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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用西安石油高校课 程 设 计电子工程 学院 安全工程 专业 自 0801 班题 目 运算机掌握技术课程设计集油站安全监控系统硬件设计一同学冯 旗竟天指导老师 徐采纳板卡方案）二 一一年十二月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用运算机掌握技术课程设计任务书题 目冯旗集油站安全监控系统硬件设计一采纳板卡方案）自 0804 同学姓名学号202205080502 专业班级课程设计主要完成某集油站安全监控系统硬件设计；要求运用已
2、 学过各类传感器、输入输出模块、工控运算机、现场总线等的学问,完成安全监控系统硬件方案、设备选型、总体设计等各功能的设计；要求熟识相关运算机安全监控系统的硬件组成与设计方案,学会 运算机监控系统硬件设计的步骤和方法,具有初步设计小型运算机安 全监控系统硬件方案的才能；课程设计内容及基本要求如下：设 计 内 容 与 要 求1.熟识集油站工艺流程、监控目标及监控要求；2.学会常用的监控系统I/O 硬件 各类板卡、智能外表、智能模块、 PLC 等）参数及使用,明白其工作原理；3.学会不同自动化设备厂家各类板卡、智能外表、智能模块、PLC 等的选型,能用所选厂家硬件搭建符合工艺流程和监控目标的硬 件系
3、统；4.完成监控系统硬件方案设计,画出原理图；5.课程设计时间一周,完成课程设计报告；起止时间 2022 年 12 月 19日 至 2022 年 12 月 25日名师归纳总结 指导老师签名年月日第 2 页,共 16 页系和 IPC 工业个人运算机 系统已成为大中型石油和化工企业及小 型骨干化工企业的主要掌握手段 . 常规外表性能大大提高 , 已 成为石油和化工企业 生产过程的主要检测手段 , 电子外表 , 数字外表 , 智能变送器与执行器的使用量逐步 增加 . 现场总线掌握系统的试用取得进展 , 近年来已成为石 油和化工自动化领域发 展的热点之一 . 对于石化行业来说 , 底层掌握的自动化是实
4、现信息化的基础 . 油田 , 油井 , 计量站大部分都分布在偏远地区 , 对其工艺过程的工作状况 , 运行参数的监控与掌握 , 始终是油田的一项重要且困难的工作 . 油田的生产 , 开采过程中有大量的数据需要工作人员准时的采集和记录 , 以供治理部门准时的作出决策 , 治理生产. 假如这些数据都要人工采集 , 记录的话 , 必定给工作人员带来庞大的工作量 , 而且效率低 , 误差大 , 而且影响了数据的实时性. 随着自动化的进展 , 对油田生产的各个环节的监测 , 检测正朝着监控自动化的方向进展 . 目前油田已经采纳自动监控系统,对其各个生产环节进行实时参数与故障监控, 检测 , 实施智能化监
5、控与治理；综上所述,在集油生产过程中,如何合理挑选、设计安全牢靠和便于爱护的计 算机监控系统,保证集油生产的平稳运行和优化掌握,实现节能降耗和安全生产,提高生产治理水平,是目前自动化技术在油田生产应用中面临的重要课题；1.1 运算机监控系统的介绍名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用所谓运算机监控就是利用传感器装置将被监控对象中的物理参量 如温度、压 力、流量、液位、速度）转换为电量,并且在运算机的显示装置中以数字、图形或 曲线的方式显示出来,从而时操作人员能够直观而快速的明白被监控对象的变化
6、过 程；通过应用运算机监控技术,可以稳固和优化生产工艺,提高产品质量,降低能 源和原材料的消耗,降低生产成本；仍可以降低劳动强度；运算机监控系统可以由一下几个部分组成：运算机 入输出装置 板卡）,监测、变送机构；含可视话的人机界面）、输设计原就有牢靠性原就、使用便利原就、开放性原就、经济性原就、开发周期短 原就；主要特点是实时性,牢靠性,较强的输入输出才能,应用软件丰富；图1-1就是一个典型的运算机测控系统组成原理图；图 1-1 运算机监控系统结构图 1.2 运算机监控系统的主要特点与原就 1.21 主要特点 1）实时性；对工业生产过程进行实时在线监测与掌握,按优先级进行采集和输出 调剂,保证
