基于DCS的油库监控系统设计.pdf

-基于 DCS 的油库监控系统设计摘要随着石油化工企业的发展和国家原油战略储备库项目的实施，大型的石化企业均建有大量的各种储罐,由于罐内储存的物品有较高的挥发性，必须小心,因此，为了安全的需要，控制石油储罐区，加强储罐区的安全监控十分重要。分布式控制系统（DC）是集计算机技术、控制技术、通信技术和R T 显示技术为一体的高新技术产品，CS 监控系统已经广泛应用于油库监控,并且仍然具有强大的竞争力与广阔的前景。本设计就是运用 DC设计油库监控系统。在充分调研了我国油库监控系统发展情况的基础上,本文对油库的特点以及其监控系统的设计要求进行了详细的分析.我选择浙大中控生产的 JX-30XCS 控制系统作为油库的监控系统。本设计中的控制方案运用了单回路控制,分程控制和选择控制，主要对油罐的液位、温度、压力和流量进行检测和控制,控制阀门选择自动调节阀门（气动阀门）。控制方案配有控制流程图，并且对控制方案中用到硬件也做了选型。使用了摄像机对油罐进行实时监控。采用组态王 6.对上位机系统进行了组态设计，共制作了七张组态画面，画面之间可以实现相互切换的功能。本次对油库监控系统的设计，发挥了 DCS 控制系统的特点，完成了控制方案与软硬件的设计。关键词：油库；DS;控制方案;仿真；组态-Designo Tnkarm MoitoriSystem ed o DSAbstrctAong with he eveop t of etrcemcalindutries,as ell as aiol oilstratic esee libray pjet，oil tanks raduall to largesaledevelopnt.Bcue th rtie ithaha hgherfugcig，wemus ta reheoe,necssa for sfey，cotrol f oil tore tan are,o strenten th secity mitorng tanks aree nssaryThe Ditibed Contro Sytm（D)is kindof hih-tecpoductstha ctainig cmputerechology，control tehoy，comuicao tecnooy a CRT dispytchnolgy。DCS ste hs been wely apliedintan monitrin ystm，ittil hs a rong competitie and pross.This aricleismainly talk abu the designof tn montorin t,ad analyssthe chaacteri cs oftankand sntrol dmads afrreseartheevelpmeno tank monitorig ste in ourcountr.Te methodbae nDCSll bppidin thedesgn of tak moiorng system.Thereare fur man funcionsinDCS ssem，cntralied eot monitoig uncion，operatofunction,mnagemenncinddeenralizd contol fcton,al of te fou fucton could eued in tank mnitoing ysem。Theicaioofmdular esgn of ard and softwar，Kingview-d perationsatins make it implfor pgram and oraton.Tere are tee contro schemes usd i sdesign,singelop ntol，spitcontol an seetonof ontro on This conolss uld be ued to measurement and conrolte o l ank lev l，te peraure,rssreandflow utomaiaadut alvs(pnumatvale）are aplidin ths eign.fte the desg of cotol schem adhardwae seec，asimulaion wll bedone o test and vrify the fesbiiy ofhis dsign。