專利名稱：一種發(fā)油控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)油控制系統(tǒng)，屬于油庫定量裝車領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)石油公司的計(jì)算機(jī)管理雖已開始多年，但由于各地的發(fā)展水平差異和管理方式的不同，沒有形成統(tǒng)一模式，且都只是作了一些局部功能的計(jì)算機(jī)管理，目前還沒有一家石油公司開發(fā)應(yīng)用了涉及管理和發(fā)油控制于一體的系統(tǒng)。甚至國內(nèi)大多數(shù)的石油庫的發(fā)油控制還停留在手動(dòng)控制的操作。其基本操作流程是先將提油單的重量除以發(fā)油的密度，即得到發(fā)油的體積。然后操作員手動(dòng)打開閥門，根據(jù)安裝在管道上的機(jī)械流量體積表讀數(shù)來手動(dòng)關(guān)閥。這種發(fā)油方式存在了較長(zhǎng)的時(shí)間，也存在很多的弊端。一是要求一個(gè)發(fā)油貨位有一個(gè)發(fā)油員二是發(fā)油密度采用的是上午一個(gè)密度，下午一個(gè)密度，這樣存在較大誤差，尤其是在夏天，溫差較大的情況。三是在油庫管理上難以控制“人情”發(fā)油。造成管理上的混亂。部分石油公司雖然采用了一些控制儀表，如有的石油公司采用一個(gè)貨位一個(gè)控制儀表的獨(dú)立式方式，但操作以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等都不方便。另外，該系統(tǒng)還不具備實(shí)時(shí)溫度采集，及時(shí)調(diào)整發(fā)油密度的功能。綜上所述，成品油(汽、柴油)銷售中主要存在的問題是
(1)付油的精度低，由于溫度的變化對(duì)油品的密度影響很大，所以必須根據(jù)當(dāng)前溫度對(duì)發(fā)油計(jì)量進(jìn)行補(bǔ)償，而現(xiàn)在很多場(chǎng)合依然依靠人工完成這一任務(wù)，精度得不到保證。(2)系統(tǒng)互聯(lián)自動(dòng)化程度不高，有的定量發(fā)油儀僅實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)貨位的發(fā)油自動(dòng)化，而缺乏與上級(jí)計(jì)算機(jī)和其它發(fā)油儀的必要通信，未能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。(3)安全性不高，對(duì)于油位、現(xiàn)場(chǎng)靜電檢測(cè)力度不夠，對(duì)于油路水擊問題不能很好解決。(4)發(fā)油信息記錄不能保證，如系統(tǒng)掉電等意外情況會(huì)喪失數(shù)據(jù)。(5)操作人員任務(wù)繁重，人員開銷大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有發(fā)油控制系統(tǒng)付油精度低、自動(dòng)化程度不高等問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種發(fā)油控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與各個(gè)貨位相對(duì)應(yīng)的下位機(jī)發(fā)油儀、多路通信模塊和上位機(jī)，各臺(tái)下位機(jī)發(fā)油儀通過多路通信模塊與上位機(jī)通信連接，所述的下位機(jī)發(fā)油儀包括注油管路和控制電路，控制電路包括微處理器和與之相連的流量計(jì)、溢油探測(cè)裝置、靜電保護(hù)裝置、油泵和電液閥，其特征在于所述的下位機(jī)發(fā)油儀還包括溫度變送器，該溫度變送器與微處理器的輸入端相連，溫度變速器放置在注油管道中，用于將采集到的溫度信息傳送給微處理器，微處理器應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)密度核算當(dāng)前溫度下的發(fā)油視密度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)質(zhì)量發(fā)油，以達(dá)到對(duì)流量計(jì)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。所述的各臺(tái)下位機(jī)發(fā)油儀中至少一臺(tái)為多路下位機(jī)發(fā)油儀，該多路下位機(jī)發(fā)油儀包括至少兩路注油管道，每路注油管道中都設(shè)置有與其相對(duì)應(yīng)的流量計(jì)、油泵、電液閥和溫度變送器，每路上設(shè)置的流量計(jì)、油泵、電液閥和溫度變送器都與該下位機(jī)發(fā)油儀中的處理器相連，微處理器根據(jù)多路混合的標(biāo)準(zhǔn)比例控制各路發(fā)油量，使發(fā)油過程中各路的己發(fā)油量分別占總己發(fā)油量的百分比與標(biāo)準(zhǔn)比例的誤差小于某一特定值。