課程設(shè)計(jì)--油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　電子工程學(xué)院 自動(dòng)化專業(yè) 自0801班</p><p>　　題 目 《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì) </p><p>　　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）</p><p>　　學(xué) 生

2、 </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p><b>　　二○一二年九月</b></p><p><b>　　《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><

3、;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　?。壕w論</b></p><p>　　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)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都將計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)油田油

4、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(cè)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)

5、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。</p><p><b>　　1.1 油庫</b></p><p><b>　　油庫的簡(jiǎn)介</b></p><p>　　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

6、、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。</p><p>　　在開采原油時(shí)，我國(guó)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50％～80％，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(guó)自動(dòng)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

7、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(zhǎng)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

8、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)。</p><p>　　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)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。</p><p>　　目前，油庫生產(chǎn)工藝過程的控制主要有人工監(jiān)測(cè)控制、常規(guī)儀表自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制等三種方法。</p><p>

9、　　人工監(jiān)測(cè)控制是由崗位操作人員根據(jù)檢測(cè)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。</p><p>　　常規(guī)儀表控制采用各種檢測(cè)和控制儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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。</p><p>　　計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制是

10、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。</p><p>　　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

11、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。</p><p>　　1.2機(jī)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的介紹</p><p>　　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(cè)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)

12、計(jì)、系統(tǒng)設(shè)施、系統(tǒng)測(cè)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。</p><p>　　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)

13、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)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)以在各個(gè)領(lǐng)域都有所發(fā)展。</p><p>　　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(cè)、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(cè)控系統(tǒng)組成

14、原理圖。</p><p>　　圖1-1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.3計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與原則 </p><p><b>　　主要特點(diǎn)</b></p><p>　　（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(cè)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。</p><

15、p>　?。?）可靠性。具有在較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期工作的能力，并具有良好的故障診斷和維護(hù)性。</p><p>　?。?）較強(qiáng)的輸入/輸出能力?？膳c工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)儀表和控制裝置相連接，完成各種測(cè)量控制任務(wù)。</p><p>　?。?）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。<

16、/p><p><b>　　設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　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。</p><p>　　1.4某油田油庫監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1．4.1油庫簡(jiǎn)介</b></p><p>　　所謂油庫是指將開

17、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：</p><p>　　1.4油庫的工藝流程與主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　（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

18、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。</p><p>　?。?）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

19、，然后原油進(jìn)入加熱爐加熱和脫水器脫水。經(jīng)過加熱和脫水后的原油進(jìn)入凈化油罐，等待外輸。</p><p>　?。?）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。</p><p>　　（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

20、，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。</p><p>　　第二章：系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 初步分析</b></p><p>　　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</p><p>　　圖2

21、-1 設(shè)計(jì)的基本步驟</p><p>　　2.2 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)此油庫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(cè)及各個(gè)泵運(yùn)行狀況顯示。其中</p><p>　　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(chǎng)最大、最小值對(duì)應(yīng)的 4～20MA電流信號(hào)，都是模擬量輸入

22、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(cè)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(chǎng)最大、最小值對(duì)應(yīng)的 4～20MA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)。</p><p>　　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/O模塊等。如下

23、圖所示： </p><p>　　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)。可以采用西門子的數(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。</p><p>　　2.3常用系統(tǒng)監(jiān)控儀表</p><p>　　2.

24、3.1板卡的類型與功能</p><p>　　板卡PCI-1721</p><p>　　PCI-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 實(shí)時(shí)波形輸出應(yīng)用的理想選擇。 </p>

25、<p>　　主要功能與技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　·4路增強(qiáng)模擬量輸出卡 </p><p>　　·5MHz最大數(shù)字更新速率</p><p>　　·PCI總線數(shù)據(jù)傳輸</p><p><b>　　·自動(dòng)校準(zhǔn)功能</b></p><p>　　

26、83;每個(gè)模擬量輸出通道帶一個(gè)12位DAC</p><p>　　·帶內(nèi)部/外部觸發(fā)的實(shí)時(shí)波形輸出功能 </p><p><b>　　·同步輸出功能 </b></p><p>　　·靈活的輸入類型和范圍設(shè)定 </p><p>　　板卡PCI-1713 </p><p>