ll o the dsinr tankmoirin systemhad bencmpleted,and he efectivenesoftis motong systm ad nteste y smultiony y o od d：ank；DCS；ctrlshme；simulation;configuro-摘要.错误错误!未定义书签。未定义书签。brac错误错误!未定义书签。未定义书签。第 1 章绪论错误错误!未定义书签。未定义书签。.油库监控系统的设计背景及意义错误错误!未定义书签。未定义书签。1。1.1 油库监控系统的意义.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.1.2 油库监控系统设计要求.错误错误!未定义书签。未定义书签。1。2 油库自动化管理的发展情况.错误错误!未定义书签。未定义书签。第 2 章DC控制系统的工艺情况错误错误!未定义书签。未定义书签。2.1 集散控制系统的发展历史错误错误!未定义书签。未定义书签。2.2 D的体系结构.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.2。1现场级.错误错误!未定义书签。未定义书签。2控制级错误错误!未定义书签。未定义书签。2。2。3监控级.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.4 管理级.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.3 集散控制系统的基本功能.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.S 的通电步骤.错误错误!未定义书签。未定义书签。-第 3 章 控制方.错误错误!未定义书签。未定义书签。3。油罐监控系统的总体设计错误错误!未定义书签。未定义书签。3.1。1 X-300X 控制系统结构.错误错误!未定义书签。未定义书签。3。1。JX00X 控制系统网络结构及硬件.错误错误!未定义书签。未定义书签。3。2 控制流程与控制方案.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.测量方案与硬件选择.错误错误!未定义书签。未定义书签。.3。液位的测量.1333.温度测量错误错误!未定义书签。未定义书签。33.3 压力测量.错误错误!未定义书签。未定义书签。流量测量错误错误!未定义书签。未定义书签。3.3。5 喷淋器选择.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.。6阀门的选择错误错误!未定义书签。未定义书签。3.3。7 工业视频监视系统错误错误!未定义书签。未定义书签。第 4 章系统组态错误错误!未定义书签。未定义书签。4。组态软件的介绍错误错误!未定义书签。未定义书签。4。2 组态界面的功能.错误错误!未定义书签。未定义书签。4.。1登陆界面.错误错误!未定义书签。未定义书签。2油库监控系统主界面.错误错误!未定义书签。未定义书签。.23 工艺流程界面错误错误!未定义书签。未定义书签。4。2.数据采集界面.错误错误!未定义书签。未定义书签。4。参数设定界面.错误错误!未定义书签。未定义书签。.2.6 趋势图显示界面.错误错误!未定义书签。未定义书签。4。2.7报表生成界面.错误错误!未定义书签。未定义书签。48 系统报警界面.错误错误!未定义书签。未定义书签。-第章 结论.错误错误!未定义书签。未定义书签。参考文献.错误错误!未定义书签。未定义书签。谢辞.错误错误!未定义书签。未定义书签。-第 1 章 绪论1。1 油库监控系统的设计背景及意义1.1.1 油库监控系统的意义油库是储存油料的基地。油品的危险性和燃烧性给油库带来了诸多的不安全因素，使其环境具有相当的危险性1.现代工业生产中安全是最重要的前提，石油库是重大工业危险源,遍布全国各地分布广,数量多，危险性大.一旦发生火灾或者爆炸等事故将会造成重大的人身伤害和财产损失。因此设计安全科学的油库监控系统对油库进行实时监控、报警和控制,及时发现事故隐患避免事故的发生具有重大的意义2。油库生产工艺主要经历了人工监控、常规仪表监控、计算机监控等三种方法。人工监控是由岗位操作人员根据仪表反映的工艺参数变化情况对过程生产进行人工控制，这完全是凭借工作人员的工作经验，其工作效率和权系数都很低.已经不能满足现代的工业控制要求。常规仪表控制是采用各种检测和控制仪表对现场各种工艺参数的采集处理、显示、报警、和调节控制，保证生产过程的高效、安全和平稳运行。这种控制在油库生产中得到了广泛的运用。