所述的微處理器中包括流量調(diào)節(jié)模塊，該流量調(diào)節(jié)模塊與電液閥的控制端相連，通過多級(jí)開閥和關(guān)閥使管道中的流量變化緩慢，達(dá)到減小管道中的過沖量的目的。所述的微處理器為ARM9處理器。所述的上位機(jī)包括發(fā)油記錄管理模塊、實(shí)時(shí)發(fā)油數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、歷史查詢模塊、發(fā)油參數(shù)設(shè)置模塊和報(bào)表管理模塊。所述的上位機(jī)和下位機(jī)發(fā)油儀之間通過RS485通信總線連接。所述的上位機(jī)上還連接有打印設(shè)備和報(bào)警設(shè)備。所述的微處理器上還連接有顯示模塊和輸入模塊。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過使用帶溫度變送器的下位機(jī)發(fā)油儀，用標(biāo)準(zhǔn)密度核算當(dāng)前溫度下的發(fā)油視密度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)質(zhì)量發(fā)油，而下位機(jī)發(fā)油儀中的流量調(diào)節(jié)模塊和多路混合比例調(diào)節(jié)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)減小管道中的過沖量和調(diào)節(jié)混合比例功能。本系統(tǒng)可用于單路或者多路定量發(fā)油控制系統(tǒng)，保證固定的實(shí)時(shí)混合比例和較高的精度，還可用于實(shí)時(shí)質(zhì)量發(fā)油，彌補(bǔ)了體積發(fā)油的不足。


圖1是本發(fā)明的一種發(fā)油控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的下位機(jī)發(fā)油儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中流量采集與密度變換代碼示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的油量流速調(diào)節(jié)曲線圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的多路混合比例調(diào)節(jié)流程圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中的上位機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的說明。一種發(fā)油控制系統(tǒng)的實(shí)施例
如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括N臺(tái)下位機(jī)發(fā)油控制儀、多路通信模塊和上位機(jī)控制主機(jī)，N臺(tái)下位機(jī)發(fā)油控制儀通過多路通信模塊與上位機(jī)控制主機(jī)通信連接。如圖2所示，每臺(tái)下位機(jī)發(fā)油控制儀包括ARM9微處理器和與之相連的流量計(jì)、電液閥、油泵、溫度變送器、靜電接地、溢油探頭、鍵盤控制模塊、IXD顯示模塊、Flash存儲(chǔ)模塊、SDRAM模塊、RS458總線接口和時(shí)鐘電路，AT91SAM^6IB ARM9微處理器具有功耗低、處理速度快、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。微處理器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它實(shí)時(shí)地采集和處理發(fā)油流量的數(shù)據(jù)。同時(shí)接收并執(zhí)行管理中心的操作指令。下位機(jī)發(fā)油控制儀以ARM9微處理器為核心。其主要功能包括與發(fā)油主機(jī)的通信；流量信號(hào)的采集、計(jì)算及顯示；溫度檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)溫度實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)油密度，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)控等。流量信號(hào)由前端一次儀表提供，可選用電磁發(fā)訊器來產(chǎn)生。由于流量信號(hào)的頻率較高，信號(hào)驅(qū)動(dòng)電流小，故將電磁發(fā)訊器產(chǎn)生的流量信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器放大和整形處理后輸入到ARM9計(jì)數(shù)器的IO輸入端。