專利名稱：發油控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發油控制系統，屬于油庫定量裝車領域。
背景技術：
目前，國內石油公司的計算機管理雖已開始多年，但由于各地的發展水平差異和管理方式的不同，沒有形成統一模式，且都只是作了一些局部功能的計算機管理，目前還沒有一家石油公司開發應用了涉及管理和發油控制于一體的系統。甚至國內大多數的石油庫的發油控制還停留在手動控制的操作。其基本操作流程是先將提油單的重量除以發油的密度，即得到發油的體積。然后操作員手動打開閥門，根據安裝在管道上的機械流量體積表讀數來手動關閥。這種發油方式存在了較長的時間，也存在很多的弊端。一是要求一個發 油貨位有一個發油員二是發油密度采用的是上午一個密度，下午一個密度，這樣存在較大誤差，尤其是在夏天，溫差較大的情況。三是在油庫管理上難以控制“人情”發油。造成管理上的混亂。部分石油公司雖然采用了一些控制儀表，如有的石油公司采用一個貨位一個控制儀表的獨立式方式，但操作以及數據統計等都不方便。另外，該系統還不具備實時溫度采集，及時調整發油密度的功能。綜上所述，成品油(汽、柴油)銷售中主要存在的問題是(I)付油的精度低，由于溫度的變化對油品的密度影響很大，所以必須根據當前溫度對發油計量進行補償，而現在很多場合依然依靠人工完成這一任務，精度得不到保證。(2)系統互聯自動化程度不高，有的定量發油儀僅實現現場貨位的發油自動化，而缺乏與上級計算機和其它發油儀的必要通信，未能實現整個系統的自動化控制。(3)安全性不高，對于油位、現場靜電檢測力度不夠，對于油路水擊問題不能很好解決。(4)發油信息記錄不能保證，如系統掉電等意外情況會喪失數據。(5)操作人員任務繁重，人員開銷大。
實用新型內容本實用新型的目的是解決現有發油控制系統付油精度低、自動化程度不高等問題。本實用新型為解決上述技術問題而提供發油控制系統，該系統包括與各個貨位相對應的下位機發油儀、多路通信模塊和上位機，各臺下位機發油儀通過多路通信模塊與上位機通信連接，所述的下位機發油儀包括注油管路和控制電路，控制電路包括微處理器和與之相連的流量計、溢油探測裝置、靜電保護裝置、油泵和電液閥，其特征在于所述的下位機發油儀還包括溫度變送器，該溫度變送器與微處理器的輸入端相連，溫度變送器放置在注油管道中，用于將采集到的溫度信息傳送給微處理器，微處理器應用標準密度核算當前溫度下的發油視密度，實現實時質量發油，以達到對流量計進行溫度補償。所述的各臺下位機發油儀中至少一臺為多路下位機發油儀，該多路下位機發油儀包括至少兩路注油管道，每路注油管道中都設置有與其相對應的流量計、油泵、電液閥和溫度變送器，每路上設置的流量計、油泵、電液閥和溫度變送器都與該下位機發油儀中的處理器相連，微處理器根據多路混合的標準比例控制各路發油量，使發油過程中各路的己發油量分別占總己發油量的百分比與標準比例的誤差小于某一特定值。所述的微處理器中包括流量調節模塊，該流量調節模塊與電液閥的控制端相連，通過多級開閥和關閥使管道中的流量變化緩慢，達到減小管道中的過沖量的目的。所述的微處理器為ARM9處理器。所述的上位機包括發油記錄管理模塊、實時發油數據存儲模塊、歷史查詢模塊、發油參數設置模塊和報表管理模塊。 所述的上位機和下位機發油儀之間通過RS485通信總線連接。所述的上位機上還連接有打印設備和報警設備。所述的微處理器上還連接有顯示模塊和輸入模塊。本實用新型的有益效果是本實用新型通過使用帶溫度變送器的下位機發油儀，用標準密度核算當前溫度下的發油視密度，實現實時質量發油，而下位機發油儀中的流量調節模塊和多路混合比例調節模塊能夠實現減小管道中的過沖量和調節混合比例功能。本系統可用于單路或者多路定量發油控制系統，保證固定的實時混合比例和較高的精度，還可用于實時質量發油，彌補了體積發油的不足。