计算机监控是从上世纪七十年代迅速发展起来的一种功能强大的现代工业过程控制方法。它采用计算机技术与自动化仪表结合，对工业过程中的各种工艺参数进行处理、运算、显示和控制。对于常规仪表控制,它可以提供更为复杂的控制算法，通过对各种相关参素的综合分析，实现管理和优化控制。现代工业控制系统是自动化技术、计算机技术和通信技术等的综合应用。油库监控系统不仅要保证安全而且还要提高生产效率，提高企业效益使企业具有更好的市场竞争力.00年 1月 1日我国按照加入世界组织是的承诺,全面开放成品油批发市场。国外品牌纷纷在国内建油库虎视眈眈国内市场，这对我国成品油企业来说是严峻的挑战。因此设计科学的油库监控系统,服务本国石油石化企业更是意义重大3。2 油库监控系统设计要求大型油库通常分布于远离城市的沼泽、沙漠、盆地和浅海等-区域,对于这一领域的控制管理和安全防护工作存在如下问题:)油库地处偏远，管理难度大。油库通常处于远郊，人烟稀少且地域宽广，而相对的现场值守和维护人员少，通常采用的传统工作方式是工作人员依照排班进行巡逻检查的方式,每个小组通常只有一两个人，至多 3 人。而且可能由于各个要巡查的地点相距较远，加之油库的环境特殊不允许车辆随便进入,需要工作人员日徒步行走，存在工作效率低下、浪费人力的问题，同时容易出现人员违规操作、笔误、作假等隐患。2)油库的工作环境具有高危险性。一般油库分为两类，一种是生产所需的自备油库,作为大型企业,各油田日常消耗大量油料，必须有足够的储备；另一种是下属炼化企业的成品油库,用来储存炼解生产出的成品油料。油料属于挥发性和易燃性气体,所以在生产过程中要注意个方面的安全：工作设备本身的生产运行状况，如库区油罐、阀门是否泄漏，传输管线是否正常等.监管输油、发油过程中的操作,如监管进出的车辆、工作人员是否符合规定等。周界防范报警系统，以防止无关人员的侵入。3)油库安防体系建设亟待改进提高。结合油库现代化管理进程的加快,油库的安防体系建设与安防行业整体科学技术的进步并行发展.迫切需要实现现场数据和设备信息的实时采集和数据分析、指令的远程下达以及对设备的控制等功能。把分布广泛的现场生产数据实现网络化，提高应急反应处理能力和全面保护生产、员工以及周边的安全，为整个油库的安全生产和指挥调度提供准确及时的第一手资料4。对于油库监控系统的设计要求首先选取好测量参数.油库状态主要检测的参数有：液位、流量、温度和压力等参数。液位监测主要为了防止液位过高,当油库液位超过油罐的最大容量时会导致油液淹没罐内的消防管道,液位过低时如果低于出油口会使得油泵无法泵油。压力监测主要为了防止罐内产生过大负压,使得发油过程无法完成。温度监测主要是对油罐内温度进行实时监控，防止因为温度过高导致发生重大安全事故。流量监测是对油库进油,或者出油时的流量进行检测,流量要求大于或者等于油库与铁路、海事局、-长输油管线供油单位等签订的协议要求的最小装卸车、船、灌的流量即保证在允许的时间内收卸完油品。根据检测结果控制阀门的开度78。对于油库监控系统要求一旦发生情况时系统马上报警。并且要求输油、灭火,降温等系统及时响应。当油库调油时要根据仪表测量的显示记录输油量,在液位达到上下限时报警并停止抽油泵工作。对于压力过低或者过高时报警系统要及时报警并且采取相应的调整动作防止意外发生.对于油库的测量参数要进行记录,方便于统计和整理。1。2 油库自动化管理的发展情况目前,我国油库控制和管理自动化水平较低。大多数油库的控制管理系统都采用集中式系统，由一台计算机兼顾发油控制和管理功能，可靠性较低，一旦计算机出现故障，则影响整个油库的发油业务。少量的大型油库采用集散控制系统即 DS 系统来完成发油控制和油库的管理功能.DCS 既不同于分散的仪表控制,又不同于集中式计算机控制系统,而是克服了二者的缺陷而集中了二者的优势。它具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点，已经在工业控制领域得到广泛的应用。DC系统的应用有效地提高了油库发油控制和油库管理的自动化水平。-第 2 章DC控制系统的工艺情况.1 集散控制系统的发展历史DCS 是分布式控制系统的英文缩写（Distrited Control Sysem)，在国内自控行业又称之为集散控制系统。集散控制系统的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理、和分散控制的控制技术。他是计算机技术、通信技术、控制技术和T 显示技术相互渗透发展的产物。采用危险分散、控制分散，但是集中操作和管理的基本设计思想，以分层、分级和合作自治的结构形式,适应现代工业的生产管理和要求。