專利名稱：油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種油田儲油罐智能監(jiān)控技術(shù)，具體地說是一種油田單 井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜。(二) 背景技術(shù)現(xiàn)有的油田儲油罐智能監(jiān)控技術(shù)其手段和功能還比較單一，到目前為 止，還沒有哪種技術(shù)或設(shè)備同時具有身份確認、拉油時段限定、防盜、溫度 和液位自動控制報警等功能。(三) 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的技術(shù)任務是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和數(shù)據(jù)管理盲區(qū)，提供一 種設(shè)計合理、功能完善的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜。該控制 柜著重解決了油品防盜、智能時段加熱、液位計量及控制、數(shù)據(jù)管理等長期 困擾油田生產(chǎn)管理的瓶頸問題。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，包括帶觸摸屏工業(yè)平板電腦、PLC邏輯控制器、PLC邏輯控制器擴展模塊、溫度傳感器、非接觸式智 能雷達液位計、智能電動執(zhí)行器和IC卡讀卡器，帶觸摸屏工業(yè)平板電腦與 PLC邏輯控制器相接，PLC邏輯控制器又與PLC邏輯控制器擴展模塊相接， PLC邏輯控制器擴展模塊又分別通過溫度變送器和安全柵與控制柜的溫度傳 感器、儲油罐的溫度傳感器和非接觸式智能雷達液位計相接構(gòu)成溫度和液 位測控終端，PLC邏輯控制器則通過電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路與智能電動執(zhí)行器 相接，智能電動執(zhí)行器和設(shè)置在帶觸摸屏工業(yè)平板電腦上的IC卡讀卡器一起 構(gòu)成授權(quán)管理拉油操作測控終端。上述油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其帶觸摸屏工業(yè)平板電 腦上還設(shè)置有U盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移插口以接測控數(shù)據(jù)庫讀取單元。上述油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其帶觸摸屏工業(yè)平板電 腦上還設(shè)置有無線數(shù)據(jù)遠傳單元及通訊接口 。上述油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其與PLC邏輯控制器相
接的電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路上還設(shè)置有罐溫加熱控制單元，罐溫加熱控制單元 的輸入端依次接主電路單元和電能計量單元，罐溫加熱控制單元的輸出端接 高效電磁加熱棒。上述油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其罐溫加熱控制單元上 還連接有手動應急操作單元，手動應急操作單元則與智能電動執(zhí)行器相 接。本實用新型的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜與現(xiàn)有技術(shù)相 比，所產(chǎn)生的有益效果是1) 利用系統(tǒng)的IC卡身份確認(即IC卡的授權(quán)級別，L級授權(quán)給拉油工， K級授權(quán)給看井工)和拉油時段限定功能，實施對放油閥開關(guān)的操作管理。提高放油閥開關(guān)操作的嚴密性和安全性。有效防止原油被盜現(xiàn)象的發(fā)生。2) 利用系統(tǒng)的智能時段加熱控制功能，合理地利用電力資源。自動優(yōu) 化電力資源，節(jié)能降耗。3) 利用系統(tǒng)的液位異常下降報警技術(shù)，實時監(jiān)控輸油管道的泄漏和盜 竊現(xiàn)象的發(fā)生。保護油品的安全。4) 利用系統(tǒng)的下限液位鎖定加熱單元技術(shù)，防干燒、防火災。防止罐 內(nèi)油位低于加熱體時人員誤操作和系統(tǒng)誤動作而引起的加熱設(shè)備損壞或火 災、爆炸事故的發(fā)生。5) 利用系統(tǒng)的上限液位控制停井技術(shù)，防止?jié)M罐。