7、被控系统的正常运行；2）牢靠性；菊友在较恶劣的工作现场长期工作的才能,据有良好的故障诊断和维 护性；3）较强的输入 / 输出才能；可与工业现场的检测外表和掌握装置相连接,完成各种 测量掌握任务；4）应用软件丰富,目前打多少运算机监控系统以WINDOWS 做工作平台,系统软件、应用软件丰富,可供应良好的人机界面,特殊傻组件软件更为用户供应了方 便；1.2.2 设计原就 牢靠性原就、使用便利原就、开放性原就、经济性原就、开发周期短原就；1.3 集油站的简介名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用原油
8、集油站的简介 该原油集油站将各个采油队输送过来的原油进行油气水分离、油水分别、原油存 储、原油加热及外输、污水处理等,实现对来油气、出油气的运算、盘库；该原油联 仍包括消防、自然气密闭、1.4 集油站的进展合站内主要分成原油处理和污水处理两大工艺流程,另外 大罐抽气、阴极爱护等小等小的工艺流程；随着我国自动化水平的提高,油田生产实施自动化监控已经迫在眉睫；集油站 是油田集输的重要组成部分,它直接关系到油田生产的正常运行,对整个油从开采 到投产使用的整个流程的经济效益有极大的影响；随着油田开发进入高含水后期,工艺过程更加复杂,采纳人工监控和常规外表监控已很难满意生产要求；上世纪九十岁月,运算机掌
9、握开头应用于联合站生产过 程,并取得了肯定的应用成效；但由于在方案选型、设计和治理爱护等方面存在一 些问题,总的来讲,应用成效不够抱负；目前,集油站生产工艺过程的掌握主要有 人工监测掌握、常规外表自动监测掌握、运算机监测掌握等三种方法；人工监测掌握是由岗位操作人员依据检测外表反映的工艺参数变化情形,凭经 验对生产过程进行人工掌握,其工作效率和安全系数都很低,已不能满意较高的工 业过程掌握的要求；常规外表掌握采纳各种检测和掌握外表实现对现场各种工艺参数的采集处理、显示、报警和调剂掌握,保证生产过程的高效、安全和平稳运行；这种掌握方式已 在集油站中得到了广泛的应用；运算机监测掌握是从上世纪七十岁月
10、快速进展起来的一种功能强大的现代工业 过程掌握方法；它采纳运算机技术与自动化外表相结合,对工业生产过程中的各种 工艺参数进行处理、运算、显示和掌握；相对于常规外表掌握,它可以供应更为复 杂的掌握算法,通过对各种相关参数进行综合分析,实现和谐治理和优化掌握；综上所述,在集油站中,如何合理挑选、设计安全牢靠和便于爱护的运算机监 控系统,保证油田生产的平稳运行和优化掌握,实现节能降耗和安全生产,提高生 产治理水平,是目前自动化技术在油田生产应用中面临的重要课题；二、系统方案总设计名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料
11、整理 仅限学习使用工艺流程图如下：某集油站工艺流程如上图；从各个油井或计量站来得油水混合物先进入三个四 相分别器,进行油,水,气,沙四相分别,分别出来的水经掺水泵送到个计量站掺 水或对地下注水；分别出来的原油进入脱水器再次脱水,经稠油泵送到 200 立方 M 的大罐储存；分别出来的一部分油水混合物经过外输泵在进行热交换加热后往其他 集油站外输；整个联合站的工艺流框图如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.2 集油站工艺流程与主要技术指标油罐区流程；油罐区的储罐主要的任务是进行油水分别,
12、由一次沉降罐、次沉降罐、净化油罐组成,分别器将油水混合液体输入一次沉降罐,一次沉降罐分离 出大部分的原油,并把部分自然气再行收集,而将水输到污水区,进行污水处理；经 过一次沉降罐的原油流入二次沉降罐连续进行油水分别,这之后的原油已经含水很少了, 然后原油进入加热炉加热和脱水器脱水；入净化油罐,等待外输；经过加热和脱水后的原油进3）加热炉流程；从油罐区二次沉降罐输送过来的原油在这里经过加热,以利于 原油的输送,然后送到脱水器脱水；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用4）原油外输流程；经过加热和
13、脱水处理的原油含水已经很少,通过原油外输泵 将 原油输送出集油站；污水处理工艺流程；在这一流程里,从一次沉降罐过来的污水第一进入缓冲罐,将含有的残留自然气进行收集,然后经过加药泵进行加药处理,再进入过滤罐过滤,最终将经过处理的污水输出；依据集油站的工艺流程和各个设备的工作原理,整个监控系统需要处理：（1）掌握三相分别器上油室、水室的液位恒定；2）监测三相分别器上油室、水室的液位、温度、压力及报警；3）监测俩个沉降罐的油室、水室的液位、温度、压力及报警；4） 监测脱水泵、脱水器、加药泵、污水外输泵、外输泵各自前后的压力,控 制各个泵的起、停,显示其运行状况及报警；5）监测净化油罐、污水缓冲罐,过
