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储油罐液位测控系统设计


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储油罐液位测控 系统设计

何玉发 , 等

储 油罐液位测控系统 设计
Th sgn o o i r g S sem ft e OiTa k Lq i e e e De i fM nt i y t o n o h l n i

ud L v

俪 玉簋 李 密伟
( 南石 油 大学研 究 生院 , 西 成都 600 ) 150



要 :针 对 反应 罐 , 型储 油罐 液位 实 时动 态 测 量 的需 要 , 讨 了储 油罐 液 位 测 控 系 统 的 设计 方法 , 重 阐 述 了 系统 的 设 计 方 大 探 着

案 , 统功 能 和实 现方 法 .利 用该 系统 可实 现 对储 油罐 进行 连 续液 位 , 度 , 系 温 流量 的监 控 , 高 系统 的管 理水 平 , 障其 安 全运 行 . 提 保 本储 油 罐液 位 测控 系 统 由下位 监测 系 统和 上位 机组 成 , 系统 结 构简 单 , 于实 现 自动 监控 , 便 软件 系统 界 面友 好 , 简便 . 操作 关键 词 :储 油罐 液位 监控 系统设 计
中 图分类 号 :T 2 3 P7 文献标 识码 :A

Ab ta t I c o d n e w t h e u rme t o a t y a : a ue n fl u d lv l o e co sa d lre sz d oltn s h sr c : n a c r a c i te rq i h e ns f e l i d n mk me s rme t q i e e rr a tr n a g i i a k ,te t me o i f e
d sg to flv lme s rn n o rls se of i tn si n e tg td, Th e i tae y a d f c inso y tm swela h e in meh d o e e a u g a d c nt y tm l a k siv siae i o o e d sgn sr tg n un to fs se a l ste

i lme t g Ie s r s r e c ie mp aial .B d pi gt i sse mp e ni l a u e ed s r d e h t l n l a b c y ya o t s y tm,c ni u u ntr go v l e eau ea d f w c nb l n h o t o smo i i f e e ,tmp rtr n o a ef - n on l l u
fl dI n h n g me tsa d r fs se i n a c dt n u es ft peain.Th y tm sc mpo e fsa emo i rn y tm n ie l a d te ma a e n tn a do y tm se h n e oe s r aey o rt o es se i o sd o lv nt igs se a d o h s o u e n smp esrcur ti s tbe fra tmai n trng Alo,tfa ue s rfindy itra e a d e s p r t n- o tc mp tri i l tu t e.i s ui l uo t mo i i . s i e tr s u e —re l ne fc n a y o eai a o c o o K e wo d y r s: Oi tn Lq d lv l Mo i rn S se d sg la k iui e e nti g o y tm e in

0 引 言
我国石油资源丰富 , 采油炼油企业众多 , 储油罐是

M CS S1

储存油品的重要设备, 储油罐液位的精确计量对生产 厂库存管 理及 经济 运行 影响很 大 .但 国 内许 多反 应
罐, 大型储油罐的液位计 量仍采用人 检 尺和分析 化 验的方法, 其他参数的测定也没有实行实时动态测 量 , 这样易引发安全事故 , 法为生产操 作 和管理决 策提 无 供 准确的依据 .采用计 算机 自动 监测技 术 , 实时监 测

至擒 瓶


M CSS 1

图 1 系 统 总体 设 计 方 案
微 型 计 算 机

F g 1 O e ald sg c e fs se i . v r l 州 in s h me o y tm e

储 油罐液位 , 温度等参数 , 以方 便 了解 生产状况 , 可 及
时监视 , 控制容器液位及温度等 , 障安全平稳生产 . 保 本文针对某原油储油罐( 圆柱体 型 , 0I ) 探 讨 3 I , 0 T 设 计该储 油罐 液位 测控 系统 , 以连续 进行 液位 , 可 温
度, 流量的监测 , 保护整个系统处在较 高的安全水平 .

温度传感器采用埋 入式 光纤 光栅温 度传感 器 , 这
种传感器通过 内部敏感元件光纤光栅所反 射的光信号

中心波长移动量来 检测温度 值 , 温精 度及分 辨率不 测

羹一 置 I 一置

受光源波动及传输 线路 弯曲损耗 的影 响 , 可直 接通过 光纤进行信 号远程 传输 ( 超过 4 m) 监 测现 场无需 Ok ,
供 电 . 2 12 含水率测定 ..

l 系统总体设计方案
储油罐液位测控 系统 由下位监测系统和上位机组
成, 下位监测 系统包 括 温度测 量单 元 , 含水率 测 量单 元, 流量测量单元 , 液位测量单元 , 测量电路 , 单片机 系 统和现场控制装 置 , 上位机系统主要由通信 接 口, 型 微

低 含水原 油的含水率测 量多采用 同轴桶形 电容传
感器, 利用原 油乳化液 的介 电常数 与含水 率有关 的原 理来 实现对原 油含水率 的测量 .选用深圳市建恒1 业 _ 自控系统有限公司 D 10油中水 分计 , C一 0 该油 中水分

计算机和报警装置组成 [ .设计方案如图 1 I ] 所示 .

