課程設(shè)計(jì)-油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡介

1、西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)PAGE PAGE 8西安石油大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)西安石油大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)電子工程學(xué)院 自動(dòng)化專業(yè) 自0801班題 目 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì) 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)五(采用板卡、儀表方案)學(xué) 生 指導(dǎo)老師 徐 竟 天 二一二年九月計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)五(采用板卡、儀表方案)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求課程設(shè)計(jì)主要完成某油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。要求運(yùn)用已學(xué)過各類傳感器、輸入輸出模塊、工控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場總線等的知識(shí),完成安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件方案、設(shè)備選型、總體設(shè)計(jì)等各功能的設(shè)計(jì)。要求熟悉相關(guān)計(jì)算機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成與設(shè)計(jì)方案,學(xué)

2、會(huì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的步驟和方法,具有初步設(shè)計(jì)小型計(jì)算機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件方案的能力。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本要求如下:1.熟悉油庫工藝流程、監(jiān)控目標(biāo)及監(jiān)控要求。2.學(xué)會(huì)常用的監(jiān)控系統(tǒng)I/O硬件(各類板卡、智能儀表、智能模塊、PLC等)參數(shù)及使用,了解其工作原理。3.學(xué)會(huì)不同自動(dòng)化設(shè)備廠家各類板卡、智能儀表、智能模塊、PLC等的選型,能用所選廠家硬件搭建符合工藝流程和監(jiān)控目標(biāo)的硬件系統(tǒng)。4.完成監(jiān)控系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì),畫出原理圖。 5.課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周,完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。起止時(shí)間2012年12月19日 至 2012年12月25日指導(dǎo)教師簽名年 月 日系(教研室)主任簽名年 月 日學(xué)生簽名年 月 日目

3、錄:緒論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,特別是工業(yè)控制技術(shù)的飛速發(fā)展,我們已經(jīng)開始步入一個(gè)嶄新的自動(dòng)化控制新時(shí)代。計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于離散過程、連續(xù)過程等各種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域以及電力、化工、食品、水處理等各個(gè)行業(yè)?,F(xiàn)在國內(nèi)外都將計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)油田油庫的各個(gè)生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、與數(shù)據(jù)采集等,計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展為油庫的自動(dòng)化監(jiān)測注入了新的活力。因?yàn)橛蛶焓怯蜌膺\(yùn)輸過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它直接關(guān)系到外輸原油的質(zhì)量,其工藝特點(diǎn)是系統(tǒng)關(guān)聯(lián)緊密、操作規(guī)程嚴(yán)格、系統(tǒng)運(yùn)行狀況復(fù)雜多變且系統(tǒng)過程中流程多變。所以采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其工藝過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控可以有效的提高生產(chǎn)率、減少事故發(fā)生率、降低工人的

4、勞動(dòng)強(qiáng)度。在油庫生產(chǎn)過程中,如何合理選擇、設(shè)計(jì)安全可靠和便于維護(hù)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),保證油庫生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行和優(yōu)化控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和安全生產(chǎn),提高生產(chǎn)管理水平,是目前自動(dòng)化技術(shù)在油田生產(chǎn)應(yīng)用中面臨的重要課題。1.1 油庫 油庫的簡介所謂油庫是指將開采的原油集中進(jìn)行管線運(yùn)輸,進(jìn)行油罐的存儲(chǔ),完成對(duì)來油、輸油及有關(guān)儲(chǔ)油量的計(jì)算、盤存管理。在此過程中,對(duì)含水的原油要進(jìn)行脫水工藝處理,這樣就形成了原油集輸?shù)娜舾蓚€(gè)工藝處理過程。在開采原油時(shí),我國的很多油田都是中后期開采,油田由于注水所開發(fā)出的原油含有較多的水分,目前一般為5080,有的甚至高達(dá)90,因此需要將原油中所含的水用各種方法分離出來。隨著我國自動(dòng)

