基于光纤传感技术的油罐库区自动付油管理系统的研究
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摘要
随着石化行业的不断发展，对于油罐库区的付油与监控管理的自动化程度要求也越来越高，传统的依靠人工的方式已经满足不了日益复杂的油罐库区付油与远程监测管理的要求。
为了解决罐区装车手动付油与油罐手工检尺测量劳动强度大，方法落后以及油库安全性要求非常高的问题，提高油库自动化和信息化管理水平，本文从监控系统用户需求与功能分析入手，结合当前飞速发展的光纤传感技术、计算机软件、硬件技术、智能仪表技术、自动控制技术和通讯技术，开发了一套用于石化行业的基于光纤传感技术的集自动付油管理及储油液位、温度等安全检测功能于一体的油罐库区自动付油管理系统。
本系统的开发包括硬件、软件和数据通信三部分。该油罐库区自动付油管理系统采用当前流行的集散控制结构，具有分散控制、集中管理的特性和层次化的控制体系结构，以单片机构成系统底层控制站，通过光纤传感器和智能化仪表完成对油罐库区和付油装车现场的各种数据采集和过程控制，工业控制计算机构成系统的操作站。上位机采用组态功能强大、操作简便的King View 6.03软件进行过程组态，完成数据显示、人机界面操作和对整个工艺、控制系统的管理和报表打印等功能；上位机管理系统采用流行的Microsoft VC6.0和SQL Server2000软件进行编程，完成对发油开票管理、巡测、发油记录浏览、统计查询、参数设置、系统设置等功能；研究与设计了上位机与下位机之间的通讯系统，采用先进的DDE(动态数据交换)通讯技术实现上位机与下位机之间的串口通信。在此基础上建立了基于Ethernet应用技术的油库管理系统，实现了生产过程实时信息的远程监控和管理。
整个系统构成灵活易扩展，系统可靠性高，人机对话方便简洁，加之我国目前许多的罐区付油站都需要自动化改造，具有较好的通用性和工程推广性，既可以改善为用户服务的质量，也为企业本身提高了经济效益。
With the development of the demands for petrochemical industry, the requirement for the automatic oil-loading system and the automation of monitoring the oilcan area is increasing. So the traditional manual operation can't meet the demands of the automatic loading system and tele-monitoring.
The oil loading system and the management of oil bin in the oil-bin area is intensive and the measurement method is under-developed at present time. In order to resolve this problem and realize the automatic management, this thesis analyzed the demands of the system, and then integrated the optical fiber sensing technology, the advanced computer technologies of hardware and software, the technologies of intelligent instrument, auto-control and communication; finally a distributed and intelligent monitoring system of the automatic oil-loading system was developed.
The thesis contains hardware design, software design and communication design. The oilcan area automatic oil-loading system introduced in this paper adopted distributed structure. Realized monitoring and controlling system implemented by the MCS-51 system, realized data monitoring and process controlling implemented by the optical fiber sensor and intelligent instrument, realized operation station implemented by the IPC, realized data displaying, MMI, supervising of whole craftwork and control system and report forms printing implemented by the KingView 6.03 software in the IPC. The IPC MIS realizes management of hair-oil, browsing, inquiring and parameter setup and so on using Microsoft VC 6.0 and SQL Server2000 software. After the research and study, we implemented the serial communication between the IPC and MCS-51 by advanced DDE technology. In the basis of the above system, established the oilcan area management information system, realized remote monitoring and managing of real-time producing informati
on.
Having friendly MMI, good flexibility and high reliability, the whole
system is worth to popularize. In addition, at present a lot of oil-bin loading stations need automatic alteration in our country. This system not only improves the quality of the users' service, but also enhances the economic benefits of enterprises.
为了解决罐区装车手动付油与油罐手工检尺测量劳动强度大，方法落后以及油库安全性要求非常高的问题，提高油库自动化和信息化管理水平，本文从监控系统用户需求与功能分析入手，结合当前飞速发展的光纤传感技术、计算机软件、硬件技术、智能仪表技术、自动控制技术和通讯技术，开发了一套用于石化行业的基于光纤传感技术的集自动付油管理及储油液位、温度等安全检测功能于一体的油罐库区自动付油管理系统。
本系统的开发包括硬件、软件和数据通信三部分。该油罐库区自动付油管理系统采用当前流行的集散控制结构，具有分散控制、集中管理的特性和层次化的控制体系结构，以单片机构成系统底层控制站，通过光纤传感器和智能化仪表完成对油罐库区和付油装车现场的各种数据采集和过程控制，工业控制计算机构成系统的操作站。上位机采用组态功能强大、操作简便的King View 6.03软件进行过程组态，完成数据显示、人机界面操作和对整个工艺、控制系统的管理和报表打印等功能；上位机管理系统采用流行的Microsoft VC6.0和SQL Server2000软件进行编程，完成对发油开票管理、巡测、发油记录浏览、统计查询、参数设置、系统设置等功能；研究与设计了上位机与下位机之间的通讯系统，采用先进的DDE(动态数据交换)通讯技术实现上位机与下位机之间的串口通信。在此基础上建立了基于Ethernet应用技术的油库管理系统，实现了生产过程实时信息的远程监控和管理。
整个系统构成灵活易扩展，系统可靠性高，人机对话方便简洁，加之我国目前许多的罐区付油站都需要自动化改造，具有较好的通用性和工程推广性，既可以改善为用户服务的质量，也为企业本身提高了经济效益。
With the development of the demands for petrochemical industry, the requirement for the automatic oil-loading system and the automation of monitoring the oilcan area is increasing. So the traditional manual operation can't meet the demands of the automatic loading system and tele-monitoring.