圖I是本實用新型的發油控制系統的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例中的下位機發油儀的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例中流量采集與密度變換代碼示意圖；圖4是本實用新型實施例中的油量流速調節曲線圖；圖5是本實用新型實施例中的多路混合比例調節流程圖；圖6是本實用新型實施例中的上位機結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步的說明。發油控制系統的實施例如圖I所示，該系統主要包括N臺下位機發油控制儀、多路通信模塊和上位機控制主機，N臺下位機發油控制儀通過多路通信模塊與上位機控制主機通信連接。如圖2所示，每臺下位機發油控制儀包括ARM9微處理器和與之相連的流量計、電液閥、油泵、溫度變送器、靜電接地、溢油探頭、鍵盤控制模塊、IXD顯示模塊、Flash存儲模塊、SDRAM模塊、RS458總線接口和時鐘電路，AT91SAM9261B ARM9微處理器具有功耗低、處理速度快、驅動能力強、集成度高等優點。微處理器是整個系統的核心，它實時地采集和處理發油流量的數據。同時接收并執行管理中心的操作指令。下位機發油控制儀以ARM9微處理器為核心。其主要功能包括與發油主機的通信；流量信號的采集、計算及顯示；溫度檢測，根據檢測溫度實時調整發油密度，現場環境的監控等。流量信號由前端一次儀表提供，可選用電磁發訊器來產生。由于流量信號的頻率較高，信號驅動電流小，故將電磁發訊器產生的流量信號經過運算放大器放大和整形處理后輸入到ARM9計數器的IO輸入端。溫度變送器電流信號經放大后轉換成電壓，把該電壓輸入到模數轉換IO輸入端，分析計算得出發油管道中的油溫，在發每車油過程中由ARM9實時地讀取該模數轉換IO輸入端電壓，換算成溫度，并根據油料的標準密度計算出計重密度，并按照實時變化的密度進行發油。電液閥則受控于ARM9，根據發油數據的變化ARM9微處理器進行分析決策電液閥的關斷，進而控制管道流速并實現準確地定量關閥。現場環境監測包括靜電接地和溢油探頭兩部分，微處理器實時檢測靜電接地是否良好和溢油探頭的狀態變化，保證安全無誤地生產。數據顯示由微處理器輸出，驅動后送IXD顯示器中文顯示。如圖3所示為本實用新型專利質量發油的部分代碼。ARM9內部集成了計數速度高達10KHZ的高速計數器，可作為加法和減法計數器用，它是用來累計微處理器掃描速率不能控制的高速事件，可以配置多種不同的操作模式。本系統中利用處理器的高速計數器對流量計的脈沖流量進行采集，即通過流量計的油品體積(K)=采集到的脈沖數(產)/流量計的儀表系數OO石油質量換算采用國家最新計量標準GB/T1885-1998來得到實際的發油量。傳統的換算公式為#=坪KCF2(i*( p 20-\. I )，其中K=脈沖數/儀表系數，VCF20是體積修正系數(溫度補償)，為20°C下的標準密度。為了便于計算，我們進行了改進通過20°C下的標準密度和采集的當前油品溫度t，以及通過計算機查詢國家最新計量標準GB/T1885-1998得到當前溫度(下的油品的視密度將采集得到的流量計的油品體積乘以當前溫度下油品的視密度即可得到通過流量計的油品的質量，進而實現實時的質量發油。如圖4所示為本實用新型專利發油過程流速調節曲線圖。開始發油時速度比較低，管道中流速為10L/S左右；中間發油過程速度比較高并保持穩定，流速為25L/S左右；結束發油時速度也比較低，管道中流速為5L/S左右保持穩定，直至關閉。整個過程中速度不能超過安全流速(即油品流動的安全線速度)，保證安全生產；結束時的較低速度保證了電液閥的準確關斷，實現了定量發油的較高精度。同時為了解決油品以較高流速在長管道中流動所產生的較大水擊壓力，系統中的控制閥門采用能實現多段式開閉功能的電液閥。它是基于壓力平衡的原理，能實現油氣產品的精確控制和準確關斷。發油時先開泵，再開電液閥的常開和常閉電磁閥，這時電液閥由微處理器的輸出模塊控制開(通電)一閉(斷電)一開-閉，將閥門打開一定的開度，經過一段時聞后，再將閥門打開一定的開度，如此多次小開度打開閥門，到最后，管道中的流速將會平緩得達到正常最大流速，保護流量計。當累積到設定值后，微處理器自動首先停電液閥，然后再是泵，兩者的時間也可在線修改，停電液閥是分別控制電液閥的常開、常閉電磁閥，開(斷電)-閉(通電)_開-閉，將閥門關閉一定的開度，經過一段時間后，再將閥門關閉一定的開度，如此多次小開度關閉閥門，到最后，管道中的流速將會很小，此時常閉電磁閥斷電再一次性完全關閉閥門即可。在多級關閥過程中，由于每次關閥的開度較小，油品的流量變化不會很大，所以產生的水擊壓力不大，可以確保管道不會產生很大的水擊現象。另外，在關閥的最后階段，由于油品的流量已經很小，此時完全關閥產生的過沖量也會比一次性完全關閉閥門所產生的過沖量小。如圖5所示為本發油控制系統中的多路混合比例調節程序流程框圖。為了節約能源的需要，目前在部分地區已經使用了甲醇汽油和乙醇汽油。這就要求油品裝罐的時候，同時具備比例調和的功能。