5、化水平的提高,油庫生產(chǎn)實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)控已經(jīng)迫在眉睫。油庫是油田集輸?shù)闹匾M成部分,油庫是實(shí)現(xiàn)油的安全儲(chǔ)存,保證運(yùn)輸?shù)挠唾|(zhì)量的重要過程,它直接關(guān)系到后一級(jí)單位如加油站的運(yùn)作能否長期、安全平穩(wěn)生產(chǎn),對(duì)整個(gè)油從開采到投產(chǎn)使用的整個(gè)流程的經(jīng)濟(jì)效益有極大的影響。 隨著油田開發(fā)進(jìn)入高含水后期,油庫工藝過程更加復(fù)雜,采用人工監(jiān)控和常規(guī)儀表監(jiān)控已很難滿足生產(chǎn)要求。油庫是油田原油集輸生產(chǎn)運(yùn)輸中最重要的生產(chǎn)工藝過程,它是集發(fā)油、卸油等多個(gè)工藝系統(tǒng)為一體的綜合性生產(chǎn)過程,主要包括輸油脫水、污水淺處理、污水深處理、注水、鍋爐和配電等生產(chǎn)崗位或工藝環(huán)節(jié)。上世紀(jì)九十年代,計(jì)算機(jī)控制開始應(yīng)用于聯(lián)合站生產(chǎn)過程,并取得了一定的應(yīng)

6、用效果。但由于在方案選型、設(shè)計(jì)和管理維護(hù)等方面存在一些問題,總的來講,應(yīng)用效果不夠理想。目前,油庫生產(chǎn)工藝過程的控制主要有人工監(jiān)測控制、常規(guī)儀表自動(dòng)監(jiān)測控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制等三種方法。人工監(jiān)測控制是由崗位操作人員根據(jù)檢測儀表反映的工藝參數(shù)變化情況,憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行人工控制,其工作效率和安全系數(shù)都很低,已不能滿足較高的工業(yè)過程控制的要求。常規(guī)儀表控制采用各種檢測和控制儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場各種工藝參數(shù)的采集處理、顯示、報(bào)警和調(diào)節(jié)控制,保證生產(chǎn)過程的高效、安全和平穩(wěn)運(yùn)行。這種控制方式已在油庫生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制是從上世紀(jì)七十年代迅速發(fā)展起來的一種功能強(qiáng)大的現(xiàn)代工業(yè)過程控制方法。它采用

7、計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化儀表相結(jié)合,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種工藝參數(shù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、顯示和控制。相對(duì)于常規(guī)儀表控制,它可以提供更為復(fù)雜的控制算法,通過對(duì)各種相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合分析,實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)管理和優(yōu)化控制。綜上所述,在油庫生產(chǎn)過程中,如何合理選擇、設(shè)計(jì)安全可靠和便于維護(hù)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),保證油庫生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行和優(yōu)化控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和安全生產(chǎn),提高生產(chǎn)管理水平,是目前自動(dòng)化技術(shù)在油田生產(chǎn)應(yīng)用中面臨的重要課題。1.2機(jī)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的介紹計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)時(shí)一門綜合性的技術(shù)。他是計(jì)算機(jī)及技術(shù)(包括軟件技術(shù),接口技術(shù),通信技術(shù),網(wǎng)絡(luò)技術(shù),顯示技術(shù))、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)和傳感技術(shù)的綜合應(yīng)用。任何一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控

8、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)基本上由六階段組成的。既:可行性研究、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)施、系統(tǒng)測試和系統(tǒng)運(yùn)行。當(dāng)然,這六個(gè)階段并不是完全按照直線順序進(jìn)行的。在任何一個(gè)階段出現(xiàn)了問題都可以返回到前面的階段進(jìn)行修改。所謂計(jì)算機(jī)監(jiān)控就是利用傳感器裝置將被監(jiān)控對(duì)象中的物理參量(如溫度、壓力、流量、液位、速度)轉(zhuǎn)換為電量,并且在計(jì)算機(jī)的顯示裝置中以數(shù)字、圖形或曲線的方式顯示出來,從而時(shí)操作人員能夠直觀而迅速的了解被監(jiān)控對(duì)象的變化過程。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù),可以穩(wěn)定和優(yōu)化生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低能源和原材料的消耗,降低生產(chǎn)成本。還可以降低勞動(dòng)這的強(qiáng)度,并且提高管理水平,從而帶來極大的社會(huì)效益。正因?yàn)槿绱擞?jì)