DS 控制系统既不同于分散的仪表控制系统,又不同于集中式的计算机控制系统,它吸收了两者的优点，具有显著的优越性和强大的生命力。它的发展大体分为三个阶段.第一阶段:1975180 年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散控制,有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控制，具有自诊断功能,在硬件制造和软件设计中应用可靠的技术；在信号处理时,采用抗干扰措施，这使集散控制系统在过程控制中确立了地位。2)采用带 CR显示器的操作站,操作站与过程控制单元分离,实现集中监视、集中操作、系统信息综合管理与现场控制相分离，这就是集散控制系统的由来，是集散控制系统的重要标志.)采用较先进的冗余通信系统，用同轴电缆作传输煤质,将过程控制单元的信息送到操作站和上位计算机,从而实现了分散控制和集中管理。第二阶段：180-1985,在这个时期集散控制系统的技术特点表现为:1）随着产品竞争的激烈使得微处理器的位数提高,CRT 显示器的分辨率提高.操作站及过程控制单元采用16 进制的微处理器，使得系统性能增强。高分辨率的CR显示器具有更强的图画显示、报表生成和管理能力.2）强化的模块化系统,为满足控制系统规模的多样化,通过软-件扩展和组织，形成不同的系统。3)强化了系统信息管理，加强了通信功能。实现了无主站的 N：N 通信.第三阶段，1985 年以后，集散系统进入第三代，其技术特点表现为:）DC的主要改变是采用开放系统网络。符合国际标准组织（S）的开放系统互连(I）的参考模型。2）操作站采用位微处理器，信息处理量迅速扩大，处理加工信息的质量得到提高；采用触摸式屏幕;运用窗口技术及智能显示技术;操作完全图形化,还设有各种越级窗口，便于操作和指导完全实现 CT 化操作。3）采用实时多用户多任务的操作系统，符合国际通用标准，操作系统可以支持多种语言。组态采用方便的菜单或填空方式实现连续控制，顺序控制和梯形逻辑控制9。.DCS 的体系结构典型的 DC网络系统可分为现场级、控制级、监控级和管理级。对应着这四个层次结构分别由四个不同的计算机网络：现场网络、控制网络、监控网络和管理网络把相应的设备连接在一起。2.2。现场级典型的现场级设备是各种传感器、变送器和执行器。这些设备一般位于生产过程设备的附近。他们将生产过程中的各种物理量转换为电信号和符合现场总线协议的数字信号，送往控制站或数据采集站；或者将控制站输出地控制信号转换成机械位移，带动调节机构,实现对生产过程的控制。2。2。控制级监控级主要由过程控制站和数据采集站构成.过程控制站接收由现场设备,如传感器、变送器传来的信号，按照一定得控制策略计算出所需的控制量，并送回到现场的执行器中去。过程控制站可以同时完成连续控制、顺序控制或逻辑控制功能，也可以仅完成其中的一种控制功能.-数据采集站也接受由现场设备送来的信号，并且进行一些必要的转换和处理之后送到集散控制系统中的其他部分,主要是监控主设备。数据采集站接收大量的过程信息，并通过监控级设备传递给运行人员。数据采集站不直接完成控制功能，这是它与过程控制站的主要区别。.2.监控级监控级的主要设备有运行员操作站，工程师工作站和计算站。其中运行员操作站安装在中央控制室，工程师工作站和计算站一般安装在电子设备室。运行员操作站是运行员与集散控制系统相互交换信息的人机接口设备。运行员通过运行员操作站来监视和控制整个生产过程.运行员操作站可以观察生产过程的运行情况，读出每个过程变量的数值和状态，判断每个控制回路是否工作正常,并且可以随时进行手动/自动控制方式的切换，修改给定值,调整控制量，操作现场设备,以实现对生产过程的干预,还有打印各种报表,复制屏幕上的画面和曲线等。工程师站是为了控制工程师对集散控制系统机型配置、组态、调试、维护所设置的工作站。工程师站还对各种设计文件进行归类和管理,形成各种设计文件，例如各种图样、表格等。计算站的主要任务是实现对生产过程的监督控制。由于计算站的主要功能是完成复杂的数据处理和运算功能，因此对它的要求主要是对运算能力和运算速度的要求.2。2。管理级管理级是属厂级的，也可以分成实时监控和日常管理两部分。实时监控是全场各组织和公用辅助工艺系统的运行管理层，承担全场性能监视、运行优化、全场负荷分配和日常运行管理等任务。日常管理承担全厂的管理决策、计划管理、行政管理等任务,主要是为了厂长和各管理部门服务。这种系统的层次结构，对于某个局部的不可靠，从而使对整个系统构成损害的概率降的很低，加之各种软硬件技术的不断走向成熟,极大地提高了整个系统的可靠性.