油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 1 緒論 油庫安全現(xiàn)狀 油庫儲(chǔ)存的介質(zhì)（油品）是易燃、易爆、易腐蝕、易產(chǎn)生靜電的化學(xué)危險(xiǎn)物質(zhì)，內(nèi)中蘊(yùn)藏著潛在的危險(xiǎn)隱患和職業(yè)病危害。在這種情況下，任何一個(gè)人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，都有可能造成事故的發(fā)生，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害事故，嚴(yán)重的甚至危害社會(huì)，政治影響惡劣。 油庫危險(xiǎn)性大，不安全因素多，一旦發(fā)生事故，將可能造成人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的大量損失，造成極壞的影響。 2011 年，中石油大連煉油基地從去年七月開始，短短 13 個(gè)月內(nèi)，接連發(fā)生了 4次爆 炸起火事故，震驚了全社會(huì)。 在我國油庫管理中，標(biāo)準(zhǔn)制度不健全以及落實(shí)不到位是制約油庫安全管理的最主要的隱患。目前，各油庫以及中轉(zhuǎn)站的自動(dòng)化程度越來越高，先進(jìn)的測(cè)試儀器以及計(jì)量設(shè)備使用使得人為影響逐步減少。因此，建立和落實(shí)合理的、適合本油庫的規(guī)范作業(yè)流程和安全制度，對(duì)于油庫的安全作業(yè)和效益的最大化有著積極的意義。安全工作的行為準(zhǔn)則是油庫企業(yè)安全的生命線。只有抓住貫徹規(guī)章制度這根主線，油庫安全工作才能落到實(shí)處，才能有力度、有效果。首先，要從學(xué)知識(shí)、強(qiáng)素質(zhì)，學(xué)規(guī)章、守制度抓起，準(zhǔn)確理解各項(xiàng)法規(guī)制度的內(nèi)在含義， 油庫的簡介 凡是用來接收、儲(chǔ)存和發(fā)放 原油 或原油產(chǎn)品的企業(yè)和單位都稱為油庫。同時(shí)，油庫也指用以貯存油料的專用設(shè)備，于平衡消費(fèi)流通領(lǐng)域；企業(yè)部門用于保證生產(chǎn)；國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備。 隨著我國石油工業(yè)的飛速發(fā)展，油庫發(fā)展也很快，除了石油系統(tǒng)、供銷系統(tǒng) 和軍事系統(tǒng)建有一系列專用油庫外，其他企業(yè)，如鐵道、交通、電力、冶金等部門也建有各種類型的油庫，以保證運(yùn)輸和生產(chǎn)的正常運(yùn)行。由于我國自動(dòng)化水平的提高，油庫生產(chǎn)實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)控已經(jīng)迫在眉睫。油庫是油田集輸?shù)闹匾M成部分，油庫是實(shí)現(xiàn)油的安全 2 常規(guī)儀表控制采用各種監(jiān)測(cè)和控制儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場各種工藝參數(shù)的采集處理、顯示、報(bào)警和調(diào)節(jié)控制，保證生產(chǎn)過程的高效、安全和平穩(wěn)進(jìn)行。這種控制方式已在油庫生產(chǎn)中的得到了廣泛的應(yīng)用。 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制是從上世紀(jì)七十年代迅速發(fā)展起來的一種功能強(qiáng)大的現(xiàn)代工業(yè)過程控制方法。它采用計(jì)算機(jī)技術(shù)與 自動(dòng)化儀表相結(jié)合，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種工藝參數(shù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、顯示和控制。相對(duì)與常規(guī)儀表控制，他可以提供更為復(fù)雜的控制算法，通過對(duì)各種相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)管理和優(yōu)化控制。 油庫的監(jiān)控目標(biāo)及要求 本課 程設(shè)計(jì) 研究目的是針對(duì) 油庫發(fā)油，裝油、卸油 等工藝過程的分析，進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的適應(yīng)性進(jìn)行研究，建立一套具有實(shí)際應(yīng)用能力的監(jiān)控系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到以下目的： 總的來說，進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)的目的就是確保設(shè)備的安全運(yùn)行，預(yù)防和消除事故隱患，避免事故發(fā)生。