9、算機(jī)監(jiān)控技術(shù)以在各個(gè)領(lǐng)域都有所發(fā)展。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以由一下幾個(gè)部分組成:計(jì)算機(jī)(含可視話的人機(jī)界面)、輸入輸出裝置(板卡),監(jiān)測、變松機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)原則有可靠性原則、使用方便原則、開放性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、開發(fā)周期短原則。圖1-1就是一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)組成原理圖。計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序組態(tài)軟件/數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)硬件I/O接口輸入輸出輸出檢測/變送檢測變送檢測變送功放執(zhí)行被監(jiān)控對(duì)象圖1-1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與原則 主要特點(diǎn)(1)實(shí)時(shí)性。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測與控制,按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié),保證被控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。(2)可靠性。具有在較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場長期工作的

10、能力,并具有良好的故障診斷和維護(hù)性。(3)較強(qiáng)的輸入/輸出能力。可與工業(yè)現(xiàn)場的檢測儀表和控制裝置相連接,完成各種測量控制任務(wù)。(4)應(yīng)用軟件豐富。目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以WINDOWS做工作平臺(tái),系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件豐富,可提供良好的人機(jī)界面,特別是組態(tài)軟件更為用戶提供了方便。設(shè)計(jì)原則可靠性原則、使用方便原則、開放性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、開發(fā)周期短原則。1.4某油田油庫監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)14.1油庫簡介 所謂油庫是指將開采的原油集中進(jìn)行管線運(yùn)輸,進(jìn)行油罐的存儲(chǔ),完成對(duì)來油、輸油及有關(guān)儲(chǔ)油量的計(jì)算、盤存管理。在此過程中,對(duì)含水的原油要進(jìn)行脫水工藝處理,這樣就形成了原油集輸?shù)娜舾蓚€(gè)工藝處理過程,如下圖

11、:1.4油庫的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo)(1)分離器流程。從各個(gè)采油隊(duì)輸送過來的原油首先通過計(jì)量器計(jì)量后又進(jìn)入聯(lián)合站的油氣水三相分離器,在這里實(shí)現(xiàn)氣體和液體的分離。原油從分離器一端進(jìn)入,然后天然氣從另一端上部流出進(jìn)行天然氣外輸,而油水混合的液體從下部流出進(jìn)入一次沉降罐。(2)油罐區(qū)流程。油罐區(qū)的儲(chǔ)罐主要的任務(wù)是進(jìn)行油水分離,由一次沉降罐、二次沉降罐、凈化油罐組成,分離器將油水混合液體輸入一次沉降罐,一次沉降罐分離出大部分的原油,并把部分天然氣再行收集,而將水輸?shù)轿鬯畢^(qū),進(jìn)行污水處理。經(jīng)過一次沉降罐的原油流入二次沉降罐繼續(xù)進(jìn)行油水分離,這之后的原油已經(jīng)含水很少了,然后原油進(jìn)入加熱爐加熱和脫水器脫水。

12、經(jīng)過加熱和脫水后的原油進(jìn)入凈化油罐,等待外輸。(3)加熱爐流程。從油罐區(qū)二次沉降罐輸送過來的原油在這里經(jīng)過加熱,以利于原油的輸送,然后送到脫水器脫水。(4)原油外輸流程。經(jīng)過加熱和脫水處理的原油含水已經(jīng)很少,通過原油外輸泵將原油輸送出聯(lián)合站。污水處理工藝流程。在這一流程里,從一次沉降罐過來的污水首先進(jìn)入緩沖罐,將含有的殘留天然氣進(jìn)行收集,然后經(jīng)過加藥泵進(jìn)行加藥處理,再進(jìn)入過濾罐過濾,最后將經(jīng)過處理的污水輸出。第二章:系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 初步分析系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)直接影響整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的成本、性能、設(shè)計(jì)和開發(fā)周期 圖2-1 設(shè)計(jì)的基本步驟2.2 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)根據(jù)此油庫的工藝流