因而,DS成为了当今工业自动控制系统的主流。由于 DC的特殊功能,所以它的软件系统不同于我们常说的软件，它有自己的特点，DCS 软件的构成框图和工作原理,从中我们可以-发现，它充分体现了 DCS 的分层网络结构,对于我们来说大量工作集中在工程师站上，而操作员站、服务器站和现场控制站一般都用其专用软件来实现，我们只要学会使用就行了.。3集散控制系统的基本功能1）实时性：通过控制站，创建系统的O/I服务，完成对现场控制点的数据采集，对生产系统的整体运行状况在操作员站上通过流程画面、单回路控制画面、数据、声音的变化体现出来。2）参数调整：在操作员站上,操作员根据生产需要对运行参数做出及时、准确的调整，如压力、温度、流量、液位参数的调整。)报警功能：通过创建报警服务，对模拟量、开关量、硬件设备和系统运行状态进行报警监视，提供报警发生时问、报警点、报警说明等报警信息的列表显示。如当空压机、搅拌电动机出现故障时，屏幕画面会由绿色变成红色，并伴随灯光闪烁、声音提示的方式进行报警,从而提醒操作员及时处理，保证设备运行安全。4）监督功能：通过对历史参数的浏览、查阅操作记录及报警信息的处理和分析，监督操作人员是否按时完成职责操作及有无误操作。当发生故障时,可利用实时和历史的数据，对故障进行及时分析,明确故障发生的原因,以避免故障再次发生，减少损失10。24 DC的通电步骤安装完毕后，即可通电.通电前,请检查市电是否正常，PS 工作是否正常,各电源接线是否准确。检查完毕，先对T、打印机等设备上电自检。随后,对装有站组件的机柜上电。接着，再开启其他工作站和端子柜等。经过一段时间的自检和启动,所有组件均显示绿灯,所有RT上均显示画面，系统即投入正常工作.-第 3 章 控制方案油罐简介:下图是立式浮顶式计量罐结构图。浮顶储罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐壁所构成。浮顶是由金属或其他材料制成的,浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，当液面降至一定高度时,浮顶由支柱支撑。浮顶外缘与罐壁之间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖,减少介质挥发.计量口是在灌顶部进行取样、检尺和测温的开口；计量板是位于计量口正下方,检尺时承住量油尺锤的水平金属板,也是下计量基准点的定位板；底量是罐底最高点水平面以下的容量；死量是下计量基准点水平面以下的容量。下面介绍针对立式浮顶计量罐的监控系统设计。-第章控制方3.油罐监控系统的总体设计油罐是个大型的多变量被控对象。它要求对油品的种类、液位、温度、压力和流量等进行准确的控制。而这些参数都是复杂的具有时变性等特点的变量,所以用 DCS 系统对其进行监控是最合适的选择。对于DC系统我选择浙大中控生产的 J3X 控制系统。31。1 JX00控制系统结构厂级，这级属于管理级，采用大型的管理计算机和打印机，根据整个油库的运行状态协调油库的生产活动，使得油库处于最佳的生产状态。监控级，这一级设有工程师工作站,监控计算机站，数据备份打印机。这一级的计算机根据厂级计算机的命令对油库的各个控制单元和监控单元进行实时协调控制和实时监控，保证油库正常有序的进行生产。控制级，这一级设有功能群控级,包括局部控制系统和辅助控制系统，主要是 PLC，智能仪表控制油库的液位、温度、压力和流量，这一级既能独立完成控制功能，又能接收监控级计算机的控制命令,完成要求的控制动作。现场级，这一级是各个被控对象的控制系统。这一级设有测量变送器，执行器和监控摄像机,分别实现对油库的参数测量和控制。3。2 JX00X 控制系统网络结构及硬件该系统采用三层通信网络，信息管理网、过程控制网和控制站内部网络.第一层为信息管理网，采用符合 TCPIP 协议的以太网，连接了有关其他控制现场的网桥以及油库内部的各类管理计算机，用于厂级的信息传送和管理可以实-图 3。2 JX300X 控制系统结构图现远程数据实时的查看,管理.第二层是过程控制网，本设计中采用了双高速冗余工业以太网cnet作为过程控制网路，连接操作站。工程师站和控制站等，传输各种实时信息.本设计中使用集线器来建立过程控制网.第三层是控制站内部网络,本设计中采用主控制卡指挥式令牌网络,存储转发通信协议，是控制站各卡件间进行信息交换的通道.控制站是系统中直接与现场打交道的/O 单元，完成整个工业过程的实时监控功能。通过在工程师站进行软件设置和硬件的不同配置可构成不同功能的控制结构。