附圖l為本實用新型的原理結(jié)構(gòu)框圖；附圖2為系統(tǒng)構(gòu)成原理框圖；附圖3為溫度測量及控制構(gòu)成示意圖；附圖4為液位測量控制系統(tǒng)功能原理框圖；附圖5為授權(quán)管理拉油操作功能原理框圖；附圖6為數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)構(gòu)成框圖。圖中，1、帶觸摸屏工業(yè)平板電腦，2、 PLC邏輯控制器，3、 PLC邏輯控 制器擴展模塊，3、 PLC邏輯控制器擴展模塊，4、柜溫溫度傳感器，5、罐 溫溫度傳感器，6、非接觸式智能雷達液位計，7、智能電動執(zhí)行器，8、 IC 卡讀卡器，9、溫度變送器，10、溫度變送器，11、安全柵，12、電平轉(zhuǎn)換 及驅(qū)動電路，13、 U盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移插口， 14、無線數(shù)據(jù)遠傳單元及通訊接口，
15、罐溫加熱控制單元，16、主電路單元，17、電能計量單元，18、高效電 磁加熱棒，19、手動應急操作單元。 具體實施方式
以下結(jié)合附圖1一6對本實用新型的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控 制柜作以下詳細地說明。如附圖l-6所示，本實用新型的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制 柜，其結(jié)構(gòu)包括帶觸摸屏工業(yè)平板電腦l、 PLC邏輯控制器2、 PLC邏輯控制 器擴展模塊3、柜溫溫度傳感器4、罐溫溫度傳感器5、非接觸式智能雷達液 位計6、智能電動執(zhí)行器7和IC卡讀卡器8，帶觸摸屏工業(yè)平板電腦1與PLC邏 輯控制器2相接，PLC邏輯控制器2又與PLC邏輯控制器擴展模塊3相接，PLC 邏輯控制器擴展模塊3又分別通過溫度變送器9、 10和安全柵11與柜溫溫度傳 感器4、罐溫溫度傳感器5和非接觸式智能雷達液位計6相接構(gòu)成溫度和液位 測控終端，PLC邏輯控制器2則通過電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路12與智能電動執(zhí)行 器7相接，智能電動執(zhí)行器7和設(shè)置在帶觸摸屏工業(yè)平板電腦1上的IC卡讀卡 器8—起構(gòu)成授權(quán)管理拉油操作測控終端。上述帶觸摸屏工業(yè)平板電腦1上還設(shè)置有U盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移插口13以接測控 數(shù)據(jù)庫讀取單元。上述帶觸摸屏工業(yè)平板電腦l上還設(shè)置有無線數(shù)據(jù)遠傳單元及通訊接口14。上述與PLC邏輯控制器2相接的電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路12上還設(shè)置有罐溫 加熱控制單元15，罐溫加熱控制單元15的輸入端依次接主電路單元16和電能 計量單元17，罐溫加熱控制單元15的輸出端接高效電磁加熱棒18。上述罐溫加熱控制單元15上還連接有手動應急操作單元19，手動應急操 作單元19則與智能電動執(zhí)行器7相接。下面對部分工作器件的功能作詳細闡述1)帶觸摸屏工業(yè)平板電腦本控制柜以帶觸摸屏工業(yè)平板電腦l為顯示窗口，以組態(tài)軟件MCGS為 核心，以PLC邏輯控制器2作為承上啟下的連接橋，下掛智能信號轉(zhuǎn)換模塊 與周遍設(shè)備進行外聯(lián)。設(shè)置了單井儲油罐必須掌控的溫度、液位、授權(quán)管理 拉油操作三個基礎(chǔ)測控終端。由組態(tài)軟件MCGS完成顯示畫面和人機對話操 作功能，并自動完成實時數(shù)據(jù)的記錄并生成歷史數(shù)據(jù)庫、歷史報表。由PLC
邏輯控制器2根據(jù)編制程序預設(shè)的任務要求，進行數(shù)據(jù)的判斷、分析并驅(qū)動 對應的控制設(shè)備，達到高度智能控制的目的。三個基礎(chǔ)測控終端構(gòu)成管理系 統(tǒng)的三個子控制系統(tǒng)，是構(gòu)成高度智能化系統(tǒng)的根基。 2) PLC邏輯控制器和擴展模塊-1、 PLC邏輯控制器主要應用于進行現(xiàn)場控制。它具有組態(tài)靈活、運行 速度快、控制方便、能耗小和可擴展性強等特點。由于是嵌入式設(shè)備，穩(wěn)定 性更佳，適宜在環(huán)境條件比較惡劣的現(xiàn)場應用。2、 PLC軟件編程采用梯形圖實現(xiàn)。根據(jù)控制要求，劃分相應的功能 塊，實現(xiàn)不同的控制功能，在主程序中分別對其調(diào)用，完成不同的控制要 求。在本控制器中，主要分為油罐溫度控制、油罐液位控制、閥門控制(授 權(quán)操作)、控制柜控制子程序。各自實現(xiàn)自己的獨立的控制功能，便于系統(tǒng) 修改維護。PLC會循環(huán)地執(zhí)行這些程序，進行處理，刷新系統(tǒng)的輸入輸出，每個循 環(huán)周期大概需要10MS左右，所以實時性比較好。并且PLC內(nèi)部包含看門 狗，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為使外掛設(shè)備與PLC進行通訊，本系統(tǒng)選用PLC邏輯控制器擴展模塊3完 成信號轉(zhuǎn)換。