因此，自動(dòng) 化控制與管理信息系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)加 集油站 全面自動(dòng)化監(jiān)控提供了可能。 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 的介紹 計(jì)算機(jī)監(jiān)控就是利用傳感器裝置將被監(jiān)控對(duì)象中的物理參量（如溫度、壓力、流量、液位、速度）轉(zhuǎn)換為電量，并且在計(jì)算機(jī)的顯示裝置中以數(shù)字、圖形或曲線的方式顯示出來，從而時(shí)操作人員能夠直觀而迅速的了解被監(jiān)控對(duì)象的變化過程。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，可以穩(wěn)定和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源和原材料的消耗，降低生產(chǎn)成本。還可以降低勞動(dòng)這的強(qiáng)度，并且提高管理水平，從而帶來極大的社會(huì)效益。正因?yàn)槿绱擞?jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)以在各個(gè)領(lǐng)域都有 所發(fā)展。 計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)時(shí)一門綜合性的技術(shù)，它是計(jì)算機(jī)及技術(shù)（包括軟件技術(shù)，接口技術(shù)，通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，顯示技術(shù)）、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和傳感技術(shù)的綜合應(yīng)用。 任何一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)基本上由六階段組成的。既：可行性研究、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)施、系統(tǒng)測(cè)試和系統(tǒng)運(yùn)行。當(dāng)然，這六個(gè)階段并不是完全按照直線順序進(jìn)行的。在任何一個(gè)階段出現(xiàn)了問題都可以返回到前面的階段進(jìn)行修改。 3 圖 1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及原則 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有 實(shí)時(shí)性。對(duì) 工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與控制，按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)，保證被控系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？煽啃?。具有在較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場長期工作的能力，并具有良好的故障診斷和維護(hù)性。較強(qiáng)的輸入 /輸出能力?？膳c工業(yè)現(xiàn)場的檢測(cè)儀表和控制裝置相連接，完成各種測(cè)量控制任務(wù)。應(yīng)用軟件豐富。目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以 工作平臺(tái)，系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件豐富，可提供良好的人機(jī)界面，特別是組態(tài)軟件更為用戶提供了方便。 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)是進(jìn)入實(shí)質(zhì)性設(shè)計(jì)階段的第一步，也是最重要和最關(guān)鍵一 步，起總體設(shè)計(jì)過程圖如圖 2 4 圖 2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 油田油庫監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 油庫是指將開采的原油集中進(jìn)行管線運(yùn)輸，進(jìn)行油罐的存儲(chǔ)，完成對(duì)來油、輸油及有關(guān)儲(chǔ)油量的計(jì)算、盤存管理。在此過程中，對(duì)含水的原油要進(jìn)行脫水工藝處理，這樣就形成了原油集輸?shù)娜舾蓚€(gè)工藝處理過程。 5 系統(tǒng)的初步分析 根據(jù)此油庫的工藝流程可知系統(tǒng)需要監(jiān)控的液位、溫度、壓力、氣體濃度，以及監(jiān)測(cè)及各個(gè)泵運(yùn)行狀況顯示。