控制站的主要结构是,机柜、机笼、供电单元和各类卡件组成。它的核心是主控制卡。控制站的结构图如下:-图 3.3 JX30控制站与机笼结构图机笼的结构图如图3：一个机笼最多可以配 1块O 卡件，其地址依次是 0#-15#。各机笼后面有 SS-S2 总线连接,进行相互间通讯。机笼内部采用板极热冗余技术,卡件可根据需要实现 1：1 备份。当任何一个设置为冗余方式的工作发生故障时，备用卡件就会自动切换,整个系统仍按员进程工作，不影响系统的运行。另外系统的主控制卡,数据转发卡、集线器都采用热冗余技术,确保数据正常上传和采集.运用冗余技术卡件可以带点插拔，不会影响整个系统的安全运行111。-3控制流程与控制方案图 34 油罐控制流程图图为油罐的控制流程图,如图所示：液位控制选择开关控制，阀门选择气开阀门。当液位采集量满足:Lmin L Lmax开关输出值为 5；当液位传感器采集量为:L Lmin或者L Lmax时开关输出值为 0v。虚线框内为三通电磁阀当 s 端接收到的信号为 5v 时，=c 既 b 端压力等于 c 端压力阀门受 c 端控制压力控制；当s 端接收到的信号为 0v 时，b=a 既 b 端压力等于 a 端压力，a 端与大气相通所以当阀门受端控制时阀门自动关闭，并且报警.这样就达到了控制液位的目的。温度控制如图所示：根据工艺分析选用气关阀门，控制方案选择单回路控制。当温度:T1控制阀门打开喷淋器开始工作给油罐降温；当气温 T1阀门关闭喷淋器停止工作。-压力控制如流程图所示：因为油品与空气接触会被氧化或者发生爆炸因此用灌顶充氮气的方法使外界空气与油品隔绝，控制方案选择分程控制。根据工艺分析控制阀门选择气关阀门，控制阀门 4 选择气开阀门。阀门 3 接收控制器的信号为 0。02-0。58Ma，阀门 4 接收控制器的输出信号为。62-.1Pa。这样设计保证了油罐内始终保持微量正压。当油罐内压力增大时停止充氮气,而且同时排除适量氮气,当油罐内气压下降时向油罐内充氮气，同时停止阀门排气动作,这样保证油罐内不会产生负压情况.流量控制如图所示:阀门选择气开阀门，控制器根据给定值控制阀门的开度,满足流量大小的要求.3.3 测量方案与硬件选择3。3.1 液位的测量本设计采用静压式测量方法，用双硅压阻式压力传感器以减小油密度随温度变化对液位测量的影响.液位敏感元件采用 IC143型硅压阻式压力传感器，它是利用腐蚀工艺在单晶体硅片上制成硅杯（如图。5）,其中间部分形成硅膜片（即弹性体）,然后用离子注入工艺形成一定形状的力敏应变片（线性变化的范围由制作工艺决定）。硅膜上带有增益电阻，以其阻值来补偿电桥灵敏度的离散性.传感器电路原理如图 3。6 所示。恒流源 Io=15m为电桥供电,输出 Uo满量程 2V，制作工艺得当可使得力敏应变片形变量 与输出电压 Uo成线性关系，即U。A、B 两端可接取样电路或放大电路,把输出信号整定成 420或 05V 的标准信号，即可经安全栅输入智能仪表.温度的变化引起液体密度变化（罐内油密度的变化主要是受温度影响），进而影响测量精度。尽量减少这种影响是在静压力式测量方法中首先要解决的问题.方案设计如图 3。7 所示，投放两个给定距离 Ho的 IC-14型传感器,其中一个在油罐底面，两传感器输出的电压信号经安全栅输入智能仪表作运算处理后显示测量值并与上位机通信。设计思想是由静压力、弹性体形变与电压 Uo一一对应的关系,建立数学模型,通过给定高度求未知高度.由弹性体在其弹性范围内所受拉压力与形变成正比可知：-图3.5 硅杯图.传感器电路图图 3。7 液位控制方案液体静压力形变量,又因 o，故液体静压力Uo。对图4中B两点作分析可知 p1=Tgh=KU1(1）=TH=（2）联立（1)、(2）式得UH H0 ()U U1从式 3 可看到消除了（T 温度下液体密度）对 H 的影响,的测量精度由 U、U1、o来决定，对传感器制作工艺和电路的设计及制作提出了更高的要求。-3.2 温度测量该监控系统的温度数据采集是由变送器完成的,温度变送器采用的是 Pt10热电阻，热电阻的测量原理是导体或者半导体电阻值随温度的变化而变化,把温度的变化转化为电阻的变化。热电阻测温的特点是信号可以远传、灵敏度高、无需参比温度。可以用作基准仪表。3.3 压力测量压力变送器我选择 ZYYL180 压力变送器。Y180 压力变送器是江苏中仪自动化仪表有限公司公司引进国外先进技术和设备生产的新型变送器.关键原材料，元器件和零部件均源自进口高品质扩散硅式压力传感器作为敏感元件，它是利用硅平膜片在微小变形时有良好的弹性特性，当硅片受压后,膜片的变形时扩散电阻的阻值发生变化。