计采用高灵敏度的 电容式测量原理 .当油样 中的含水
量变化时 , 其介 电系数也随 即变化 , 电容二极间 电压 使 产生变化 , 由此可得到原油 巾的含水 牢.
2 13 流量测定 ..

2 系统 硬件 设计
2 1 各传感元件的选型 .
2 11 温度测定 . .
66

选用弯管 n 型流量传感器 .流体流经 弯管时 , 由
P RoCES S AUToMATI oN NS I TRUM ENTAT1 0N i2 No 1 v mb r 2 O Vo. 7 . 1 No e e O 6

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储 油 罐 液 位测 控 系统 设 计

何玉发 . 等

于流体 的惯性作用 , 弯管壁 面的压 强大 于内弯管 壁 外 面压强 , 压强差 的大小 , 与流体经弯管的平 均流速成 函

的 M Cm S o m控件 可 以为应 用程 序提 供完 整 的 串行 口 通信功能 , 使其能通过 串行 口发送 , 接收数据 .

数关 系, 测 此差压的大小 , 即可确 定流体 流经弯管 的
流量. 2 14 液位测定 ..
l 系 上电自 统 检
t

l

液位测量采用伺 服 式浮子 液位计 , 伺服式 液位计 基于浮 力平衡 的原理 , 由微伺服 电动机 驱动体 积较小
的浮子 , 能精确地测 出液位等参数.其工作原理是 : 绕 在鼓轮 上的测 长钢丝 绳的前端 系有小 型 平衡 浮子 , 这 个平衡浮子受 到浮力 F的 同时还 受 到测长钢 丝 绳一 定的张 力 , 两者之和 与浮子重量 平衡时浮 子停止

l l 初始化 程序 l 姗 通信 子
l l 串 信 行通
t

l l

读 据 取数


l

数 理 据处
,

H 各 测试参 限 修改 数极 值的
.

I 显 实测 结 I 示 时 控 果
.

上 .

在液面上 .当液面高度变化时 , 浮力 变化 , 测长钢丝绳 的张力也发生变化 , 量张力 的测 力传 感器 的测量值 测
偏离平衡基准值 , 这偏差 值控制平 衡步进 电机 向减小 偏差方 向旋转.电机 通过机械传动 机构使钢丝绳鼓轮 旋转 , 带动浮子追踪液面变化 , 并将 这液 面变化转换成 液位数据输 出.
22 单 片 机 系统 的设 计 .

< <
<

液 . :=叫 警 理 肩 相 程 位 :至 报 处 , 动 应 序 :: 并

二匿
液 t :: 报 处 .启 相 程 位H ? := 警 理 动 应 序 = 并


是正! :度 否 :


报 处 ,动 应 序 警 理启 相 程


— , , \



: 率 否 合 壅: 报 处 . 相 程 : 是 符 主 警 理 动 应 序 j : 启
: 流量是否正 : : : : 调整出口阀控制流量

22 1 单 片机 系统设计 .. 本测量系统采用 It 公 司生产 的 MC 5 nl e S一 1系列

< u 量 否 童=纠 调 进 阀 制 量 流 是 正 !: 整 口控 流


83 单 片 机 组 成 现 场 测 量 仪 .8 3 01 0 1内含 18 B的 2 R M, 8 A 4个 位并行 口, 一个全 双工 串行 口, 两个 1 6位 定时/ 计数器 , 片内时钟振 荡器 , 两种优 先级 的五个 中 断源 的中断结构 .单片机系统拟 实现对信号调制 电 路 的输 出脉冲进行 双 向计数 , 计算 下位监 测系统 测= 齄 仪的各项参数 , 与上 位机进行通信 等功能.
22 2 人机对话部件 ,. 人机对话 部件采 用键 盘 , 实现 向 单片机 输入数 它

J

显 结 示 果

l

C
图 2 系统 事务 流程
F g 2 T e f wc a f y t m rn a t n i . h o h a o se t s ci s l s a o

整个上位机软件 采用模块 化结 构设计 , 软件功 能模块主要有 : 文档 功能模块 , 通信初 始化模 块 , 位 液 监控及处理模块 , 温度监控及处理模块 , 水含监控及 处 理模块 , 流量监控及处理模块 , 帮助文件模块 .

