油库安全监控系统硬件项目设计方案

1 油库安全监控系统硬件项目设计方案 1 绪论 油库安全现状 油库储存的介质（油品）是易燃、易爆、易腐蚀、易产生静电的化学危险物质，内中蕴藏着潜在的危险隐患和职业病危害。在这种情况下，任何一个人的不安全行为和物的不安全状态，都有可能造成事故的发生，导致巨大的经济损失和人身伤害事故，严重的甚至危害社会，政治影响恶劣。 油库危险性大，不安全因素多，一旦发生事故，将可能造成人员的伤亡和财产的大量损失，造成极坏的影响。 2011 年，中石油大连炼油基地从去年七月开始，短短 13 个月内，接连发生了 4次爆 炸起火事故，震惊了全社会。 在我国油库管理中，标准制度不健全以及落实不到位是制约油库安全管理的最主要的隐患。目前，各油库以及中转站的自动化程度越来越高，先进的测试仪器以及计量设备使用使得人为影响逐步减少。因此，建立和落实合理的、适合本油库的规范作业流程和安全制度，对于油库的安全作业和效益的最大化有着积极的意义。安全工作的行为准则是油库企业安全的生命线。只有抓住贯彻规章制度这根主线，油库安全工作才能落到实处，才能有力度、有效果。首先，要从学知识、强素质，学规章、守制度抓起，准确理解各项法规制度的内在含义， 油库的简介 凡是用来接收、储存和发放 原油 或原油产品的企业和单位都称为油库。同时，油库也指用以贮存油料的专用设备，于平衡消费流通领域；企业部门用于保证生产；国家战略储备。 随着我国石油工业的飞速发展，油库发展也很快，除了石油系统、供销系统 和军事系统建有一系列专用油库外，其他企业，如铁道、交通、电力、冶金等部门也建有各种类型的油库，以保证运输和生产的正常运行。由于我国自动化水平的提高，油库生产实施自动化监控已经迫在眉睫。油库是油田集输的重要组成部分，油库是实现油的安全 2 常规仪表控制采用各种监测和控制仪表实现对现场各种工艺参数的采集处理、显示、报警和调节控制，保证生产过程的高效、安全和平稳进行。这种控制方式已在油库生产中的得到了广泛的应用。 计算机监测控制是从上世纪七十年代迅速发展起来的一种功能强大的现代工业过程控制方法。它采用计算机技术与 自动化仪表相结合，对工业生产过程中的各种工艺参数进行处理、运算、显示和控制。相对与常规仪表控制，他可以提供更为复杂的控制算法，通过对各种相关参数进行综合分析，实现协调管理和优化控制。 油库的监控目标及要求 本课 程设计 研究目的是针对 油库发油，装油、卸油 等工艺过程的分析，进行监控系统的硬件与软件设计，同时对系统的适应性进行研究，建立一套具有实际应用能力的监控系统。本次设计的计算机监控系统应达到以下目的： 总的来说，进行计算机监测的目的就是确保设备的安全运行，预防和消除事故隐患，避免事故发生。因此，自动 化控制与管理信息系统为实现加 集油站 全面自动化监控提供了可能。 计算机监控系统 的介绍 计算机监控就是利用传感器装置将被监控对象中的物理参量（如温度、压力、流量、液位、速度）转换为电量，并且在计算机的显示装置中以数字、图形或曲线的方式显示出来，从而时操作人员能够直观而迅速的了解被监控对象的变化过程。通过应用计算机监控技术，可以稳定和优化生产工艺，提高产品质量，降低能源和原材料的消耗，降低生产成本。还可以降低劳动这的强度，并且提高管理水平，从而带来极大的社会效益。正因为如此计算机监控技术以在各个领域都有 所发展。 计算机监控技术时一门综合性的技术，它是计算机及技术（包括软件技术，接口技术，通信技术，网络技术，显示技术）、自动控制技术、自动检测技术和传感技术的综合应用。 任何一个计算机监控系统的设计与开发基本上由六阶段组成的。既：可行性研究、初步设计、详细设计、系统设施、系统测试和系统运行。