采用专用集成模块,经精细的温漂、零点、非线性补偿，实现对液体、气体、蒸汽等介质压力变化的准确测量和变送。整机经过严格组装和测试,该产品具有设计原理先进、品种规格齐全、安装使用简便等特点。3.3。4 流量测量在流体流动的作用下,仪表进出口两端形成压差,一对椭圆齿轮在轴上不停的旋转,其齿轮间的空腔充满液体,随着旋转被排出，测出椭圆齿轮的转数即可知道流经仪表液体的流量。设椭圆齿轮旋转一周排出的体积量,单位时间椭圆齿轮旋转次数为 N，则在该时间内流过的液体体积量为 NQ.如果确定了油品的密度 P 我们还可以用流量计来计算出油品的质量=NQP.流量的测量我选择上海恳诺仪器仪表有限公司的 LC 石油制品流量计.C系列石油制品椭圆齿轮流量计是一种指针显示,字轮累积计数装置及回零装置的轻型容积式流量仪表，广泛应用于各工业领域的液体流量控制,适用于各种类型的液体测量,如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高,使用和维修方便等特点，选用不同的制造材料，可满足石油、化工、医药、食品、冶金、电力、交通等各领域的液体流量计量。-图3。8 流量计技术简介：该系列石油制品椭圆齿轮流量计系直读累积式流体流量计，是由装有一对椭圆齿轮转子的计量室、密封联轴器（小口径流量计采用灵敏度高的磁性联轴器）和计数机构组成。在仪表测量室进出口两端液体压差的作用下,一对椭圆齿轮在轴上不停的转动并排出液体 ,测出椭圆齿轮的转数即可知道流经仪表的液体的总和。产品特点：精确度高，受液体粘度影响较小;表前不需安装直管段；可靠性好,寿命长,量程范围大,压力损失小本质安全型防爆，防爆标志:xiIIT3；测量基本上不受温度，压力变化的影响,且安装方便。合格证书号Y397，与关联设备 LB6连用，用于相应爆炸危险场所。技术参数：允许基本误差：0.5 0。2;被测液体粘度：600ma s；被测液体温度:-0+65；最大工作压力铸铁、不锈钢.6Mpa；铸钢：DN205,2.Ma,DN1,D0,6.M；主要材质：铸铁、铸钢、不锈钢管道连接法兰:7859，J9-59;连接方式：法兰连接N10N10，螺纹连接 DN10D50；安装方式;水平、垂直；口径系列:DN，5，2，40，0,80，100；压力损失：。MP-安装注意事项：安装前应彻底清洗管道，并在流量计前安装过滤器，以防止杂物进入流量计。被测液体含有气体时，应安装空气分离器。应注意必须把流量计的椭圆齿轮轴安成水平位置,即表盘与地平面垂直。调节流量和启动，关闭的阀门应分别安装在流量计的进出口端.流量计壳体上箭头指向应与被安装管道的液体流动方向一致。连续流程的管道,安装流量计的水平管道应装有旁路阀，以便定时清洗、检修。在垂直管道上流量计，应装在旁路管道中以防止杂物落入仪表内；严禁用水测试流量计;启动或停止时，启闭阀门应缓慢，防止突然冲击，并应防止倒流、流量计进行检修时,不得将后盖拆卸,以免重装时产生精度变化而影响以便准确度.3.3。5 喷淋器选择储罐喷淋装置是油罐上装设的一种水冷却降温设施.在夏天气温高的时候,对地面油罐不断均匀地进行喷淋水冷却，水由罐顶经罐壁流下，使冷却水带走油罐所吸收的太阳辐射热,降低油罐气体空间温度，使昼夜油面温度变化幅度减小,大大减少油罐小呼吸损耗。喷淋装置我选择洪湖市蓝天安环节能设备有限公司生产的LTSPL 型的储罐喷淋装置。由于以前储罐喷淋装置都是由施工单位现场制作，缺点很多。如:施工环境差，受天气影响施工时间长，施工设备不全，质量无法保证等因素导致设备成本提高、使用寿命低、施工周期长而影响整体工程进度、增大投资方的投资金额,从而无法满足现实工程需求。而TSP型储罐喷淋装置,全部在工厂内设计制作,具有生产周期短、设备先进、生产环境优等条件，使得其成本无形降低,且质量有保证。SPL 型储罐喷淋装置全部采用法兰连接形式运到现场后，只需按随货图纸组装即可,施工现场基本不需动火,从而缩短安装周期，降低安全隐患,有效保持现场施工环境。LTSPL 型储罐喷淋装置采用新材料、新制作工艺(全部采用 20流体用无缝钢管制造,制造完工后整体热浸镀锌）,因而有效提高产品使用寿命,使用寿命可达 15 年以上。-3.3.阀门的选择本设计中使用的法门全部为气动阀门。这样更有利于控制过程的安全。气动调节阀动作分气开型和气关型两种。气开型（Air to p）是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作,当达到输入气压上限时,阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时,阀门向关闭方向动作,在没有输入空气时，阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型(alto Clos C）.