該系統可以同時三路不同的油品同時按照不同的比例發油，實現了在線實時混合。其主要思想是通過各路的實際比例(發油過程中實際三路管線各個已發油量分別占總已發油量的百分比)與標準比例(要求的三路管線各個發油量占總發油量的百分比)進行比較，然后根據不同的情況對速度進行調節，以達到發油過程中各路的比例與標準比例的誤差小于0. 3%。同時，實現了各路同時開始發油，并且結束的時候，在I分鐘之內三路管線均停止發油。如圖6所示為本實用新型上位機軟件的功能框圖。主站軟件功能包括發油記錄管理、實時發有數據、歷史查詢、發油參數設置、告警管理和報表管理，通過通信模塊和RS485總線與下位機通信連接。上位機完成提單數據輸入，根據提單信息到數據庫服務器檢驗提單真偽，并將有關發油數據通過RS485總線傳送給發油控制儀；接收發油現場數據，實現實時數據跟蹤；提供相關信息查詢和報表等工作。本系統使用C++編寫，界面友好、操作使用簡單、管理方便的特點。具有以下的主要功能對管理庫存、票據、掛失提單等的有效處理；對系統參數、各類數據的管理。還可根據用戶的需要打印各種報表。可動態。實時地反映
下位機各貨位的發油情況，可實現多級權限管理。本實用新型的一種發油控制系統的前端為用于控制各貨位發油的控制儀，它是一個ARM9微處理器應用系統，主要負責現場管理，如流體計量、油溫檢測、現場監控等。同時受上位機的控制，接收發油數據等信息，并將有關現場發油數據、現場監控狀態等返回給上位機進行處理。由于該系統采用一臺上位機控制多臺前端發油控制儀，同時為了保證控制的實時性，因此必須在上位機機與前端各控制儀之間增加一個多路通信模塊進行多路通信管理。上位機除了對前端控制儀的控制外，還接入企業局域網服務器，進行提油單輸入，并將發油數據及時提交網絡數據庫服務器。
權利要求1.發油控制系統，包括與各個貨位相對應的下位機發油儀、多路通信模塊和上位機，各臺下位機發油儀通過多路通信模塊與上位機通信連接，所述的下位機發油儀包括注油管路和控制電路，控制電路包括微處理器和與之相連的流量計、溢油探測裝置、靜電保護裝置、油泵和電液閥，其特征在于所述的下位機發油儀還包括溫度變送器，該溫度變送器與微處理器的輸入端相連，溫度變送器放置在注油管道中，用于將采集到的溫度信息傳送給微處理器，微處理器應用標準密度核算當前溫度下的發油視密度，實現實時質量發油，以達到對流量計進行溫度補償。
2.根據權利要求I所述的發油控制系統，其特征在于所述的各臺下位機發油儀中至少一臺為多路下位機發油儀，該多路下位機發油儀包括至少兩路注油管道，每路注油管道中都設置有與其相對應的流量計、油泵、電液閥和溫度變送器，每路上設置的流量計、油泵、電液閥和溫度變送器都與該下位機發油儀中的處理器相連，微處理器根據多路混合的標準比例控制各路發油量，使發油過程中各路的己發油量分別占總己發油量的百分比與標準比例的誤差小于某一特定值。
3.根據權利要求I或2所述的發油控制系統，其特征在于所述的微處理器中包括流 量調節模塊，該流量調節模塊與電液閥的控制端相連，通過多級開閥和關閥使管道中的流量變化緩慢，達到減小管道中的過沖量的目的。
4.根據權利要求3所述的發油控制系統，其特征在于所述的微處理器為ARM9處理器。
5.根據權利要求3所述的發油控制系統，其特征在于所述的上位機包括實時發油數據存儲模塊。
6.根據權利要求5所述的發油控制系統，其特征在于所述的上位機和下位機發油儀之間通過RS485通信總線連接。
7.根據權利要求6所述的發油控制系統，其特征在于所述的上位機上還連接有打印設備和報警設備。
8.根據權利要求6或7所述的發油控制系統，其特征在于所述的微處理器上還連接有顯不模塊和輸入模塊。
專利摘要本實用新型涉及發油控制系統，屬于油庫定量裝車領域，該發油控制系統包括微處理器和與之相連的流量計、溢油探測裝置、靜電保護裝置和電液閥，所述的處理器上還連接有溫度變送器，溫度變速器放置在在泵口的管道中，用于將采集到的溫度信息傳送給微處理器，微處理器應用標準密度核算當前溫度下的發油視密度，對流量計進行溫度補償。本系統可用于單路或者多路定量發油控制系統，保證固定的實時混合比例和較高的精度，還可用于實時質量發油，彌補了體積發油的不足。
文檔編號G05B19/418GK202486589SQ20122002059
公開日2012年10月10日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者劉剛, 張慶輝, 徐宏, 王彩虹, 蔡志偉, 金廣鋒 申請人:河南工業大學