据, 传送命令 等功能. 2 2 3 通信接 L设计 .. l M S1 C 5 内部有一 个功能很 强 的全 双T 串行 口, 该

4 结束 语
本储油罐的液 位测控 系统结 构简单 , 于实现 自 便 动监控 , 软件 系统界 面友好 , 操作简便 .现场应用该 系 统 , 以减轻工人 的劳动强度 , 可 提高储 油罐 系统 的管理 水平 , 保障其安全运行 , 减少 了对环境的污染 .
参考文献
1 胡均安 , 曾光 奇.工 业测 试基 础 [ .武 汉 : 中科 技大 学 . M] 华
19 9 6:9 0—9 . 1

串行 口有 4 工作方 式 , 种 波特率可 用软件设置 , 由片内
定时/ 计数器产生 , 收发 送均 可触发 中断 系统 , 接 使用 方便.此串行 口可用 于数据 通信 , 通信 采用 主从方式 , 单 片机 串行接 口工作 在方式 3 .

系统所用 电线电缆 采用铝 塑管 防护 , 要求 铝塑 管

耐低温 , 耐腐蚀 , 防电磁 干扰 , 在传 感器 与油罐 相接部 分采用全部密封结构 , 以保证 了线 路 的可靠 和油罐 的
安全 .建立一个 中心监控室 , 距离油罐 3 0m.

2 单成祥, 传感器的理 论与设 计基础及其应用[ ] 北京 : M . 同防工 业 出版} , 9 : — . 十1 9 1 5 9 3 丁元杰. 片微 机原理 及应 用 [ .北京 : 单 M] 机械 工业 出版 社 ,
19 9 9:3 —7 . 4 7

3 系统 软件设 计
系 统 事 务 流 程 如 图 2所 示 .上位 机 软件 采 用

4 陈

程 , 自强. 孙 德士古水煤浆气化炉炉温监控系统 的开发 [] J.

Vsa B s .R序语言在Mi oo no sX i l ac 0 u i6 c sf Widw P上开 r t 发.V sa B s 语言 提供 了大量 的可视化控件 , i l ai u c 内含
《 自动化仪表》 2 卷第 1 期 第 7 l 20 06年 l 月 1

自动化仪表 , 0 5, 6(0 4 4 . 20 2 1 ): 4— 6

( 下转第 7 0页)
6 7

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基于 L b I W 的 自动测试系统 中的报表生成研 究 aVE 列号 , 运行 v 即可看到 t tx 的变化 . i e .l s s



坚, 等

D E方式生 成报 表 十分简 便 , D 功能 也 十分 强大 ,

如果程序员对 V A语法有一定 了解 的话 , B 编程 就更加
的灵活 , 表格 也可 以事先 预制 , 当方便 , 相 但还是 存在 程序流程不够直观 , 调试相对 困难 的缺点 .
23 利用 A t e . c vX生成报表 i

仍 以上 面 的例 子 为例 , 据前 面 提 到 的 A t e 根 c vX i

与 E cl xe通信过程 中主要使用 的几个 对象和它 们的访
问层次 , 们 可 以实 现 A t e 我 cvX下报 表 的生成 .Lb i a-
V E 中 A te IW c vX函数在 Al u c os o m nctn i lF nt n 》cm u i i i ao
》 A te cvX下 . i
图4 A te ci X生 成 报 表 v
F g 4 Re o g n rt d b tv X i. p ~ e e ae y Acie

首先要启 动 E cl xe 程序 , 使其可 见.Ecl 并 xe 作为
要 打 开 的 A t e u m tn对 象 , xe. A pi t n c vX A t a o i o i E c1一 pl a o ci

各种场合下 的应用需求 .特别是 利用 D E与 A t e D c vX i

技术 , 我们能够高质量 的生成各种专业 的报表 , 也 同时 能在其他 系 统 中便 捷 地 重 复使 用 Lb IW 源代 码 . aV E 另外 , 通过 A t e 术, aV E 可 以实现对其 他应 c vX技 i Lb IW
用软件属性 的直接调用 , 当然 , 也可 以作为服务器被调 用 .这就使得 Lb l W 的功能 变得 十分 强大 .随着 aV E

表示它 的类名称( l s , c s) 打开后用 一个 布尔值 Tu 设 a re
置对象 属性 为可 见.在 E c1一 pl a o xe. A pi t n属性 节点 ci 下选择 Wokok 选项 , rbo s 调用 Wokok 下的 O e r os b pn方 法打开 C \ s x 文件 , :t t l e .s 接下来还要打 开一个工作表 , 此处操作对象 为 Wo set, r he 最后 就 是 向单 元格 中写 k s