14、滤罐、加热炉的温度及液位及报警；6）监测遍布整个战区的气体浓度及报警；依据集油站的流程图,先要列出统计出系统的I/O 点数,系统的 I/O 点数如表所示：表 3.1 系统 I/O 点数列表名师归纳总结 序号设备名称总点数掌握要求AI AO DI DO 第 9 页,共 16 页1 计量罐2 计量罐的液位1 1 1 2 计量罐的液位掌握3 上油室的液位、温度、压三相分别2 8 力2 3 器水室的液位、温度、压力油室、水室液位恒定掌握2 3 5 脱水泵泵前后的压力泵的起停掌握泵的运行状态4 加药泵5 泵前后的压力2 1 2 泵的起停掌握泵的运行状态5 污水外输5 泵前后的压力2 1 2 泵的起停掌握
15、泵泵的运行状态6 外输泵5 泵前后的压力2 1 2 泵的起停掌握泵的起停掌握- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7 脱水器2 脱水器液位、温度个人资料整理仅限学习使用2 8 净化油罐2 净化油罐液位、温度2 1*4=4 4 8 9 污水缓冲2 污水缓冲罐液位、温度2 罐10 过滤罐2 过滤罐的液位、温度2 11 加热炉2 加热炉的液位、温度2 12 四个沉降12 沉降罐的温度、压力、液2*4=位8 罐沉降罐液位恒定掌握13 两个净化4 净化罐的温度、压力2*2=4 罐7 14 10 气体浓度检测10 站区合计66 47 由于点数太多,仅列出部分I/O 点
16、数参数表,其他基本类同表 3.2 模拟量 I/O 点数参数表I/O 位变量I/O 类工程信号量程量程报警报警报警正常号说明型单位类型上限下限上限下限偏差值分别1-1 器液AI M mA 10 0 9 1 1 5 位分别器液1-2 位控AO M mA 10 0 9 1 1 5 制型号表 3.3 数字量 I/O 点数参数表名师归纳总结 I/O 位号变量名变量说I/O 类型正常状信号类信号上信号下规律极性第 10 页,共 16 页称明态型限限- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2-1 C1QD 脱水泵DO 1 V 个人资料整理仅限学习使用24 0 正启动脱水泵
17、2-2 C1ZK 运行状DI 1 V 24 0 正况第三章 系统监控设备选型与介绍1. 板卡的类型与功能；2. 初步分析；1.板卡的类型与功能： 板卡 PCI-1721PCI-1721 是一款高性能 PCI 总线模拟量输出卡 ,每个模拟量输出通道都带有一个 12位的双缓冲 DAC. 此输出卡具有很多强大的特殊功能 ,比如最大更新速率为 10MHz 的波形输出功能 ,自动校准功能和板卡 实时波形输出应用的抱负挑选；主要功能与技术指标：4 路增强模拟量输出卡5MHz 最大数字更新速率PCI 总线数据传输自动校准功能ID 等； PCI-1721 是要求连续高速模拟量输出或每个模拟量输出通道带一个 1
18、2 位 DAC 带内部 /外部触发的实时波形输出功能同步输出功能敏捷的输入类型和范畴设定 板卡 PCI-1713 PCI-1713 是一款 PCI 总线的隔离高速模拟量输入卡,它供应了 32 个模拟量输入通 道,采样频率可达 100KS/S ,12 位辨论率及 2500YDC 的支流隔离爱护；主要功能与技术指标：名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2500VDC 隔离爱护32 路单端或 16 路差分模拟量输入,或组合输入方式12 位 A/D 转换辨论率A/D 转换器的采样速率可达100KS
19、/S 给个输入端的增益可编程卡上 4K 采样 FIFO 缓冲器支持软件、内部定时器触发或外部触发板卡 PCI-1755 PCI-1755 是高速 32 通道数字量输入输出板卡,在运算 机监控系统中有广泛的运用；主要功能与技术指标：总线掌握 DMA 数据传输,支持 satter/gather 技术32/16/8 位模式 I/O 处理,带启 /停触发功能, 2 个模式握手 I/O 中断处理才能板载主动终端电阻,高速和远程传输支持模式匹配和状态转变检测中断功能通用 8 通道数字量四监控系统具体设计4.1 监控系统设计监控系统采纳一台研华工控机,21 寸 LCD和工业平板显示器,带有UPS电源的 A3
20、幅面彩印喷墨打印机；系统采纳外表监控系统；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用对现场各个泵及分别器的运行状态进行掌握如下列图；监控系统输入输出原理图及监控系统方案硬件示意图如下ups 21 寸彩显打印机 研华工控机昌晖系列昌晖系列昌晖系列昌晖系列外表温度外表压力外表液位外表 PID 监控仪监控仪监控仪监控仪图 41 系统硬件示意图打印机21 寸工业平 板彩色显示器名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - UPS研华工
