陳立博

【摘 要】本文介紹了高精度油罐區(qū)油位網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)在遼河油田中轉(zhuǎn)站的應(yīng)用。詳細(xì)介紹了利用網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)對(duì)油罐區(qū)油位信號(hào)進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)了油位的企業(yè)信息化管理。

【關(guān)鍵詞】YI2000E；Easyview；ActiveX；MOXA NPort6150；西門子S7-300PLC

0.引言

隨著網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展與成熟，一種既安全又可靠的測(cè)控技術(shù)被成功開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于遼河油田中轉(zhuǎn)站。由于該地區(qū)多雷雨，所以會(huì)造成電子儀表等其他檢測(cè)設(shè)施損毀或者無(wú)法正常工作，部分地區(qū)仍然停留在人工檢測(cè)的測(cè)量方式，這種方式不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常的實(shí)時(shí)檢測(cè)，也缺少報(bào)警，一旦發(fā)生事故，現(xiàn)場(chǎng)不能得到及時(shí)控制，將造成巨大損失。此外，油罐區(qū)因分布分散，依靠人工來(lái)測(cè)量會(huì)浪費(fèi)大量人力和物力。高精度的油罐區(qū)油位網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)無(wú)電信號(hào)傳輸，從根本上杜絕了因雷擊造成儀表?yè)p壞的現(xiàn)象發(fā)生；實(shí)現(xiàn)了油罐區(qū)油位參數(shù)的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。

1.系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成

測(cè)量部分由YI2000E型防爆超聲波液位計(jì)、NPort6150、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等組成。YI2000E型防爆超聲波液位計(jì)是該測(cè)量系統(tǒng)的重要組成部分，它由測(cè)量單元、RS485變送器、電纜等組成，其中測(cè)量單元包括內(nèi)置溫度補(bǔ)償，功率自適應(yīng)，可擁有信號(hào)處理技術(shù)等，提高了儀表的測(cè)量精度。

1.2系統(tǒng)軟件構(gòu)成

本測(cè)量系統(tǒng)軟件由高效智能的數(shù)據(jù)處理器和工業(yè)控制器兩部分組成。其中智能數(shù)據(jù)處理器部分即西門子S7-300PLC完成了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采樣收集并將數(shù)據(jù)上傳到工控機(jī)。它采用串口及網(wǎng)絡(luò)通訊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用Easyview進(jìn)行開(kāi)發(fā)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與智能數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)通訊、油罐區(qū)油位現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、油罐存油量自動(dòng)測(cè)量與計(jì)算、數(shù)據(jù)表格自動(dòng)生成、油罐區(qū)油位高位于低位自動(dòng)報(bào)警、報(bào)警時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的自存儲(chǔ)，并且利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了儀表控制室工機(jī)與調(diào)度室用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的工控機(jī)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

1.3原理及實(shí)現(xiàn)

1.3.1信號(hào)采集YI2000E型防爆超聲波液位計(jì)最新的南控聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)油位的檢測(cè)

當(dāng)被測(cè)介質(zhì)油位發(fā)生變化時(shí)，向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離。并將距離值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，進(jìn)行放大整形后以通用的RS485串行通訊方式將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步至上位機(jī)。

1.3.2模擬畫面及數(shù)據(jù)的記錄

操作員可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控油罐區(qū)油位情況，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)定時(shí)監(jiān)控，定時(shí)存儲(chǔ)，進(jìn)一步生成歷史數(shù)據(jù)記錄excel表格以備操作員需要時(shí)，查看某油罐區(qū)油位的歷史曲線與歷史記錄。實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線是通過(guò)調(diào)用EASYVIEW的通用控件中的OCX“實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在操作員現(xiàn)場(chǎng)操作可以調(diào)整時(shí)間跨度及縱坐標(biāo)軸，從而可以直觀地看到對(duì)應(yīng)油罐區(qū)油位實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線。也可對(duì)多個(gè)油罐區(qū)的油位進(jìn)行檢測(cè)并記錄。

1.3.3報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)

