分布式定量发油监控系统的设计研究

摘 要 定量发油监控系统主要是应用在石油产品集散的地点―油库，由于石油产品具有易燃易爆的特点，所以控制系统不仅要保证控制的精确度，还要注意危险预警。本文结合目前的定量发油机的具体情况和特点，对发油监控系统进行了设计研究。

【关键词】定量发油 监控 PLC ARM

1 分布式发油控制系统

发油设备可以分为阀门、过滤器、泵以及输油管道这些一次设备，以及流量计、温度计、溢油警报等现场仪器仪表这些二次设备，软件方面分为控制系统系统，以及上位机监控管理管理系统。

2 系统控制层的整体设计

2.1 系统控制层的功能需求

（1）具有两种控制状态，可以根据上位机的发油命令进行工作，也可以不受发油机控制独立运行；

（2）发货方式分为桶装和散装两种；

（3）显示屏为不受环境变化影响的大屏液晶；

（4）操作者可以通过屏幕了解到机器内的各种参数，提高发油的透明度；

（5）可以自行进行故障诊断，在排除故障以后可以继续原工作，具有断电自动保护数据以及来电后恢复原工作的功能；

（6）考虑到下位机安装的位置多为半露天环境，为了保证设备安全，在电路设计中需要进行防静电和抗雷击的处理；

（7）不仅要对定量控制仪进行保护，还要保护相关的其他设备，仪表软件要调控现场的各个阀门以及油泵，最大化的控制设备受到的水击和振动，控制过程中启动和关闭要缓慢、全程保持横流，避免发油产生静电危险，保证过程的稳定性；

（8）有溢油保护电路和静电接地电路的设计，当检测到接地电阻超过100Ω或者油车液面超过预定高度的时候均中止发油；

（9）机内有不受开关机影响的独立的硬件时钟和日历，帮助管理本地操作数据。

2.2 系统控制层的方案论证

在发油现场安装的定量控制仪，是为了对发油过程进行控制并且实现各种系统功能，定量控制仪主要负责监控管道中的油量、温度以及流速等，以各个参数为依据来控制油泵和阀门的开与停，所以需要与上位机之间进行通信才能保证发油按照指定的质量和体积进行。在设计定量仪的时候，应该将市场上常见的控制仪的优缺点结合起来综合考虑。目前常用的定量发油系统中的定量仪一般是采用PLC或者微控制器作为核心进行控制。

2.3 系统控制层的功能设计

综上所述，PLC连接的是电液阀、静电开关、流量计以及溢油开关，主要负责以下内容：

（1）对静电开关和溢油开关的信号进行采集，当溢油情况发生或者接地情况异常的时候停止发油，然后给ARM传递溢油和静电开关的信号。

（2）负责对阀门和流量计的信号进行采集，并且将其传动给ARM。

（3）接受ARM的指令从而对阀门开关进行控制。

（4）负责与ARM进行通信并且完成发油流程的逻辑控制。

ARM主要负责的工作内容如下：

（1）通过按键控制发油工作流程。

（2）如果受到静电开关和溢油开关的故障信号，将其在人机界面上显示出来。

（3）对流量及采集的数据信号进行接收并且对发油累积流量进行计算，对比累积流量和已发量，然后给PLC发送开启或者闭合阀门的信号。

（4）负责与PLC、监控层的PC机进行通信。

（5）读取IC卡信息。

3 系统软件设计

3.1 设计定量发油仪整体软件

系统的软件设计基础是实现多任务与多功能，定量仪是实现系统功能的主体，主要负责以下功能：

3.1.1 显示系统的正常运行信息

提取并还原数据星系、显示系统时间以及运行参数都属于争产的运行信息。

3.1.2 处理故障信息

故障信息是指溢油、接地故障或者通信故障。处理故障信息不仅要将故障信息显示出来，还要使用E2PROM的写操作来存储故障。

3.1.3 用户手动按键操作

人机交互离不开按键的帮助，通过操作按键来实现设置系统参数、显示正常信息以及查询故障历史记录的功能。

3.1.4 PLC发送以及数据接收

PLC首先进行开关量、溢油开关信号、静电开关信号灯采集起来，然后将其发送给ARM，ARM将阀门控制信号传送给PLC。

3.1.5 定量发油控制

以功能的实现以及各个功能彼此之间的关系为基础。

3.2 设计主监控程序

产生了作业任务以后先去领取IC卡（提货单），并且将其信息写入数据库进行相应鹤位的寻找，将提货单号人工输入进去或者直接刷IC卡。上位机会对其信息进行匹配，如果匹配成功则进入法有判断，失败的话则不产生发油命令并且发出警报。允许发油的情况下要对溢油开关和静电开关的状态进行判断，如果一切正常就执行发油命令。如果发油过程中有异常情况例如溢油问题或者接地故障等，则停止发油过程并且发出警报，警报解除后方可继续发油。

参考文献

[1]耿永生.基于PLC+SCADA的油库自动控制方案[J].自动化应用，2011，02：5-8.

[2]曹原，蒋永年. 基于PAC的油料灌装自动化系统设计与实现[J].微型机与应用，2011，11：66-69.

[3]郑骊.基于S7-400与PROFIBUS的油库收发油自动控制系统[J].制造业自动化，2009，09：111-113.

[4]李敬东.PLC系统在成品油自动装车系统上的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2013，02：238-239+220.

[5]滕栩，高宁.自动定量装车系统在胜利油库的应用[J].仪器仪表用户，2012，06：41-43.

作者单位

北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 北京市 100176