当然，这六个阶段并不是完全按照直线顺序进行的。在任何一个阶段出现了问题都可以返回到前面的阶段进行修改。 3 图 1计算机监控系统结构图 计算机监控系统的特点及原则 计算机监控系统的主要特点有 实时性。对 工业生产过程进行实时在线检测与控制，按优先级进行采集和输出调节，保证被控系统的正常运行。可靠性。具有在较为恶劣的工业现场长期工作的能力，并具有良好的故障诊断和维护性。较强的输入 /输出能力。可与工业现场的检测仪表和控制装置相连接，完成各种测量控制任务。应用软件丰富。目前大多数计算机监控系统以 工作平台，系统软件、应用软件丰富，可提供良好的人机界面，特别是组态软件更为用户提供了方便。 油库安全监控系统总体设计 系统的总体设计是进入实质性设计阶段的第一步，也是最重要和最关键一 步，起总体设计过程图如图 2 4 图 2系统总体设计 油田油库监控系统的硬件设计 油库是指将开采的原油集中进行管线运输，进行油罐的存储，完成对来油、输油及有关储油量的计算、盘存管理。在此过程中，对含水的原油要进行脱水工艺处理，这样就形成了原油集输的若干个工艺处理过程。 5 系统的初步分析 根据此油库的工艺流程可知系统需要监控的液位、温度、压力、气体浓度，以及监测及各个泵运行状况显示。其中 ： 液位、温度、压力、气体浓度等信号经过相应的变送气后都会转换为与现场最大、最小值对应的 4 20是模拟量输入信号。 系统 I/O 点数统计 系统 I/O 点数可以通过列表的形式来列举。 表 2某油田监控系统 I/O 变量表 序号 设备名称 总点数 控制要求 O O 1 3个流量器 3 流量计的压力 3 2 2个电脱水器 4 电脱水器的液位、温度 2*2=4 3 4个缓冲器 8 缓冲器的压力、温度 2*4=8 4 2个计量器 8 来油 的温度、压力 2*2=4 温度、压力控制 2*2=4 5 2个外输泵 8 泵的前后压力 2*2=4 控制各个泵的起、停 2 泵的运行状况显示 2 6 2个油库 8 油库的液位、压力、温度 2*3=6 油库的液位恒定控制 2 7 站区 16 气体浓度监测 16 6 在详细统计完 I/O 点数后，还要列写每个点的参数表，参数表中每一个值都必须与现场完全对应，在此仅模拟两个： 表 2模拟量 I/O 点参数表 I/变量 名称 变量说明 I/工程单位 信号类型 量程上限 量程下限 报警上限 报警下限 偏差报警 正常值 1K 油库液位 AI m 0 0 9 1 1 5 1库液位控制信号 100 0 80 30 10 50 表 2数字量 I/O 点参数表 I/O 位号 变量 名称 变 量 说明 I/O 类型 正常状态 信号类型 信号上限 信号下限 逻辑极性 2 输 泵启动 1 V 24 0 正 2 输 泵运 行 情况 V 24 0 正 7 3 系统监控硬件选型与介绍 在油库工业生产现场，腐蚀性气体多，且需要计算机 24 小时连续不断地运行，因此对生产现场的设备较其他行业要求更高。所以针对主机，我们选择由我国台湾省研华公司生产的 工控机，该机 适合于对数据的收集，处理有极高专业要求的行业，能给各行业提供高性能、高可靠性的工业级计算机平台 。 图 3研华 要特征 （ 3）电源： 250 （ 4）主板 ;持双通道 67 高可达 4 合 持 75 2 066 AN （ 5）端口： 2 4 8 显示器则选用 带 19寸 图 3工业平板显示器 主要特征 （ 1） 19寸 280*1024 。 （ 2）输入信号自动识别 。 （ 3）最高亮度可达 250cd/ 板卡的选择 板卡 713 所有的气体浓度监测和液位、温度、压力信号为模拟信号，可采用 线模拟输入 /输出板卡。