溫度變送器電流信號(hào)經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成電壓，把該電壓輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換IO輸入端，分析計(jì)算得出發(fā)油管道中的油溫，在發(fā)每車油過程中由ARM9實(shí)時(shí)地讀取該模數(shù)轉(zhuǎn)換IO輸入端電壓，換算成溫度，并根據(jù)油料的標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)算出計(jì)重密度，并按照實(shí)時(shí)變化的密度進(jìn)行發(fā)油。電液閥則受控于ARM9，根據(jù)發(fā)油數(shù)據(jù)的變化ARM9微處理器進(jìn)行分析決策電液閥的關(guān)斷，進(jìn)而控制管道流速并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地定量關(guān)閥?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)包括靜電接地和溢油探頭兩部分，微處理器實(shí)時(shí)檢測(cè)靜電接地是否良好和溢油探頭的狀態(tài)變化，保證安全無誤地生產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示由微處理器輸出，驅(qū)動(dòng)后送IXD顯示器中文顯示。如圖3所示為本發(fā)明專利質(zhì)量發(fā)油的部分代碼。ARM9內(nèi)部集成了計(jì)數(shù)速度高達(dá)10KHZ的高速計(jì)數(shù)器，可作為加法和減法計(jì)數(shù)器用，它是用來累計(jì)微處理器掃描速率不能控制的高速事件，可以配置多種不同的操作模式。本系統(tǒng)中利用處理器的高速計(jì)數(shù)器對(duì)流量計(jì)的脈沖流量進(jìn)行采集，即
通過流量計(jì)的油品體積(K)=采集到的脈沖數(shù)0°) /流量計(jì)的儀表系數(shù)GO石油質(zhì)量換算采用國家最新計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-1998來得到實(shí)際的發(fā)油量。傳統(tǒng)的換算公式為I=樣叱F2t^Piw-I. 1)，其中P脈沖數(shù)/儀表系數(shù)，^F2tl是體積修正系數(shù)(溫度補(bǔ)償)，為20°C下的標(biāo)準(zhǔn)密度。為了便于計(jì)算，我們進(jìn)行了改進(jìn)通過20°C下的標(biāo)準(zhǔn)密度々％和采集的當(dāng)前油品溫度t,以及通過計(jì)算機(jī)查詢國家最新計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-1998得到當(dāng)前溫度t下的油品的視密度P t,將采集得到的流量計(jì)的油品體積乘以當(dāng)前溫度下油品的視密度P “即可得到通過流量計(jì)的油品的質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的質(zhì)量發(fā)油。如圖4所示為本發(fā)明專利發(fā)油過程流速調(diào)節(jié)曲線圖。開始發(fā)油時(shí)速度比較低，管道中流速為10L/S左右；中間發(fā)油過程速度比較高并保持穩(wěn)定，流速為25L/S左右；結(jié)束發(fā)油時(shí)速度也比較低，管道中流速為5L/S左右保持穩(wěn)定，直至關(guān)閉。整個(gè)過程中速度不能超過安全流速(即油品流動(dòng)的安全線速度)，保證安全生產(chǎn)；結(jié)束時(shí)的較低速度保證了電液閥的準(zhǔn)確關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了定量發(fā)油的較高精度。同時(shí)為了解決油品以較高流速在長(zhǎng)管道中流動(dòng)所產(chǎn)生的較大水擊壓力，系統(tǒng)中的控制閥門采用能實(shí)現(xiàn)多段式開閉功能的電液閥。它是基于壓力平衡的原理，能實(shí)現(xiàn)油氣產(chǎn)品的精確控制和準(zhǔn)確關(guān)斷。發(fā)油時(shí)先開泵，再開電液閥的常開和常閉電磁閥，這時(shí)電液閥由微處理器的輸出模塊控制開(通電)一閉(斷電)一開-閉，將閥門打開一定的開度，經(jīng)過一段時(shí)聞后，再將閥門打開一定的開度，如此多次小開度打開閥門，到最后，管道中的流速將會(huì)平緩得達(dá)到正常最大流速，保護(hù)流量計(jì)。當(dāng)累積到設(shè)定值后，微處理器自動(dòng)首先停電液閥，然后再是泵，兩者的時(shí)間也可在線修改，停電液閥是分別控制電液閥的常開、常閉電磁閥，開(斷電)-閉(通電)_開-閉，將閥門關(guān)閉一定的開度，經(jīng)過一段時(shí)間后，再將閥門關(guān)閉一定的開度，如此多次小開度關(guān)閉閥門，到最后，管道中的流速將會(huì)很小，此時(shí)常閉電磁閥斷電再一次性完全關(guān)閉閥門即可。