。可根据介质的粘度和使用的实际管道压力，分别调节二只小球阀针阀的 开度就能微调主阀的开启和关闭；小球阀针阀关闭程度不超过满量程的4/5。 FBDF系列数控电液阀在下控制回路中还装了一只小球阀作为手动控制阀，当断 电或者电磁阀不能工作时，人工操纵该阀就能使主阀开启或者关闭；也可检测阀芯膜片是否损坏。 图3 电
18、液阀的控制原理图6.流量计过滤器的设计选型见表2表2：主要构件材料及公称压力 准确度等级0.5级，0.2级一般在-10+60 使用介质温度：LC-A、LC-E：-20+100LC-Q：-20+60LC-A、LC-E在高温调整下，再加高温散热筒可达200 远传显示现场防爆等级：ExiaCT5,dBT4 7 静电溢油保护器的设计选型 7.1原理：SLA-S静电溢油保护器用静电接地夹检测静电接地连接情况，当静电接地未接或者接地不良时，不能付油；用探头监测液位平安高度，当所灌装的液体接触探头时，溢油保护器发出声光报警，同时输出相应信号给装车控制系统，自动切断控制阀门和输送泵，进而使灌装经过更平安。合适
19、用于集散型装车控制系统。 7.2技术参数： 防爆等级：ExdBT4 信号输出：开关量或者电平量 工作电源：DC12V或者AC220V 工作电流：15mA 环境温度：-30+60 图4：静电溢油保护器安装图8.通讯模块的设计选型 隔离RS-232到RS-422/485转换器 传输速率可达115.2KBPS 3000VDC隔离保护 网络连接间隔 可到4000英尺 带有自动数据流控制，使用RS-232软件的RS-485 RS-232接口接头：孔型DB-9 功耗：1.2W 工作温度：-10到70 电源要求：+10到+30V 故障诊断的电源及数据流指示灯 图5 ：装车系统通讯图9.定量控制系统硬件配置清单见表310 电源控制柜 外观尺寸：150500700mm包括电源开关、信号指示灯、直流电源、继电器、接线端子 参考文献：1 陆德民、张振基、黄步余.石油化工自动化控制设计手册.M.化学工业出版社.2002 10741076