气关型(Airo se）动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小或没有时,阀门向开启方向或全开为止.故有时又称为故障开启型（Fil to Open FO）.气动调节阀的气开或气关,通常是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现。本设计中需要四个气动阀门,一个阀门用于控制喷淋器，一个用于控制油品的输油,还有两个用于控制压力.喷淋器是控制油品温度的装置，他的作用是保证油品的温度不高于规定值.如果油品温度过高很可能出现危险事故。因此当系统发生故障时,必须是油品的温度控制在低温水平。既要求事故发生时要求喷淋器尽量进行降温动作，所以选择气关阀门。对于控制输油管道的阀门我选择气开阀门。当有关控制系统出现问题是要求输油管道停止输油动作，以免造成油品泄漏或者造成事故，因此要求一旦发生问题就关闭输油管道。所以气开阀门适合这一要求,一旦出现问题或者失去控制信号时阀门自动关闭保证油品安全.对于压力控制的两个阀门要满足油罐内微正压的条件,所以氮气入口阀门选择气开阀门，氮气出口阀门选择气关阀门.33。7 工业视频监视系统智能仪表用来检测油罐的参数变化,视频监控器则用以监控油罐周围环境的情况.本设计中每个油罐安装两个视频监视摄像头,由油罐的顶端向下4度角监视.视频拍摄的画面直接显示在操作站的显示器上。两个视频监视器一天24 小时监视油罐以及有关周-围的环境。具体设计如下：摄像机采用彩色,黑白自动转换的摄像机，并配有远距离红外灯使用，保证夜晚也可以正常使用。摄像机我选用海康威视DS-2C23P的低度彩色摄像机昼夜彩色摄像机设计用于恶劣的光照条件以及日夜监视应用,电视线的高水平分辨率，自动“日夜”转换功能使得摄像机可在白天捕获到高质量的彩色图像,并且在夜间也能拍摄到清晰的黑白图像，这使得它们尤其适用于 24 小时监视.海康威视 D2C232摄像机技术指标：（)成像器件：/英寸ony Super HAD CCD（2)日/夜转换功能:自动/手动可选）(背光补偿:ON/FF可选（4）信噪比:50db（）自动光圈镜头：DC 伺服6(）电源：DC12V1%(7）分辨率：72582(8）LAN 接口：0BaseT100BasT(RJ4)（9）产品尺寸：646112。5m(10)产品质量:50g(1）环境温度：10-（12)环境湿度：95(1）单价：80 元云台我选择北京普安科技有限公司生产的ACE80A 防爆云台。PACE88A 的特点是采用进口组件变速箱，可加装双侧红外射灯专门设计的外壳便于拆卸、安装、维修可调水平自动限位，铝合金材料耐高温，耐老化,抗腐蚀，防水，防酸雨 H 型内置自动加热系统,适用于高寒地区配套支架:专利设计的走线方式节省了出线长度，保证了出线安全,使出线不会被破坏、磨损云台选用永久型重载磁同步电机，具有云台停机保护功能，抗强风，装有高性能长寿命。PCE80A 防爆云台技术指标:(1）转动角度:水平 0 度-0 度，垂直+10 度6（2）度旋转速度：水平 10 度se,垂直 5 度/sec(3）负荷:10Kg（无剧列振动）-(4)工作方式：上、下、左、右、自动左右往返控制（5)普通C4V 云台控制器或普通解码器控制辅助控制电源(6）云台本身控制电路需辅助供电外壳（7)铝合金重量尺寸：顶载 8kg，2218143mm 侧载 7g，3801811mm 支持预置位（8)电源电压：DC12V（9)工作温度：-5+40（10）工作湿度：9（11）单价：6400 元显示器我选择宏基的 V193Lb，基本参数如下：(）尺寸:19 英寸(2）屏幕比例 16：10（）接口类型:5 针 DSub 接口(4）亮度：20cd/m2 对比度：800000：1()分辨率：1440*900 6h（6)响应时间：5(7)可视角度：水平角度:160 垂直角度:160（)单价9 元-图 39 摄像机与云台第 4 章系统组态。1 组态软件的介绍当前的流行组态软件很多,由于本系统涉及变量较多,功能要求齐全，所以用工业组态软件来进行设计,其中组态王-6 5 性价比高，开发周期短，通用性强,可靠性高的高等优点，能满足本系统要求,故采之。组态王 6是可以运行于iosoftwndows9/20/PWin7 中文操作平台的人机界面软件。组态王 6.5 对设备的管理通过