其中 ： 液位、溫度、壓力、氣體濃度等信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的變送氣后都會(huì)轉(zhuǎn)換為與現(xiàn)場最大、最小值對(duì)應(yīng)的 4 20是模擬量輸入信號(hào)。 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)數(shù)可以通過列表的形式來列舉。 表 2某油田監(jiān)控系統(tǒng) I/O 變量表 序號(hào) 設(shè)備名稱 總點(diǎn)數(shù) 控制要求 O O 1 3個(gè)流量器 3 流量計(jì)的壓力 3 2 2個(gè)電脫水器 4 電脫水器的液位、溫度 2*2=4 3 4個(gè)緩沖器 8 緩沖器的壓力、溫度 2*4=8 4 2個(gè)計(jì)量器 8 來油 的溫度、壓力 2*2=4 溫度、壓力控制 2*2=4 5 2個(gè)外輸泵 8 泵的前后壓力 2*2=4 控制各個(gè)泵的起、停 2 泵的運(yùn)行狀況顯示 2 6 2個(gè)油庫 8 油庫的液位、壓力、溫度 2*3=6 油庫的液位恒定控制 2 7 站區(qū) 16 氣體濃度監(jiān)測(cè) 16 6 在詳細(xì)統(tǒng)計(jì)完 I/O 點(diǎn)數(shù)后，還要列寫每個(gè)點(diǎn)的參數(shù)表，參數(shù)表中每一個(gè)值都必須與現(xiàn)場完全對(duì)應(yīng)，在此僅模擬兩個(gè)： 表 2模擬量 I/O 點(diǎn)參數(shù)表 I/變量 名稱 變量說明 I/工程單位 信號(hào)類型 量程上限 量程下限 報(bào)警上限 報(bào)警下限 偏差報(bào)警 正常值 1K 油庫液位 AI m 0 0 9 1 1 5 1庫液位控制信號(hào) 100 0 80 30 10 50 表 2數(shù)字量 I/O 點(diǎn)參數(shù)表 I/O 位號(hào) 變量 名稱 變 量 說明 I/O 類型 正常狀態(tài) 信號(hào)類型 信號(hào)上限 信號(hào)下限 邏輯極性 2 輸 泵啟動(dòng) 1 V 24 0 正 2 輸 泵運(yùn) 行 情況 V 24 0 正 7 3 系統(tǒng)監(jiān)控硬件選型與介紹 在油庫工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，腐蝕性氣體多，且需要計(jì)算機(jī) 24 小時(shí)連續(xù)不斷地運(yùn)行，因此對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備較其他行業(yè)要求更高。所以針對(duì)主機(jī)，我們選擇由我國臺(tái)灣省研華公司生產(chǎn)的 工控機(jī)，該機(jī) 適合于對(duì)數(shù)據(jù)的收集，處理有極高專業(yè)要求的行業(yè)，能給各行業(yè)提供高性能、高可靠性的工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái) 。 圖 3研華 要特征 （ 3）電源： 250 （ 4）主板 ;持雙通道 67 高可達(dá) 4 合 持 75 2 066 AN （ 5）端口： 2 4 8 顯示器則選用 帶 19寸 圖 3工業(yè)平板顯示器 主要特征 （ 1） 19寸 280*1024 。 （ 2）輸入信號(hào)自動(dòng)識(shí)別 。 （ 3）最高亮度可達(dá) 250cd/ 板卡的選擇 板卡 713 所有的氣體濃度監(jiān)測(cè)和液位、溫度、壓力信號(hào)為模擬信號(hào)，可采用 線模擬輸入 /輸出板卡。由于 5路 ,故可選用兩塊 圖 3板卡 一款 線的隔離高速模擬量輸入卡，它提供了 32 個(gè)模擬量輸入通道，采樣頻率可達(dá) 100KS/s， 12 位分辨率及 2500支流隔離保護(hù)。 250032 路單端或 16 路差分模擬量輸入，或組合輸入方式， 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換分辨率， A/D 轉(zhuǎn)換器的采樣頻率可達(dá) 100KS/s，每個(gè)輸入通道的增益可編程，卡上 4沖器，支持軟件、內(nèi)部定 時(shí)器出發(fā)或外部觸發(fā)。 板卡 于 號(hào)共有 4 路，故可選用一塊 4 路增強(qiáng)模擬量輸出卡 9 圖 3板卡 一款高性能 線模擬輸出卡，每個(gè)模擬量輸出通道都帶有一個(gè)12 為的雙緩沖 要求連續(xù)高速模擬量輸出或?qū)崟r(shí)波形輸出應(yīng)用的理想選擇。 5大數(shù)字更新速率，自動(dòng)校準(zhǔn)功能， 4 路模擬量輸出帶 1 個(gè)模擬量輸出通道帶一個(gè) 12 位 外 /內(nèi)部出發(fā)的實(shí)時(shí)波形輸出功能，同步輸出功能。 接口選擇 圖 3模塊 用工業(yè) I/O 卡， 322，各有 16光隔 32 路隔離 道， 32路 平 道，高輸出驅(qū)動(dòng)能力，中斷能力， 2 個(gè) 20 針接口用于隔離數(shù)字量I/O 通道， 2 個(gè)接口用于 字量 I/O 通道， 用于隔離輸入和輸出通道的 D 型接 口。 