针对SCADA技术在体积管检定系统中的运用

2015-07-12李怀军中国石油天然气股份有限公司管道长春输油气分公司

科学中国人 2015年20期

关键词：运用

李怀军中国石油天然气股份有限公司管道长春输油气分公司

李怀军
中国石油天然气股份有限公司管道长春输油气分公司

摘要：SCADA技术在当今社会应用广泛，它是基于计算机进行的自动化监控数据采集系统，被用于石油化工、工厂供电、交通等诸多方面。体积管体积庞大，计量其示值时容易产生误差。运用SCADA技术在体积管检定系统中，有效的解决了这一问题，自动化采集精准的同时更节省了时间。完善这一技术的应用，可促进石油化工业快速稳定发展。

关键词：SCADA技术；体积管检定系统；运用

一、体积管检定系统的组成

1、体积管

工作任务的不同，体积管分为两种；活塞式和球式。活塞式体积管的体积比球式的要小，但其组成部分都大体相同，包括计量部位、位移器、开关等几大部分。工作原理都是当流量流经两个检测开关相近部位时，从开关两端开始计量流量体积，与额定数值相比较，从而确定误差。体积管所在位置的不同导致其检定方法也相差很多，在海面上通常采用与标准表对比，其余检定还常用检测二等标准金属量器。

2、二等标准金属量器

二等标准金属量器是由不锈钢材料铸成，其工作内容是测量液体体积，是检定系统的重要组成部分之一。它有确定的容量体积，由容量器、动力设备、循环泵等辅机组成。工作过程中其各个附件运行可以将流经液体反复检测，设备上会附有标尺方便读取页面高度。

3.检测仪表与计算机设备

这些大部件安装运行后是通过计算机进行操控的。检测仪表由传感器，显示屏，控制中枢组成，在仪表的内置控制板内，插入编定好程序的单片机，实施远程计算机操控。需要在计算机内编定一套PLC控制程序，在操控台上设置好各开关闭合断开控制的相应设备，通过控制软件检测体积管检定的数据，设置预警程序。PLC程序由系统和硬件两部分组成，广泛应用于工厂供电，精准的同时可以根据实际需求重新拟定程序，实现检测操控。

二、影响体积管检定结果的因素分析

1、检定介质携带气体

被检定液体在流经检定系统时由于自身携带的气体造成金属量器对其体积的测量产生误差，这是干扰鉴定结果的重要因素。在测量时，要确保在基础管道的液体全部流入二等标准金属量器。此过程中有气体的进入不但影响结果，还证明管道的密闭性不好出现泄漏，介质通过缝隙流出管道影响精准度的同时也造成损失。

2、空气进入体积管检定系统的途径

分析空气进入管道的原因是解决问题的关键。通常空气进入有以下几种方式；由于体积管体积庞大，很难做到真空状态，在使用前管内自身会存有空气；液体在快速流动时直接与空气接触会产生气泡，在检测前，介质是暴露在空气中的，携带气体一同进入管内，造成误差；水泵运转时振动较大，安装过程疏忽造成的密闭性不好，工作时强大的吸力形成了水面的空气流动不平稳，会将水与空气一同吸入管内。水在通电的情况下会分解成氢气和氧气，其化学性质不稳定，自身就容易携带空气，用透明玻璃容器称装水时，可以观察到吸附在容器壁的微小气泡，在大量液体检测中这种气泡也很难排除。

三、体积管检定过程原理与要求

1、检定原理

检定体积管是为了了解其容量体积比标定值是否存在误差，通过位移器的移动实现自动检定，不需要手动控制开始结束。当体积管内的液体流经检定部位的时，会推动位移器移动至开始功能触发器端口，电流流经端口后转换器开始工作将液体引入检定容器。水流在此容器中延与之前相反方向流动，推动位移器触碰结束开关，转换器将液体从测量段引出，再改变流量反复重复上诉操作，完成测量，再利用程序系统对数据进行分析确定误差值。

2、检定过程对自动化技术的要求

计算机程序的编写要严密，对现场的数据做到实时监测,精准快速；完成一系列转化切换都要由电脑进行操控，实现自动化对接；在计算机内事先输入对比数值，测量结果自动分析计算，并得出结论；PLC控制系统要求稳定性高，不受磁场、电流变化干扰，对错误指示有预警功能，检定过程中电压平稳；将实施这些功能的计算机连接交换机形成内网，方便每台工作电脑自由查阅参数。

四、系统设计

1、组态软件

实时监控系统采用Citect编程组态软件。这是一种基于Win⁃dows操作系统的工控软件,可以完成数据的采集、显示、现场设备控制、趋势分析、报警管理、报表打印等多种过程控制任务。它采用菜单方式,鼠标操作,运行中可提供相应的帮助,操作员很容易掌握。应用到检定系统的主要开发功能,包括操作员权限控制、监控画面、趋势管理、报警管理、报表管理等。

2、PLC编程软件

PLC编程采用支持艾伦-布拉德利SLC500和Mi-croLogixTM系列的RSLogix500软件包。该软件拥有灵活的梯形图编辑器,可利用校验功能巡检程序错误。其强大的数据库编辑器,可方便地定义符号,或者对梯形图指令进行编址。该软件具备高效的编程工具和客户数据监视器,还可利用DOS下的RockwellSoftware软件包进行文件的转移和升级。

3、自动化系统配置结构

该自动化系统能够成功搭建的关键在于很好地解决了通讯问题。计算机系统中央处理器1747-L551直接为标准化的分散可编程控制器提供高带宽的网络连接,其10Base-T的以太网通道内置接口支持TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)通讯协议,使得数据可以快速吞吐而无备板上的延迟。

五、系统工作过程与功能实现

体积管检定过程中,下位机接收现场仪表检测到的体积管和标准量器的压力、温度模拟量信号以及阀门与换向器的开关量信号,经过处理(每个模拟量信号转换成一个16位的字,16个开关量信号合成一个16位的字)后存储到PLC的寄存器中供上位机读取;同时接收上位机发送的遥控命令并传给现场设备。上位机则负责从下位机读取数据,进行显示或生成报表,或根据操作员的需要发出遥控命令。