13、程可知系統(tǒng)需要監(jiān)控各個(gè)泵、分離器加熱爐的液位、溫度、壓力、氣體濃度,以及監(jiān)測及各個(gè)泵運(yùn)行狀況顯示。其中 液位、溫度、壓力、氣體濃度等信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的變送氣后都會(huì)轉(zhuǎn)換為與現(xiàn)場最大、最小值對(duì)應(yīng)的 420MA電流信號(hào),都是模擬量輸入信號(hào)。各個(gè)泵運(yùn)行狀況對(duì)應(yīng)數(shù)字量輸入信號(hào)根據(jù)此聯(lián)合站的工藝流程可知系統(tǒng)需要監(jiān)控各個(gè)泵、分離器加熱爐的液位、溫度、壓力、氣體濃度,以及監(jiān)測及各個(gè)泵運(yùn)行狀況顯示。其中液位、溫度、壓力、氣體濃度等信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的變送氣后都會(huì)轉(zhuǎn)換為與現(xiàn)場最大、最小值對(duì)應(yīng)的 420MA電流信號(hào),都是模擬量輸入信號(hào)。各個(gè)泵運(yùn)行狀況對(duì)應(yīng)數(shù)字量輸入信號(hào)。模擬量輸入通道一般應(yīng)包括幾個(gè)組成部分:傳感器、變送器、I

14、/O模塊等。如下圖所示: 控制分離器上油室、水室的液位恒定可以采用板卡來控制。各個(gè)泵的運(yùn)行狀況及啟停顯示都是數(shù)字量輸入信號(hào)??梢圆捎梦鏖T子的數(shù)字量輸入模塊。當(dāng)前液位的信號(hào)接入PCI-1713總線的隔離高速模擬量輸入卡,與人工設(shè)置的定值相比較,通過分析,調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速來控制油室、水室的液位恒定。2.3常用系統(tǒng)監(jiān)控儀表板卡的類型與功能板卡PCI-1721PCI-1721是一款高性能PCI總線模擬量輸出卡,每個(gè)模擬量輸出通道都帶有一個(gè) 12位的雙緩沖DAC.此輸出卡具有許多強(qiáng)大的獨(dú)特功能,比如最大更新速率為10MHz 的波形輸出功能,自動(dòng)校準(zhǔn)功能和板卡ID等。PCI-1721是要求連續(xù)高速模擬量輸出或

15、 實(shí)時(shí)波形輸出應(yīng)用的理想選擇。 主要功能與技術(shù)指標(biāo):4路增強(qiáng)模擬量輸出卡 5MHz最大數(shù)字更新速率PCI總線數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)校準(zhǔn)功能每個(gè)模擬量輸出通道帶一個(gè)12位DAC帶內(nèi)部/外部觸發(fā)的實(shí)時(shí)波形輸出功能 同步輸出功能 靈活的輸入類型和范圍設(shè)定 板卡PCI-1713 PCI-1713是一款PCI總線的隔離高速模擬量輸入卡, 它提供了32個(gè)模擬量輸入通 道,采樣頻率可達(dá)100KS/S,12位分辨率及2500YDC的支流隔離保護(hù)。 主要功能與技術(shù)指標(biāo):2500VDC隔離保護(hù)32路單端或16路差分模擬量輸入,或組合輸入方式 12位A/D轉(zhuǎn)換分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達(dá)100KS/S 給個(gè)輸入端的增益

16、可編程 卡上4K采樣FIFO緩沖器 支持軟件、內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)或外部觸發(fā) 板卡PCI-1755 PCI-1755是高速32通道數(shù)字量輸入輸出板卡,在計(jì)算 機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中有廣泛的運(yùn)用。 主要功能與技術(shù)指標(biāo):總線控制DMA數(shù)據(jù)傳輸,支持satter/gather技術(shù)32/16/8位模式I/O處理,帶啟/停觸發(fā)功能, 2個(gè)模式握手I/O中斷處理能力板載主動(dòng)終端電阻,高速和遠(yuǎn)程傳輸支持模式匹配和狀態(tài)改變檢測中斷功能 通用8通道數(shù)字量常用儀表由于所有氣體濃度、液位、溫度和壓力信號(hào)比較重要,必須要在現(xiàn)場控制柜顯示,所以要選用控制柜上的顯示儀,這里我們選擇昌暉公司的SWP-LCD-M型多通道巡檢控制儀,該表可以