10 4 系統(tǒng)監(jiān)控方案設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺(tái)研華工控主機(jī)配帶 19寸 3幅面彩色噴墨打印機(jī)。 系統(tǒng)采用板卡對(duì)三相分離器和各個(gè)泵的油室、水室液位恒定控制。 現(xiàn)場所有模擬輸入量都是先接入昌輝公司十六路巡檢儀，然后計(jì)算機(jī)通過 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集進(jìn)計(jì)算機(jī)。 現(xiàn)場所有 數(shù)字量都是計(jì)算機(jī)通過研華公司的板卡 通過研華公司板卡 根據(jù)此油庫的工藝流程可知系統(tǒng)需要監(jiān)控各個(gè)泵、分離器加熱爐的液位、溫度、壓力、氣體濃度，以及監(jiān)測(cè)及各個(gè)泵運(yùn)行狀況顯示。其中液位、溫度、壓力、氣體濃度等信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的變送器后都會(huì)轉(zhuǎn)換為與現(xiàn)場最大、最小值對(duì)應(yīng)的 4 20是模擬量輸入信號(hào)。 各個(gè)泵運(yùn)行狀況對(duì)應(yīng)數(shù)字量輸入信號(hào)?？刂品蛛x器上油室、水室的液位恒定可以采用板卡來控制。 各個(gè)泵的運(yùn)行狀況及啟停顯示都是數(shù)字量輸入信號(hào)。可以采用西門子的數(shù)字量輸入模塊。當(dāng)前液位的信號(hào)接入 ，與人工設(shè)置的定值相比較， 通過分析，調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速來控制油室、水室的液位恒定。 根據(jù)集油站的各個(gè)工藝流程，可以看到現(xiàn)場測(cè)量類型主要有壓力、溫度、液位、界位、電量等，所以需要相應(yīng)的測(cè)量儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以及利用控制閥進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 11 19 寸平板顯示器 圖 4監(jiān)控系統(tǒng)方案硬件圖 19寸工業(yè)平 板彩色顯示器 印機(jī) 研華工控機(jī) 12 圖 4監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖 4 結(jié)論 研華工控機(jī) 印機(jī) 華板塊2 路O 研華 華 3 32 路S 研華 32 路2 路泵狀態(tài)顯示和2 路泵啟?？刂?2 路液位制 15 路壓力信號(hào)監(jiān)測(cè)和 4 路液位信號(hào)監(jiān)測(cè)和10 路溫度信號(hào) 16 路氣體濃度監(jiān)測(cè) 2 路溫度信號(hào)和 2路壓力信號(hào) 13 本次課程設(shè)計(jì)主要完成 油庫安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（采用板卡方案） 。使我們能夠進(jìn)一步 用已學(xué)過的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行油庫設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，了解油庫的基本構(gòu)造及其工藝流程，學(xué)會(huì)設(shè)置簡單的監(jiān)控系統(tǒng)。 要求進(jìn)一步熟悉相關(guān)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成與方案，學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè) 計(jì)的步驟和方法，培養(yǎng)初步設(shè)計(jì)小型計(jì)算機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件方案的能力。熟悉聯(lián)合站工藝流程、監(jiān)控目標(biāo)及要求。學(xué)會(huì)使用常用的監(jiān)控系統(tǒng)硬件，了解其工作原理。學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)各類板卡的選型，能用所選硬件搭建符合聯(lián)合站工藝流程和監(jiān)控目標(biāo)的硬件系統(tǒng)。 油庫的安全離不開對(duì)各個(gè) I/O 接口的設(shè)置與監(jiān)控，只有將計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與安全檢測(cè)技術(shù)結(jié)合起來，共同分析問題，才能達(dá)到更好的監(jiān)控系統(tǒng)，從而控制事故的發(fā)生，更加安全的生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)將會(huì)在我們的生活中扮演重要的角色，因此我們應(yīng)該學(xué)習(xí)好計(jì)算機(jī)技術(shù)，掌握各項(xiàng)技能，提高自