A te c vX技术 日益受到重视 , i 越来越多 的应用 软件 也都 开始 支持 A t e c vX技术 . i 许多 L b IW 单独难 以完 成 aV E
的任务都 能 交 给专 门 的软 件 来处 理 , 像通 过 A t e cvX i

数据 了 , 选定 的是 向第 1 , 2列单元 巾写入 这里 2行 第
数值 8 .8这个值 , 44 当然 , 也可 以由前面板 控件随意调
整.需要注意的是 , 这里调 用节点 和属性 节点下 数据 格式 为 V r n 变量 , a at i 需用 T a atv 转 换 数据 格 O V r n. i i 式. A te cvX生成 报表程序如 图 4所示 .可以看 出, i 用 A te c vX方式 生成 报 表 比 D E方式 要 直 观 , aVE i D L b IW 对 Ate c vX提供的 支持 比 D E更加强 大 , i D 而且 函数功 能也 十分完善 , 所以用A te 编程 比 D E更为方便快 cvX i D 捷 , 试 上 也 更 简 洁 明 了.实 际 上 , cvX 就 是 调 A te i M c sf i oo 为了取 代 D E而推 出 的一 种更 为 先进 的技 r t D
术.

的连接 , M T A 用 A L B对 数据 进 行 复 杂 的科 学 运 算 分
析, 调用 Mi oot o , c sf w r 甚至在 Lb IW 中浏览 网页 , r d aV E

观看多媒体等 , 十分方便 .相信在将来 , 都 软件问的混
合编程必是一个 主要 的发展趋势 , 灵活运用这些技术 , L h Iw 的功能将 扩展到更 大的空间. a VE
参 考 文 献
】 N tnlnt m n o o tn Lb I u au [ . O3 aoa I r et Cr r i . aVE r na M] 20. i sU s p a o W M l 2 杨乐平 , 李海涛 , 赵 勇 , L b IW 高级 程序设计 [ . 等. aVE M] 北京 :

清华大学出版礼 ,0 3 20.

3 裴
4 赵

锋, 英, 汪翠 李资荣. 于 Lb IW 的虚拟仪 器算法解决 方 基 aVE
建, 元, 谢力 陈 强. 于 Lb IW 的虚拟 仪器报表生成技 基 aV E

案 [] 自动化仪表 ,05 2 ( )6 6 . J. 20 . 8 : 6 3— 5

通过对 D E和 A t e D c vX生成报表 的介绍 , i 可以看 到

利用这两种技术 , 我们能够得到完 全 自主定制 的表格 , 弥补了前面几种方法的不足 , 我们甚至可 以直接在 L b a. VE 程序中调用 E cl IW xe 的几乎全部属性操作 , 像统计 , 分类等, 但往往工作量也比较大 , 以笔者建议在 E cl 所 xe
程序中执行 这些操作 .另 外 , 对于一 些不 大规格 的报

术的研究[ ] 仪器仪表标 准化与计量 ,0 4,6 . J. 20 ( )

修 改稿收 到 日期 :0 6—0 20 7一l 】

第一作 者邹 坚 , , 94年生 , 为 第二 炮 兵 工 程 学 院在 读 硕 士研 男 18 现
究生 ; 主要研 究 方向 为检 测技 术及 自动 化装 置.

表, 比较好的做法是预先手动编 制好 报表 , Lb IW 在 aVE
程序中把运行得到 的各种结果 , 数据都暂存入一个数组 中, 在程序最后使 用 Fr op循环结构 , o o L 利用数组的 自 动索 引 v进行写单元格操作 , i 把各项数据分别写入它们 在报表 中预先设定 的对应位置 , 效率相对较高.

( 上接第 6 7页 )
5 张玉艳.光推动差动 电容式油罐液位测量系统 的研究 [ ] 秦皇 D.
岛 : 【大学 . 0 : 6— 7 燕 J 】 201 6 6 .

6 张海藩 软件工程导论 [ ,第 三版 . 京: M1 北 清华 大学 } 版社 , H
19 9 8:21—2 . 2

3 结束语
Lb IW 编程平 台下 生成报表 极为方 便 , aVE 能满 足
7 0

修 稿 到 期:0— —7 改 收 日 2 6 0 0 0 6 .
第一作 者何玉发 , 18 生 , 为 西南石油 大学机 电工程学 院在 读 男,90年 现

博 研究 主 研究 为 士 生. 要 方向 机械系 计 机仿 石 备 性等 统 算 真, 油装 可靠 .

P ROCES S AUTOMA TI ON NS I TRUM ENT ATI ON 12 . 1 Vo . 7 No 1 No e e 0 6 v mb r 2 0

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