27、　　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)。 </p><p>　　主要功能與技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　·2500VDC隔離保護(hù)</p><p>　　·32路單端或16路差分模擬量輸入，或組合輸入方式 </p>

28、;<p>　　·12位A/D轉(zhuǎn)換分辨率 </p><p>　　·A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達(dá)100KS/S ·給個(gè)輸入端的增益可編程 </p><p>　　·卡上4K采樣FIFO緩沖器 </p><p>　　·支持軟件、內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)或外部觸發(fā) </p><p>　　·板

29、卡PCI-1755 </p><p>　　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。 </p><p>　　主要功能與技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　·總線控制DMA數(shù)據(jù)傳輸，支持satter/gather技術(shù)</p><p>　　·32/16/8位模式I/O處理，帶啟/停觸發(fā)功能

30、， 2個(gè)模式握手I/O中斷處理能力</p><p>　　·板載主動(dòng)終端電阻，高速和遠(yuǎn)程傳輸</p><p>　　·支持模式匹配和狀態(tài)改變檢測(cè)中斷功能 </p><p><b>　　·通用8通道數(shù)字量</b></p><p><b>　　2.3.2常用儀表</b><

31、/p><p>　　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(chǎng)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。</p><p>　　(1) SWP-LCD-M概述&

32、lt;/p><p>　　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(cè)，超限報(bào)警，變送輸出及遠(yuǎn)傳的場(chǎng)合。</p><p>　　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

33、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，測(cè)量值集中顯示等難題。</p><p>　　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(cè)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(jiǎn)潔直觀地給人以“智能”的感受。</p><p>　　SWP-LCD-M多路儀表可接 16 路被測(cè)

34、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。</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　(2) SWP-LCD-M技術(shù)指

35、標(biāo)</p><p>　　輸入信號(hào) 模擬量輸入：電壓 0 —— 5V 1 —— 5V</p><p>　　電流 0 —— 10mA 4 —— 20mA</p><p>　　輸出信號(hào) 模擬量輸出：電流 0 —— 10mA （負(fù)載≤750Ω）</p><p>　　4 —— 20mA （負(fù)載≤500Ω）</p

36、><p>　　電壓 0 —— 5V （負(fù)載≥250KΩ）</p><p>　　1 —— 5V （負(fù)載≥250KΩ）</p><p>　　開關(guān)量輸出：繼電器觸點(diǎn)容量：AC 220V/3A ，</p><p>　　DC 24V/5A（阻性負(fù)載）</p><p>　　SCR 輸出—— 400V/0.5A

37、 </p><p>　　SSR 輸出 —— 6–9V/0.05A</p><p>　　饋 電 輸 出： DC 24V/30m</p><p>　　精 度 0.5%FS±1 字 或 0.2%FS±1 字</p><p>　　采樣周期 1秒/通道</p><

38、p>　　輸入回路 8路或16路</p><p>　　測(cè)量范圍 -1999-------9999 字</p><p>　　顯示方式 背光式大屏幕液晶（LCD）圖形顯示板</p><p>　　顯示內(nèi)容由漢字、西文、數(shù)字、工程單位等組成</p><p>　　通過面板按鍵可完成畫面翻頁，LCD 背光時(shí)間長(zhǎng)短等操作<

39、/p><p>　　控制方式 可選擇帶回差的 ON/OFF 控制</p><p>　　通訊輸出 RS232/485，波特率 1200pbs —— 28.8kpbs (可設(shè)置)</p><p>　　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</p><p>　　保護(hù)方式 設(shè)定參數(shù)永

40、久保存，記錄數(shù)據(jù)斷電保存，內(nèi)置Watchdog電路</p><p>　　功 耗 ≤5W</p><p>　　使用環(huán)境 環(huán)境溫0—50℃ 相對(duì)濕度≤85%RH 避免強(qiáng)腐蝕性氣體</p><p>　　電源電壓 AC 220V+10-15% 50 — 60Hz</p><p>　　AC 90V — 260V（