17、輪流顯示十六路模擬數(shù)據(jù),選擇RS-485接口型。氣體濃度、壓力和溫度信號(hào)共45路,所以可選用3臺(tái),有3*16-45=3路冗余。儀表都選用RS-485接口。(1) SWP-LCD-M概述SWP-LCD-M多路儀表適合于需要同時(shí)對(duì)多組過程參量(16)進(jìn)行集中監(jiān)測,超限報(bào)警,變送輸出及遠(yuǎn)傳的場合。SWP-LCD-M多路儀表在設(shè)計(jì)上吸納了當(dāng)今電腦結(jié)構(gòu)思路:硬件上采用內(nèi)帶快閃存儲(chǔ)器的新型微處理器,擴(kuò)充了大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),顯示器采用大屏幕液晶圖形顯示板,軟件上引入中文Windows的框架思路,并采用了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。準(zhǔn)電腦化的結(jié)構(gòu),高度地體現(xiàn)了微處理器化儀表的靈活性,成功地解決了多路儀表的分度號(hào)可自由設(shè)定

18、,測量值集中顯示等難題。SWP-LCD-M多路儀表在人機(jī)操作與觀察界面上都對(duì)傳統(tǒng)的二次儀表做了挑戰(zhàn)性的改革,以中文菜單引導(dǎo)組態(tài)操作, 以集中的數(shù)據(jù)畫面顯示多路測量結(jié)果,以明確的文字信息標(biāo)識(shí)畫面內(nèi)容的涵義,簡潔直觀地給人以“智能”的感受。SWP-LCD-M多路儀表可接 16 路被測信號(hào),根據(jù)用戶設(shè)定要求完成從信號(hào)采集,顯示,變送到遠(yuǎn)傳的全過程。SWP-LCD-M多路儀表的打印接口可直接與帶有 RS232 串行口的打印機(jī)連接,完成定時(shí)打印,即時(shí)打印或報(bào)警打印。SWP-LCD-M多路儀表的串行通訊接口可與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)的集中管理。(2) SWP-LCD-M技術(shù)指標(biāo)輸入信號(hào) 模擬量輸

19、入:電壓 0 5V 1 5V電流 0 10mA 4 20mA輸出信號(hào) 模擬量輸出:電流 0 10mA (負(fù)載750)4 20mA (負(fù)載500)電壓 0 5V (負(fù)載250K)1 5V (負(fù)載250K)開關(guān)量輸出:繼電器觸點(diǎn)容量:AC 220V/3A ,DC 24V/5A(阻性負(fù)載)SCR 輸出 400V/0.5A SSR 輸出 69V/0.05A饋 電 輸 出: DC 24V/30m精 度 0.5%FS1 字 或 0.2%FS1 字采樣周期 1秒/通道輸入回路 8路或16路測量范圍 -19999999 字顯示方式 背光式大屏幕液晶(LCD)圖形顯示板顯示內(nèi)容由漢字、西文、數(shù)字、工程單位等組成

20、通過面板按鍵可完成畫面翻頁,LCD 背光時(shí)間長短等操作控制方式 可選擇帶回差的 ON/OFF 控制通訊輸出 RS232/485,波特率 1200pbs 28.8kpbs (可設(shè)置)參數(shù)設(shè)定 中文菜單提示, 面板按鍵設(shè)定或上位機(jī)通過通訊口設(shè)定, 設(shè)定參數(shù)密碼鎖定保護(hù)方式 設(shè)定參數(shù)永久保存,記錄數(shù)據(jù)斷電保存,內(nèi)置Watchdog電路功 耗 5W 使用環(huán)境 環(huán)境溫050 相對(duì)濕度85%RH 避免強(qiáng)腐蝕性氣體電源電壓 AC 220V+10-15% 50 60HzAC 90V 260V(開關(guān)電源) DC 24V2V(開關(guān)電源)(3) SWP-LCD-M工作原理本儀表原理如圖2-3所示,儀表以單片微處理器