3)三個子控制系統(tǒng)1、 溫度的測量及控制采用接觸式電阻式傳感器進行數(shù)據(jù)采集。接觸式溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡 單、穩(wěn)定可靠、測量精確和能遠距離傳送的特點。其測量原理是利用電阻式 溫度傳感器的電阻值與檢測環(huán)境的即時溫度的對應關(guān)系，把這個對應關(guān)系通 過模塊轉(zhuǎn)換成標準信號送往PLC邏輯控制器2完成溫度測量工作。PLC邏輯控制器2根據(jù)設(shè)定溫度值對測量值的大小(或高低)進行判斷 分析，發(fā)出啟動(或停止)加熱設(shè)備的命令。在允許加熱時段內(nèi)，低于設(shè)定 值開啟加熱系統(tǒng)；高于設(shè)定值停止加熱系統(tǒng)。當然，加熱系統(tǒng)的開或停還受 到液位測控系統(tǒng)的控制。下面將加以敘述。2、 液位的測量及控制采用非接觸式雷達液位計6進行液位數(shù)據(jù)采集。非接觸式雷達液位計6利 用微波脈沖反射原理通過計算發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間間隔，計算出發(fā) 射天線到物體表面的距離。具有結(jié)構(gòu)簡單、測量精確和能遠距離傳送的特
點。通過功能模塊轉(zhuǎn)換成標準信號送往PLC邏輯控制器2完成液位測量工 作。PLC邏輯控制器2根據(jù)設(shè)定液位值對測量值的大小(或高低)進行判斷 分析，發(fā)出控制命令。主要完成以下三個基本功能(1) 液位低于設(shè)定值時，鎖定加熱系統(tǒng)防止干燒。(2) 液位高于設(shè)定值時，輸出控制信號，停井。防止溢罐。(3) 液位異常下降時，聲光報警提示。及時發(fā)現(xiàn)盜竊或管道泄露現(xiàn)象。3、授權(quán)管理拉油操作鑒于拉油管理的不規(guī)范和盜竊現(xiàn)象的時常發(fā)生，本方案選取防盜型智能電動執(zhí)行器(球閥)7和磁卡識別系統(tǒng)。利用此項技術(shù)手段后，可從根本上 遏制盜竊現(xiàn)象發(fā)生。(1) 采用IC卡技術(shù)進行拉油閥的開關(guān)操作。IC卡事先由總公司管理部 門授權(quán)。未授權(quán)的IC卡讀卡器不識別。(2) IC卡讀卡時，需經(jīng)過授權(quán)級別和時段限定雙重確認有效后，方可 進行拉油閥的開關(guān)操作。PLC邏輯控制器2根據(jù)操作人員通過觸摸屏發(fā)出的 請求，發(fā)出開閥或關(guān)閥的命令，電動閥執(zhí)行相應地動作，完成拉油任務。(3) 電動闊設(shè)有位置反饋信號，系統(tǒng)能準確地知道電動閥當前處于什 么狀態(tài)，避免超開或超關(guān)而損壞設(shè)備。4)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移分析及數(shù)據(jù)綜合1、 數(shù)據(jù)管理存在的問題就目前單井罐測控技術(shù)手段的配置而言，檢測數(shù)據(jù)僅僅局限于數(shù)據(jù)顯示 的層面上，數(shù)據(jù)讀取依靠人工完成，無法進行拷貝或轉(zhuǎn)移。靠人工記錄的現(xiàn) 有部分數(shù)據(jù)的連續(xù)性差，無朔源性。 一些重要地原始階段數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、 分類數(shù)據(jù)無法查詢、分析。由于缺乏必要地數(shù)據(jù)綜合管理，油量數(shù)據(jù)統(tǒng)計滯 后，各分公司油量數(shù)據(jù)無法統(tǒng)一到具體時點上。給總公司的數(shù)據(jù)管理及統(tǒng)計 造成困難。2、 數(shù)據(jù)綜合管理應對措施加裝工控機和配套的組態(tài)軟件。編寫數(shù)據(jù)管理程序(即系統(tǒng) 組態(tài))，實現(xiàn)數(shù)據(jù)綜合、高效管理。(1)建立單井罐油品儲量實時數(shù)據(jù)庫。對實時數(shù)據(jù)進行測量并記錄，
