计算机监控系统在原油存储中的应用

杜英敏　刘希贤

【摘 要】微型计算机以其功能强大、运算精度高、运算速度快、存储容量大、性能价格比高等优点，在实时控制、自动测试、工业控制等许多方面得到了广泛的应用。计算机技术的突飞猛进，计算机在监测、控制和管理中也发挥着越来越重要的作用。

自动化技术的研究、应用和推广，对人类的生产、生活等方式将产生深远影响。自动化软件的趋势已发展成为整合IT与工厂自动化的关键。基于组态软件，采用微型计算机作为控制核心，对工业现场进行实时数据采集。通过集成温度传感器将温度值转换为电量输出。将模拟信号的数字化后，输入微型计算机。计算机在接收数据后，利用组态软件对接收的数据进行分析、计算、并显示。

【关键词】工业控制；组态；数据采集；

0前言

企业的生产及管理部门每天都需要掌握罐内存储介质的液位、温度、体积和质量等重要数据，既要保证数据的准确和及时，又要确保储罐的安全，防止意外事故的发生。罐区储罐参数的精确检测、工艺流程的有效管理，对于相关生产装置的安全和平稳运行具有十分重要的意义。

计算机在60年代开始应用于工业控制领域，采用的是集中控制方式，即一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统。在这种控制系统中，计算机不但完成操作处理，还可直接根据给定值、过程变量和过程中其它的测量值，通过PID运算，实现对执行机构的控制，以使被控量达到理想的工作状态。70年代以后，隨着电子技术的飞速发展，大规模集成电路的出现，为集散控制系统的出现奠定了基础。1975年美国Honeywell公司首先推出了以微处理器为基础集散控制（DCS）系统。该系统从综合自动化的角度，按功能分散、协调集中的原则设计，具有高可靠性、高实时性，是用于生产管理、数据采集和各种过程控制的计算机控制系统。

随着科技的不断发展和计算机应用的日益广泛，计算机工业控制也会日益进步。计算机对能源存储和一些参数的控制技术会越来越先进。

2.1存储罐监控系统组成

存储罐监控系统由现场数据采集单元、自动优化及控制单元、数据处理单元三个主要部分组成。系统中控室预留网络接口，通过局域网实现上层管理网络数据共享。

存储罐监控系统组成如图2-1所示。

图2-1成品库计算机监控系统

Fig. 2-1 Computer Supervisory System Configuration Design for The Finished Product

每个存储罐配有控制阀和电磁流量计，温度计、压力计和光纤液位计。根据光纤液位计采集的液位信号来调节进出管道的阀门开度，从而控制流量的大小。根据罐内压力对排空阀进行控制。排空阀的作用是调节罐内压力，压力达到一定值得时候排空阀自动打开，这样就防止了压力过高。温度计可以对罐内温度进行实时监控，如果温度超过了预设的限值就会产生自控报警。监控计量管理系统主要由监测系统、报警系统、数据管理报表等部分组成，可轻松完成对整个罐区的监测、控制、报警和统计等工作。对罐区内液位、温度、流量、体积、压力等参量信号进行采集、监控。实现实时数据，实时曲线，历史数据，历史曲线，报警系统和打印报表等功能。还可以实现数据采集和存储、流程显示及报警报表、安全维护等功能。这样不仅可以得到存储罐各个参数的准确值而且具有较高的安全性。

2.2罐区平衡的原理

罐区平衡是工业物料平衡的重要组成部分，它从物流的角度反映生产装置行状态，为调度安排生产提供储运系统支持，同时能够充分利用有限储罐、满足因提高加工量对库存空间的需求。包括：单罐、罐区、全厂罐区平衡。罐区平衡目标是：确认移动罐量与装置的原料、产品收付量一致；确认半成品罐调合、倒料记录一致；确认产品出厂量和库存量对应；确认产品的交库量和库存量；确认各产品的盈亏量。

2.3现场数据采集

罐区现场的各种实时数据的采集及传送主要由传感器来完成。选择的传感器主要有：光纤液位计、压力传感器、温度传感器、检测流量的电磁流量计等。

（1）测量存储罐液位一般用光纤液位计。光纤液位计是靠测量浮子随液位变化上下移动，带动罐上光码盘转动来工作的。码盘两侧设置两组光路耦合器，当码盘中的齿对着光路耦合器的两只光纤端头时，光路被切断，信号等于零；当码盘中的缺口对着光纤端头时，光路接通，信号幅值达到最大。当码盘转动时，同时把光电转换器送来的光信号调制成两路光脉冲信号，经光缆传输给光电转换器，再将带有液位变化信息的光脉冲信号转变为电脉冲信号，经二次仪表处理后显示罐内液位值，同时输出标准信号给计算机，实现对罐区液位的自动监测。

（2）温度传感器我们用红外温度传感器。红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。

（3）流量的测量可以采用电磁流量计。电磁流量计（简称EMF）是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。EMF不产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，适合于要求低阻力损失的大管径供水管道。流量的精确测量对于准确计算罐内和整个罐区的存储量有重要意义。

3组态工程的建立

对于系统用户来说，一个系统开发人员可能保存有很多个组态王工程，对于这些工程的集中管理以及新开发工程中的工程备份等都是比较繁琐的事情。工程管理器实现了对组态王各种版本工程的集中管理，更使用户在进行工程开发和工程的备份、数据词典的管理上方便了许多。主要作用就是为用户集中管理本机上的所有组态王工程。工程管理器的主要功能包括：新建工程、删除工程，搜索指定路径下的所有组态王工程，修改工程属性，工程的备份、恢复，数据词典的导入导出，切换到组态王开发或运行环境等。工程管理器实现了对组态王各种版本工程的集中管理，更使用户在进行工程开发和工程的备份、数据词典的管理上方便了许多。

利用组态王的工程管理器建立热量损失测定装置的组态工程，组态王提供新建工程向导。利用向导新建工程，使用户操作更简便、简单。

其中应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言可以称为“后台命令语言”，它们的执行不受画面打开与否的限制，只要符合条件就可以执行。另外可以使用运行系统中的菜单“特殊/开始执行后台任务”和“特殊/停止执行后台任务”来控制所有这些命令语言是否执行。那么它们如何才能反映工业现场的状况呢？这就需要通过实时数据库，因为只有数据库中的變量才是与现场状况同步变化的。数据库变量的变化又如何导致画面的动画效果呢？通过“动画连接”——所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。

4结语

基于微型计算机控制的数据采集系统具有高性能、高可靠性、高精度、多功能、操作简单、显示美观的特点。它广泛应用于冶金、钢铁、发电机组、石化、电力、煤炭、化工等领域。过程数据的存储功能对于任何一个工业自动化系统来说都是至关重要的。数据采集就是计算机集成制造系统的基础，是生产加工过程实时数据的来源，是实现数据集成的前沿工程，具有很强的继承性和可扩展性，清晰直观的人机界面，操作方便。通过监控系统，生产人员、调度人员、管理人员能随时监视各实时信息、查询历史数据、历史趋势等。

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