21、為基礎(chǔ),通過輸入電路把模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),微處理器根據(jù)采樣的結(jié)果與設(shè)定內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算,比較后顯示結(jié)果及輸出控制信號(hào)。 圖2-3 SWP-LCD-M工作原理第三章:硬件系統(tǒng)設(shè)備選型3.1 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)根據(jù)油庫的流程圖,先要列出統(tǒng)計(jì)出系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù),系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)如表1所示. 系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)通過列表的形式列舉如下表。表3-1 油庫監(jiān)控系統(tǒng)I/O變量表序號(hào)設(shè)備名稱總點(diǎn)數(shù) 控制要求AIAODIDO1計(jì)量器16來油的溫度、壓力2*4=8溫度、壓力控制2*4=82兩個(gè)汽油罐6溫度、壓力、液位3*2=6 3兩個(gè)柴油罐6溫度、壓力、液位3*2=64一個(gè)來油泵4泵前后的壓力

22、2控制泵的起、停 1泵運(yùn)行情況顯示 1 5 站區(qū) 16氣體濃度監(jiān)測 16合計(jì)58 38 8 1 1在詳細(xì)統(tǒng)計(jì)完I/O點(diǎn)數(shù)后,還要列寫每個(gè)點(diǎn)的參數(shù)表,參數(shù)表中每一個(gè)值都必須與現(xiàn)場完全對(duì)應(yīng),在此僅模擬兩個(gè):表2-2 模擬量I/O點(diǎn)參數(shù)表I/O位號(hào)變量名稱變量說明I/O類型工程單位信號(hào)類型量程上限量程下限報(bào)警上限報(bào)警下限偏差報(bào)警正常值1-1QYG汽油罐液位AI mmA10 0 9 1 1 5 1-2QYGK汽油罐液位控制信號(hào)AO mA 100 0 80 30 10 50 表2-3 數(shù)字量I/O點(diǎn)參數(shù)表I/O位號(hào)變量名稱變量說明I/O類型正常狀態(tài)信號(hào)類型信號(hào)上限信號(hào)下限邏輯極性2-1LYB來油泵啟動(dòng)D

23、O 1V24 0 正 2-2LYBK來油泵運(yùn)行情況DI 1V 24 0 正3.2 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)選型及原則 所謂設(shè)備選型即是從多種可以滿足相同需要的不同型號(hào)、規(guī)格的設(shè)備中,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析評(píng)價(jià),選擇最佳方案以做出購買決策。合理選擇設(shè)備,可使有限的資金發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)備選型應(yīng)遵循的原則如下: 生產(chǎn)上適用所選購的設(shè)備應(yīng)與集油站實(shí)際生產(chǎn)能力相符并具有一定的適應(yīng)性。 技術(shù)上先進(jìn)在滿足生產(chǎn)需要的前提下,要求其性能指標(biāo)保持先進(jìn)水平,以利提高產(chǎn)品質(zhì)量和延長其技術(shù)壽命。 經(jīng)濟(jì)上合理即要求設(shè)備價(jià)格合理,在使用過程中能耗、維護(hù)費(fèi)用低,并且投資回收期較短。這次設(shè)計(jì)中我選擇的儀表是SWP-LCD-M,適合

24、于需要同時(shí)對(duì)多組過程參量(16)進(jìn)行集中監(jiān)測,超限報(bào)警,變送輸出及遠(yuǎn)傳的場合。 3.3 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)所選設(shè)備的性能研華PCI-1713是32路單端或16路差分模擬量輸入,或組合輸入方式、12位A/D轉(zhuǎn)換分辨率、A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達(dá)100KS/s、卡上4096采樣FIFO緩沖器、2,500VDC隔離保護(hù)、每個(gè)輸入通道的增益可編程、支持軟件、內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)或外部觸發(fā)采樣模式PCI-1721是5MHz最大數(shù)字更新速率 PCI總線數(shù)據(jù)傳輸 自動(dòng)校準(zhǔn)功能 每個(gè)模擬量輸出通道帶一個(gè)12位DAC 帶內(nèi)部/外部觸發(fā)的實(shí)時(shí)波形輸出功能 同步輸出功能 靈活的輸入類型和范圍設(shè)定 PCI-1721是一款高性