The oil loading system and the management of oil bin in the oil-bin area is intensive and the measurement method is under-developed at present time. In order to resolve this problem and realize the automatic management, this thesis analyzed the demands of the system, and then integrated the optical fiber sensing technology, the advanced computer technologies of hardware and software, the technologies of intelligent instrument, auto-control and communication; finally a distributed and intelligent monitoring system of the automatic oil-loading system was developed.
The thesis contains hardware design, software design and communication design. The oilcan area automatic oil-loading system introduced in this paper adopted distributed structure. Realized monitoring and controlling system implemented by the MCS-51 system, realized data monitoring and process controlling implemented by the optical fiber sensor and intelligent instrument, realized operation station implemented by the IPC, realized data displaying, MMI, supervising of whole craftwork and control system and report forms printing implemented by the KingView 6.03 software in the IPC. The IPC MIS realizes management of hair-oil, browsing, inquiring and parameter setup and so on using Microsoft VC 6.0 and SQL Server2000 software. After the research and study, we implemented the serial communication between the IPC and MCS-51 by advanced DDE technology. In the basis of the above system, established the oilcan area management information system, realized remote monitoring and managing of real-time producing informati
on.
Having friendly MMI, good flexibility and high reliability, the whole
system is worth to popularize. In addition, at present a lot of oil-bin loading stations need automatic alteration in our country. This system not only improves the quality of the users' service, but also enhances the economic benefits of enterprises.
引文
[1] 姜德生．专题报告—我国光纤传感器的发展与产业化．世界仪表与自动化，2002，6(1)：8-10
[2] “罐区消防安全资料”内部资料．中国石化总公司安全监督委员会编，1994
[3] 孟凡勤、奚丽波．分布式油罐数据采集系统．油气储运，1999．3
[4] 黄现文．SCADA系统在罐区自动化管理方面的应用．石油化工自动化，1999．3
[5] 陈再良．罐区计算机控制系统设计与开发．石油化工自动化，1999．2
[6] 吴钦炼．世纪之交的自动化仪表．自动化仪表，2000．1
[7] 赵杰，付万师．光纤温度传感器．压电与声光，1994．4(2)：29-32
[8] 苏东波．光纤温度传感器发展现状．传感器技术，1995(6)：1-6
[9] 贾春阳．光纤液位计的原理及其特点．石油化工自动化，2000(1)：66-68
[10] 王璇，李小甫．光纤液位计及其与VB程序的接口．武汉理工大学学报，2002(7)：73-75
[11] 涂亚庆，刘兴长．光纤智能结构．中国．重庆出版社2000，11：89-107
[12] 刘瑞复，史锦珊．光纤传感器及其应用．机械工业出版社，1987．8
[13] 郭凤珍，于长泰．光纤传感技术与应用．浙江大学出版社，1992．6
[14] 徐予生译．光纤传感器技术手册．电子工业出版社，1987．10
[15] 姜德生，何伟．光纤光栅传感器德应用概况[J]．光电子·激光，2002．13(4)：420-430
[16] 马骅．浅谈石油制品进销存综合管理的实现．邢台职业技术学院学报，2003(6)：47-49
[17] 油库管理解决方案．北京集能合力科技有限公司，2001．4
[18] 余海湖，姜德生．光纤布拉格光栅的研究与应用．武汉工业大学学报．1999(1)
[19] 陈伟民，江毅，黄尚廉．光纤布拉格光栅应变传感器．光通信技术．1995．(3)：249-257
[20] 石油化工储运系统罐区设计规范．中华人民共和国行业标准国家石油和化学工业局
[21] 陈坚，孙志月编著．通信编程技术．西安电子科技大学出版社，1999
[22] 贺超．大型电力系统集成监控软件的设计与实现，西安交通大学硕士学位论文，2002年4月
[23] 周航慈．MCS—51单片机应用程序设计．北京航空航天大学出版社，1988
[24] 张毅刚等．MCS—51单片机应用设计．哈尔滨工业大学出版社，1990
[25] 赵昌，宋阳．火车栈桥自动装车计量控制系统．哈尔滨理工大学学报，1997(8)：46-50
[26] 朱宝生．火车栈桥计量装车现状分析及自动付油的实现．中国仪器仪表，2002(3)：39-42
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[28] 夏国胜．大型付油站微机自动计量系统误差测试．计量技术，2000(12)：20-22
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[34] 李晓东．加油站计算机自动管理系统．四川大学硕士学位论文，2001年5月
[35] 姜德生，祁耀斌．油罐区光纤安全监测系统设计与实现．武汉理工大学学报，2001(11)：69-71
[36] 姜德生，祁耀斌，李焰．光纤传感安全监测系统软件设计与研究．武汉理工大学学报，2001(12)：60-63
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[38] 陈伟人编著．单片微型计算机原理及其应用．清华大学出版社，1989年5月
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[46] 陈亮．基于分布式控制的税控燃油加油系统的研究．武汉理工大学硕士学位论文，2002年3月
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[55] GuTianlong, WWLKeerthipala, Syed M Islam, C V Nayar. "A Supervisory Control Method to Maintain in Power Quality in a Weak Mains Connected Wind/Diesel/Battery Energy System". Journal of Guilin Institute of Electronic Technology, Mar. 1999 Vol. 19,No. 1
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