建立測控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。能對階段數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、分類數(shù)據(jù)和記錄，自動分類管理。按分公司名稱、單井井號編制管理ID號，自動建立實時數(shù)據(jù)，將每 次操作的開、關(guān)閥時間，開閥前油位高度、關(guān)閥前油位高度，本次油位差值 及體積數(shù)重量數(shù)分類存儲，自動匯總。以備管理人員按需査詢及調(diào)用。在現(xiàn) 場本機可査詢?nèi)我鈺r點上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，能自動匯總。(2) 設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作系統(tǒng)(讀卡器，"U"盤等媒體)。用讀卡器或 "U"盤等媒體現(xiàn)場拷貝現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫的資料，可非常方便地將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到上位機。便于匯總、査詢、分析。(3) 在各分公司設(shè)立系統(tǒng)主機(上位機)，存儲本公司各單井罐測控 數(shù)據(jù)，編寫管理程序，完成數(shù)據(jù)的分類、匯總、即時査詢、綜合分析等管理 功能。必要時，打包上傳總公司業(yè)務主管部門。(4) 預留數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)(必要時可組建局域網(wǎng)，GPRS數(shù)據(jù)傳輸方案)。(5) 建立油品檢斤、卸油實時數(shù)據(jù)庫，并在上位機上與單井罐油品儲 量實時數(shù)據(jù)庫綁定，設(shè)立單車裝、卸油品量數(shù)據(jù)平衡報表，進行平衡統(tǒng)計。
權(quán)利要求1、油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，包括帶觸摸屏工業(yè)平板電腦、PLC邏輯控制器、PLC邏輯控制器擴展模塊、溫度傳感器、非接觸式智能雷達液位計、智能電動執(zhí)行器和IC卡讀卡器，其特征在于，帶觸摸屏工業(yè)平板電腦與PLC邏輯控制器相接，PLC邏輯控制器又與PLC邏輯控制器擴展模塊相接，PLC邏輯控制器擴展模塊又分別通過溫度變送器和安全柵與控制柜的溫度傳感器、儲油罐的溫度傳感器和非接觸式智能雷達液位計相接構(gòu)成溫度和液位測控終端，PLC邏輯控制器則通過電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路與智能電動執(zhí)行器相接，智能電動執(zhí)行器和設(shè)置在帶觸摸屏工業(yè)平板電腦上的IC卡讀卡器一起構(gòu)成授權(quán)管理拉油操作測控終端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其 特征在于，帶觸摸屏工業(yè)平板電腦上還設(shè)置有U盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移插口以接測控數(shù) 據(jù)庫讀取單元。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其 特征在于，帶觸摸屏工業(yè)平板電腦上還設(shè)置有無線數(shù)據(jù)遠傳單元及通訊接P。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其 特征在于，與PLC邏輯控制器相接的電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路上還設(shè)置有罐溫加 熱控制單元，罐溫加熱控制單元的輸入端依次接主電路單元和電能計量單 元，罐溫加熱控制單元的輸出端接高效電磁加熱棒。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，其 特征在于，罐溫加熱控制單元上還連接有手動應急操作單元，手動應急操作 單元則與智能電動執(zhí)行器相接。
專利摘要本實用新型提供一種油田單井儲油罐智能測控數(shù)據(jù)管理控制柜，包括帶觸摸屏工業(yè)平板電腦、PLC邏輯控制器及擴展模塊、溫度傳感器、非接觸式智能雷達液位計、智能電動執(zhí)行器和IC卡讀卡器，帶觸摸屏工業(yè)平板電腦與PLC邏輯控制器及擴展模塊相接，PLC邏輯控制器擴展模塊又分別與各溫度傳感器和非接觸式智能雷達液位計相接，PLC邏輯控制器則通過電平轉(zhuǎn)換及驅(qū)動電路與智能電動執(zhí)行器相接，智能電動執(zhí)行器和設(shè)置在帶觸摸屏工業(yè)平板電腦上的IC卡讀卡器一起構(gòu)成授權(quán)管理拉油操作測控終端?？蓪崿F(xiàn)如下功能1)利用控制柜的IC卡身份確認和拉油時段限定功能，實施對放油閥開關(guān)的操作管理；2)利用控制柜的智能時段加熱控制功能，合理地利用電力資源；3)利用控制柜的液位異常下降報警技術(shù)，實時監(jiān)控輸油管道的泄漏和盜竊現(xiàn)象的發(fā)生；4)利用控制柜的下限液位鎖定加熱單元技術(shù)，防干燒、防火災；5)利用控制柜的上限液位控制停井技術(shù)，防止?jié)M罐。
文檔編號G05B19/05GK201035384SQ200720020969
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者何世龍 申請人:何世龍