25、能PCI總線模擬量輸出卡,每個(gè)模擬量輸出通道都帶有一個(gè)12位的雙緩沖DAC.此輸出卡具有許多強(qiáng)大的獨(dú)特功能,比如最大更新速率為10MHz的波形輸出功能,自動(dòng)校準(zhǔn)功能和板卡ID等.PCI-1721是要求連續(xù)高速模擬量輸出或?qū)崟r(shí)波形輸出應(yīng)用的理想選擇。3.4系統(tǒng)組成 中央處理單元(CPU):各種CPU有不同的性能,例如,有的CPU上集成有PROFIBUSDP通訊接口等。信號(hào)模塊(SM):用于數(shù)字量和模擬量輸入輸出。通訊處理器(CP):用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。功能模塊(FM):用于高速計(jì)數(shù),定位操作(開環(huán)或閉環(huán)定位)和閉環(huán)控制。負(fù)載電源模塊(PS):用于將SIMATICS7300連接到120230

26、V交流電源,或244860110V直流電源。接口模塊(1M):用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。S7300通過分布式的主機(jī)架(CR)和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER),可以操作多達(dá)32個(gè)模塊。:監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 4.1控制系統(tǒng)的硬件組成監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺(tái)研華工控機(jī),配帶21寸LCD和工業(yè)平板顯示器,帶有UPS電源的A3幅面彩色噴墨打印機(jī)。系統(tǒng)采用儀表監(jiān)控系統(tǒng)?,F(xiàn)場所有模擬輸入量接入SWP系列儀表進(jìn)行采集,最后將數(shù)據(jù)采集進(jìn)計(jì)算機(jī)。對(duì)現(xiàn)場各個(gè)泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制如圖所示。監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖及監(jiān)控系統(tǒng)方案硬件示意圖如下:4.1 系統(tǒng)監(jiān)控方案設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺(tái)研華工控主機(jī),配21寸飛利浦

27、彩顯,帶有USB電源的A3幅面彩色噴墨打印機(jī)。系統(tǒng)選用四路PID控制儀完成對(duì)四相分離器油室、水室的液位恒定控制。 現(xiàn)場所有模擬輸入量都先接入昌輝公司十六路巡檢儀,然后計(jì)算通過RS-485總線與巡檢儀及PID控制儀通信,將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集進(jìn)計(jì)算機(jī)。 現(xiàn)場所有數(shù)字量都通過研華公司ADAM4000系列儀表采集和輸出,通過RS-485總線,計(jì)算機(jī)通過研華ADAM-4025模塊讀入現(xiàn)場泵的運(yùn)行狀態(tài),再通過研華ADAM-4068模塊輸出現(xiàn)場泵的啟停指令。監(jiān)控系統(tǒng)方案硬件示意圖及監(jiān)控系統(tǒng)輸入 系統(tǒng)還需要選用打印機(jī)、電源及顯示器等其他設(shè)備,這里我們選用惠普彩色噴墨打印機(jī)、山特3KVA型UPS電源(不間斷電源)。圖

28、4-1 SWP-LCD-M工作原理4.2監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖 ADAM452021寸工業(yè)平板彩色顯示器研華工控機(jī)IPC-610COM1 COM2UPS打印機(jī)RS-232 SWP-LCD-M溫度監(jiān)控儀 表16路 AISWP-LCD-M壓力監(jiān) 控儀 表16路 AISWP-LCD-M濃 度監(jiān)控儀 表16路 AISWP-LCD-SSR系列48段液位PID控制儀表RS-485圖4-2 監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖4.3 油庫監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備清單油田油庫監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備清單如下表所示:序號(hào)類別名稱型號(hào)技術(shù)要求數(shù)量1計(jì)算機(jī)部分工控主機(jī)研華IPC610PIV1.8/521MDRAM/40G/1.4M/50X1臺(tái)19寸彩顯19寸LCD19寸工業(yè)平板顯示器1臺(tái)UPS電源山特3KVA

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