41、開關(guān)電源） DC 24V±2V（開關(guān)電源）</p><p>　　(3) SWP-LCD-M工作原理</p><p>　　本儀表原理如圖2-3所示，儀表以單片微處理器為基礎(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)。</p><p>　　圖2-3 SWP-LCD-M工作原理&

42、lt;/p><p>　　第三章：硬件系統(tǒng)設(shè)備選型</p><p>　　3.1 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)</p><p>　　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。</p><p>　　表3-1 油庫監(jiān)控系統(tǒng)I/O變量表</p><p>

43、;　　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(chǎng)完全對(duì)應(yīng)，在此僅模擬兩個(gè)：</p><p>　　表2-2 模擬量I/O點(diǎn)參數(shù)表</p><p>　　表2-3 數(shù)字量I/O點(diǎn)參數(shù)表</p><p>　　3.2 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)選型及原則</p><p>　　所謂設(shè)備選型即是從多種可以滿足相同需要的不同型

44、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(gòu)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。</p><p>　　設(shè)備選型應(yīng)遵循的原則如下：</p><p>　　生產(chǎn)上適用―所選購(gòu)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。</p><p>　　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(zhǎng)其

45、技術(shù)壽命。</p><p>　　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。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)中我選擇的儀表是SWP-LCD-M，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(cè)，超限報(bào)警，變送輸出及遠(yuǎn)傳的場(chǎng)合。 </p><p>　　3.3 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)所選設(shè)備的性能</p><p>

46、;　　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</p><p>　　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/

47、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。</p><p><b>　　3.4系統(tǒng)組成</b>

48、</p><p>　　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PROFIBUS—DP通訊接口等。</p><p>　　信號(hào)模塊(SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入／輸出。</p><p>　　通訊處理器(CP)：用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。</p><p>　　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

49、)和閉環(huán)控制。</p><p>　　負(fù)載電源模塊(PS)：用于將SIMATICS7—300連接到120／230V交流電源，或24／48／60／110V直流電源。</p><p>　　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)。S7—300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。</p><p><b

50、>　　：監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　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)。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)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)。</p><p

51、>　　對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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：</p><p>　　4.1 系統(tǒng)監(jiān)控方案設(shè)計(jì)</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺(tái)研華工控主機(jī)，配21寸飛利浦彩顯，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。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)所有模擬輸入

52、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(chǎng)數(shù)據(jù)采集進(jìn)計(jì)算機(jī)。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)泵的運(yùn)行狀態(tài)，再通過研華ADAM-4068模塊輸出現(xiàn)場(chǎng)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</p><p>　　系

53、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）。</p><p>　　圖4-1 SWP-LCD-M工作原理</p><p>　　4.2監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖 </p><p>　　圖4-2 監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖</p><p>　　4.3 油庫監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備清單</

54、p><p>　　油田油庫監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備清單如下表所示：</p><p><b>　　第五章：總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)主要完成某油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。進(jìn)一步使所學(xué)生能夠運(yùn)用以學(xué)過的安全工程設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行油氣設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)；進(jìn)一步了 解石油工程安全設(shè)計(jì)的基本原理，了解石油安全工程設(shè)計(jì)的步驟和方法；培養(yǎng)計(jì)算機(jī)繪圖能

55、力。 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(chǎng)總線等的知識(shí)，完成監(jiān)控系統(tǒng)硬件方案、設(shè)備選型、設(shè)備接線等各功能的設(shè)計(jì)。同時(shí)要進(jìn)一步熟悉相 關(guān)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成與方案， 培養(yǎng)學(xué)生初步設(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。在設(shè)計(jì)過程中要熟悉油庫工藝流程，監(jiān)控目標(biāo)及要求，常用的監(jiān)控系統(tǒng)硬件即各類板卡，儀表參數(shù)，了解其工作原理。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>&l

56、t;/p><p>　　[1]．徐竟天，汪躍龍.《石油安全工程》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 西安石油大學(xué)，2006：66-74. </p><p>　　[2]．何小陽．《計(jì)算機(jī)監(jiān)控原理及技術(shù)》．重慶：重慶大學(xué)出版社，2007. </p><p>　　[3]．陳露晨.計(jì)算機(jī)通信接口技術(shù)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社