在多級(jí)關(guān)閥過程中，由于每次關(guān)閥的開度較小，油品的流量變化不會(huì)很大，所以產(chǎn)生的水擊壓力不大，可以確保管道不會(huì)產(chǎn)生很大的水擊現(xiàn)象。另外，在關(guān)閥的最后階段，由于油品的流量已經(jīng)很小，此時(shí)完全關(guān)閥產(chǎn)生的過沖量也會(huì)比一次性完全關(guān)閉閥門所產(chǎn)生的過沖量小。如圖5所示為本發(fā)油控制系統(tǒng)中的多路混合比例調(diào)節(jié)程序流程框圖。為了節(jié)約能源的需要，目前在部分地區(qū)已經(jīng)使用了甲醇汽油和乙醇汽油。這就要求油品裝罐的時(shí)候，同時(shí)具備比例調(diào)和的功能。該系統(tǒng)可以同時(shí)三路不同的油品同時(shí)按照不同的比例發(fā)油，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時(shí)混合。其主要思想是通過各路的實(shí)際比例(發(fā)油過程中實(shí)際三路管線各個(gè)已發(fā)油量分別占總已發(fā)油量的百分比)與標(biāo)準(zhǔn)比例(要求的三路管線各個(gè)發(fā)油量占總發(fā)油量的百分比)進(jìn)行比較，然后根據(jù)不同的情況對(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到發(fā)油過程中各路的比例與標(biāo)準(zhǔn)比例的誤差小于0.3%。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了各路同時(shí)開始發(fā)油，并且結(jié)束的時(shí)候，在1分鐘之內(nèi)三路管線均停止發(fā)油。如圖6所示為本發(fā)明上位機(jī)軟件的功能框圖。主站軟件功能包括發(fā)油記錄管理、實(shí)時(shí)發(fā)有數(shù)據(jù)、歷史查詢、發(fā)油參數(shù)設(shè)置、告警管理和報(bào)表管理，通過通信模塊和RS485總線與下位機(jī)通信連接。上位機(jī)完成提單數(shù)據(jù)輸入，根據(jù)提單信息到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器檢驗(yàn)提單真?zhèn)?，并將有關(guān)發(fā)油數(shù)據(jù)通過RS485總線傳送給發(fā)油控制儀；接收發(fā)油現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤；提供相關(guān)信息查詢和報(bào)表等工作。本系統(tǒng)使用C++編寫，界面友好、操作使用簡(jiǎn)單、管理方便的特點(diǎn)。具有以下的主要功能對(duì)管理庫存、票據(jù)、掛失提單等的有效處理；對(duì)系統(tǒng)參數(shù)、各類數(shù)據(jù)的管理。還可根據(jù)用戶的需要打印各種報(bào)表?？蓜?dòng)態(tài)。實(shí)時(shí)地反映下位機(jī)各貨位的發(fā)油情況，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)權(quán)限管理。本發(fā)明的一種發(fā)油控制系統(tǒng)的前端為用于控制各貨位發(fā)油的控制儀，它是一個(gè)ARM9微處理器應(yīng)用系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)管理，如流體計(jì)量、油溫檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等。同時(shí)受上位機(jī)的控制，接收發(fā)油數(shù)據(jù)等信息，并將有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)油數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控狀態(tài)等返回給上位機(jī)進(jìn)行處理。由于該系統(tǒng)采用一臺(tái)上位機(jī)控制多臺(tái)前端發(fā)油控制儀，同時(shí)為了保證控制的實(shí)時(shí)性，因此必須在上位機(jī)機(jī)與前端各控制儀之間增加一個(gè)多路通信模塊進(jìn)行多路通信管理。