如果某一油罐區(qū)油位高度發(fā)生超限報(bào)警時(shí)，處理器會(huì)即生成報(bào)警事件。當(dāng)有報(bào)警事件發(fā)生后，上位機(jī)會(huì)將報(bào)警事件發(fā)生的時(shí)間、上限值、下限值、報(bào)警值寫入相應(yīng)excel表中。操作人員可查詢相關(guān)的報(bào)警記錄并打印。

1.3.4報(bào)警Alarm

在組態(tài)軟件編制過(guò)程中會(huì)用VB等相關(guān)編程控件，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警提示。只這樣如有報(bào)警事件觸發(fā)時(shí)，既有報(bào)警指示燈閃爍又有相應(yīng)的指示語(yǔ)音報(bào)警。

⑤罐容的查詢與監(jiān)控。系統(tǒng)在編制過(guò)程中從根本上解決了存油體積、存油質(zhì)量等參數(shù)需要人工監(jiān)控查詢的問(wèn)題。在編制監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)首先將每個(gè)罐區(qū)油罐的罐容數(shù)值表編制成一數(shù)據(jù)庫(kù)（包括儲(chǔ)油的密度、溫度、標(biāo)準(zhǔn)密度等參數(shù)）。這樣通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的油位信號(hào)就可以得到存油的質(zhì)量。

⑥系統(tǒng)授權(quán)。監(jiān)控系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)用戶進(jìn)行了授權(quán)配置，在軟件運(yùn)行過(guò)程不同的授權(quán)級(jí)別可以預(yù)期對(duì)應(yīng)的應(yīng)用項(xiàng)目。

⑦網(wǎng)絡(luò)功能。監(jiān)控系統(tǒng)由三臺(tái)下位機(jī)，一臺(tái)上位機(jī)組成。下位機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、罐容查詢、罐區(qū)油罐存油計(jì)算、報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)記錄等功能，而且要將各種數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度室內(nèi)的上位機(jī)。上位機(jī)可以訪問(wèn)每一臺(tái)下位機(jī)，調(diào)度人員通過(guò)上位機(jī)可以隨時(shí)查看各站點(diǎn)的相應(yīng)數(shù)據(jù)。在基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠區(qū)連網(wǎng)。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊的能力。一臺(tái)PC機(jī)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以和多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)（即遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行通訊。

該監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都要配置為連網(wǎng)方式，它們要選用同一種通訊協(xié)議（TCP/IP）。每一臺(tái)下位機(jī)既要設(shè)為I/O服務(wù)器也要設(shè)為歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，選擇一臺(tái)計(jì)算機(jī)為登錄服務(wù)器和校時(shí)服務(wù)器。

2.系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1本安型

此系統(tǒng)防爆等級(jí)為IAⅡCT4～T6，完全達(dá)到油安安全要求。用超聲波型號(hào)進(jìn)行測(cè)量、傳輸；具有抗電磁干擾的特點(diǎn)；儀表控制室到油罐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和傳輸，實(shí)現(xiàn)無(wú)電測(cè)量，因此杜絕了引雷、打火，儀表被擊壞的可能，更不會(huì)引起火災(zāi)。

2.2實(shí)用性

可帶油安裝，安裝時(shí)不用火、不用電、不清理油罐。

2.3智能型

自動(dòng)形象地顯示罐內(nèi)存油量；自動(dòng)計(jì)算罐內(nèi)存油的質(zhì)量；自動(dòng)打印各種報(bào)表；油位超標(biāo)時(shí)自動(dòng)報(bào)警等。并可利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)儀表控制室同調(diào)度室間的數(shù)據(jù)通訊。

3.結(jié)束語(yǔ)

目前遼河油田中轉(zhuǎn)站已經(jīng)將該油罐區(qū)油位系統(tǒng)投入到中轉(zhuǎn)站車間運(yùn)行，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，從根本上杜絕了人工測(cè)量隨機(jī)誤差大，無(wú)法實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的弊端。調(diào)度室操作員可以隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，改變了以往依靠?jī)x表室操作員定時(shí)以電話匯報(bào)數(shù)據(jù)的工作方式。該系統(tǒng)的投入使得操作員從以往大量的查表工作中解脫出來(lái)，提高了生產(chǎn)效率。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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[3]SIMATIC使用STEP7編程手冊(cè).AA5E01112992-01，2007，8.