由于 5路 ,故可选用两块 图 3板卡 一款 线的隔离高速模拟量输入卡，它提供了 32 个模拟量输入通道，采样频率可达 100KS/s， 12 位分辨率及 2500支流隔离保护。 250032 路单端或 16 路差分模拟量输入，或组合输入方式， 12 位 A/D 转换分辨率， A/D 转换器的采样频率可达 100KS/s，每个输入通道的增益可编程，卡上 4冲器，支持软件、内部定 时器出发或外部触发。 板卡 于 号共有 4 路，故可选用一块 4 路增强模拟量输出卡 9 图 3板卡 一款高性能 线模拟输出卡，每个模拟量输出通道都带有一个12 为的双缓冲 要求连续高速模拟量输出或实时波形输出应用的理想选择。 5大数字更新速率，自动校准功能， 4 路模拟量输出带 1 个模拟量输出通道带一个 12 位 外 /内部出发的实时波形输出功能，同步输出功能。 接口选择 图 3模块 用工业 I/O 卡， 322，各有 16光隔 32 路隔离 道， 32路 平 道，高输出驱动能力，中断能力， 2 个 20 针接口用于隔离数字量I/O 通道， 2 个接口用于 字量 I/O 通道， 用于隔离输入和输出通道的 D 型接 口。 10 4 系统监控方案设计 监控系统设计 监控系统采用一台研华工控主机配带 19寸 3幅面彩色喷墨打印机。 系统采用板卡对三相分离器和各个泵的油室、水室液位恒定控制。 现场所有模拟输入量都是先接入昌辉公司十六路巡检仪，然后计算机通过 现场数据采集进计算机。 现场所有 数字量都是计算机通过研华公司的板卡 通过研华公司板卡 根据此油库的工艺流程可知系统需要监控各个泵、分离器加热炉的液位、温度、压力、气体浓度，以及监测及各个泵运行状况显示。其中液位、温度、压力、气体浓度等信号经过相应的变送器后都会转换为与现场最大、最小值对应的 4 20是模拟量输入信号。 各个泵运行状况对应数字量输入信号。控制分离器上油室、水室的液位恒定可以采用板卡来控制。 各个泵的运行状况及启停显示都是数字量输入信号。可以采用西门子的数字量输入模块。当前液位的信号接入 ，与人工设置的定值相比较， 通过分析，调节泵的转速来控制油室、水室的液位恒定。 根据集油站的各个工艺流程，可以看到现场测量类型主要有压力、温度、液位、界位、电量等，所以需要相应的测量仪表进行数据采集，以及利用控制阀进行远程控制。 11 19 寸平板显示器 图 4监控系统方案硬件图 19寸工业平 板彩色显示器 印机 研华工控机 12 图 4监控系统输入输出原理图 4 结论 研华工控机 印机 华板块2 路O 研华 华 3 32 路S 研华 32 路2 路泵状态显示和2 路泵启停控制 2 路液位制 15 路压力信号监测和 4 路液位信号监测和10 路温度信号 16 路气体浓度监测 2 路温度信号和 2路压力信号 13 本次课程设计主要完成 油库安全监控系统硬件设计（采用板卡方案） 。使我们能够进一步 用已学过的计算机监控系统的设计理论和方法进行油库设施监控系统的初步设计，了解油库的基本构造及其工艺流程，学会设置简单的监控系统。 要求进一步熟悉相关计算机监控系统的硬件组成与方案，学会计算机监控系统硬件设 计的步骤和方法，培养初步设计小型计算机安全监控系统硬件方案的能力。熟悉联合站工艺流程、监控目标及要求。学会使用常用的监控系统硬件，了解其工作原理。学会计算机监控系统各类板卡的选型，能用所选硬件搭建符合联合站工艺流程和监控目标的硬件系统。 油库的安全离不开对各个 I/O 接口的设置与监控，只有将计算机监控系统与安全检测技术结合起来，共同分析问题，才能达到更好的监控系统，从而控制事故的发生，更加安全的生产。计算机将会在我们的生活中扮演重要的角色，因此我们应该学习好计算机技术，掌握各项技能，提高自