上位機(jī)除了對(duì)前端控制儀的控制外，還接入企業(yè)局域網(wǎng)服務(wù)器，進(jìn)行提油單輸入，并將發(fā)油數(shù)據(jù)及時(shí)提交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)油控制系統(tǒng)，包括與各個(gè)貨位相對(duì)應(yīng)的下位機(jī)發(fā)油儀、多路通信模塊和上位機(jī)，各臺(tái)下位機(jī)發(fā)油儀通過多路通信模塊與上位機(jī)通信連接，所述的下位機(jī)發(fā)油儀包括注油管路和控制電路，控制電路包括微處理器和與之相連的流量計(jì)、溢油探測(cè)裝置、靜電保護(hù)裝置、油泵和電液閥，其特征在于所述的下位機(jī)發(fā)油儀還包括溫度變送器，該溫度變送器與微處理器的輸入端相連，溫度變速器放置在注油管道中，用于將采集到的溫度信息傳送給微處理器，微處理器應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)密度核算當(dāng)前溫度下的發(fā)油視密度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)質(zhì)量發(fā)油，以達(dá)到對(duì)流量計(jì)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)油控制系統(tǒng)，其特征在于所述的各臺(tái)下位機(jī)發(fā)油儀中至少一臺(tái)為多路下位機(jī)發(fā)油儀，該多路下位機(jī)發(fā)油儀包括至少兩路注油管道，每路注油管道中都設(shè)置有與其相對(duì)應(yīng)的流量計(jì)、油泵、電液閥和溫度變送器，每路上設(shè)置的流量計(jì)、油泵、電液閥和溫度變送器都與該下位機(jī)發(fā)油儀中的處理器相連，微處理器根據(jù)多路混合的標(biāo)準(zhǔn)比例控制各路發(fā)油量，使發(fā)油過程中各路的己發(fā)油量分別占總己發(fā)油量的百分比與標(biāo)準(zhǔn)比例的誤差小于某一特定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)油控制系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器中包括流量調(diào)節(jié)模塊，該流量調(diào)節(jié)模塊與電液閥的控制端相連，通過多級(jí)開閥和關(guān)閥使管道中的流量變化緩慢，達(dá)到減小管道中的過沖量的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)油控制系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器為ARM9處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的發(fā)油控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機(jī)包括發(fā)油記錄管理模塊、實(shí)時(shí)發(fā)油數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、歷史查詢模塊、發(fā)油參數(shù)設(shè)置模塊和報(bào)表管理模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)油控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機(jī)和下位機(jī)發(fā)油儀之間通過RS485通信總線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)油控制系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機(jī)上還連接有打印設(shè)備和報(bào)警設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、6或7所述的發(fā)油控制系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器上還連接有顯示模塊和輸入模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)油控制系統(tǒng)，屬于油庫定量裝車領(lǐng)域，該發(fā)油控制系統(tǒng)包括微處理器和與之相連的流量計(jì)、溢油探測(cè)裝置、靜電保護(hù)裝置和電液閥，所述的處理器上還連接有溫度變送器，溫度變速器放置在在泵口的管道中，用于將采集到的溫度信息傳送給微處理器，微處理器應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)密度核算當(dāng)前溫度下的發(fā)油視密度，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。本系統(tǒng)可用于單路或者多路定量發(fā)油控制系統(tǒng)，保證固定的實(shí)時(shí)混合比例和較高的精度，還可用于實(shí)時(shí)質(zhì)量發(fā)油，彌補(bǔ)了體積發(fā)油的不足。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102566549SQ201210013960
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者劉剛, 張慶輝, 徐宏, 王彩虹, 蔡志偉, 金廣鋒 申請(qǐng)人:河南工業(yè)大學(xué)