21、控机个人资料整理仅限学习使用RS-232 ADAM4520 RS-485 昌晖昌 晖昌 晖昌 晖SWP-SWP-SWP-SWP-ND105-RMDRMDRMD010-23-N 808 808 808 PID 自温 度压 力液 位整定控检 测检 测检 测制仪仪仪仪图 42 监控系统输入输出原理图依据此油库的工艺流程可知系统需要监控各个泵、分别器加热炉的液位、温度、压 力、气体浓度,以及监测及各个泵运行状况显示；其中 液位、温度、压力、气体浓度等信号经过相应的变送器后都会转换为与现场最 大、最小值对应的 4 20mA电流信号,都是模拟量输入信号；各个泵运行状况对应 数字量输入信号；掌握分别器上油室
22、、水室的液位恒定可以采纳板卡来掌握；各个泵的运行状况 及启停显示都是数字量输入信号；可以采纳西门子的数字量输入模块；当前液位的 信号接入 PCI-1713总线的隔离高速模拟量输入卡,与人工设置的定值相比较,通过 分析,调剂泵的转速来掌握油室、水室的液位恒定；依据油库的流程图,系统I/O 点数通过列表的形式列举如下表示：表 3.4 集油站安全监控系统设备清单名师归纳总结 序号类别名称型号技术要求数量第 14 页,共 16 页1 运算机工控机主机研华 IPC610 PIV1.8G/512MDRAM/40G/502X 1 台部分21 寸彩显21 寸液晶21 寸飞利浦液晶显示屏1 台UPS 电源山特
23、3KVA 3KVA 0.5 小时1 台打印机惠普A3 ,彩色喷墨打印机1 台- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2 软件部操作系统WindowsXp 个人资料整理仅限学习使用1 套Microsoft windows XP 3 分组态软件Kingview6.51 北京亚控组态王6.51 1 套PCI-1747U 板卡部模拟量输入16 位 ,64 路模拟量输入卡1 块分板卡PCI-1723 16 位 ,8 路模拟量输出卡1 块模拟量输出板卡4 掌握柜数字量输入 /PCI-1760 8 路隔离数字量输入通道1 块输出板卡8 路继电器输出通道1 台小型操作台西仪
24、横河西仪横河运算机专用操作平台依据集油站的各个工艺流程,可以看到现场测量类型主要有压力、温度、液位、 界位、电量等,所以需要相应的测量外表进行数据采集,以及利用掌握阀进行 远程掌握；2.初步分析：液位、温度、压力、气体浓度监测及各个泵运行状况显示；其中液位、温度、压 力、气体浓度等信号经过相应的变送气后都会转换为与现场最大、最小值对应的 4 20MA 电流信号,都是模拟量输入信号；各个泵运行状况对应数字量输入信号； 掌握分别器上油室、水室的液位恒定可以采纳板卡、五总结PLC 外表来掌握；油库安全监控系统是油库治理中很重要的一部分；随着油田开发进入高含水后 期,油库工艺过程更加复杂,采纳人工监控
25、和常规外表监控已很难满意生产要求；随着运算机监控系统的显现应用,可以满意相应的技术要求；它采纳运算机技术与 自动化外表相结合,对工业生产过程中的各种工艺参数进行处理、运算、显示和控名师归纳总结 制；一般由一下几个部分组成：运算机含可视话的人机界面）、输入输出装置板第 15 页,共 16 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用卡）,监测装置、变送机构等；本次课程设计主要是对油库进行运算机监控系统的硬件设计,其中工艺流程中 分别器流程实现气液分别,油罐区加热炉等流程就实现油水分别,进而完成对原油 的储存,保证油料高品质的外输；在进行
26、硬件设计时,本次设计中采纳监控外表,在现场端,我们以监控外表作 为主掌握系统,对油库监控系统实时掌握,同时向运算机发送数据,运算机按肯定 的掌握规律处理数据后发出相应的指令,进而通过执行机构实现油库现场设备实时 监控；通过此次课程设计,我受益匪浅；不仅学会相应外表的规格特点及实际应用,仍对其与运算机的链接有肯定的明白,再者对一些传感器、输入输出模块、工控计 算机、现场总线等的学问也进一步加深了懂得,融合了相关课程的学问；熟识油库 工艺流程、监控目标及要求；特殊熟识到在实际应用中通过建立实时监控系统来监 测设备、预防事故的重要性和优越性；为以后的工作奠定了肯定的基础；参考文献石油安全工程课程设计指导书. 西安石油高校徐竟天、汪跃龙运算机监控系统 . 西安石油高校名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 16 页