CN101231514A - 一种定量装车数字控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液态产品自动装车的控制系统，具体涉及一种定量装车数字控制方法，该方法在定量装车控制仪和流量计之间建立数字通信，在装车过程中，定量控制装车仪直接采集流量计的数字通讯数据，首先对系统进行自诊断，保证流量计和定量装车仪等设备运行正常，通过数字通讯采集流量计实时瞬时流量、累计流量、密度等参数进行运算，结合脉冲信号实现对电液阀2级和多级相结合的控制。为保障控制精度，能够实现对电液阀的关断提前量的自动修正，可以实现电液阀泄漏和故障检测、报警功能。本发明提供的定量装车数字控制方法，在自动装车过程中能够实现智能精确控制。

Description

一种定量装车数字控制方法

技术领域

本发明涉及一种液态产品自动装车的控制系统，特别是加油站定量装车控制方法。

背景技术

目前，通常的加油站采用高位罐自流装车方式，此种装车方式安全性差，并且高位罐油气易于挥发。有的加油站已经经过改进，改造为通过管道直接封闭方式装车。封闭式装车的装车控制装置，一般采用集散控制系统。北京燕化集团公司炼油事业部的王涛，唐立敏撰写的分布式定量发油系统在油品装车中的应用(出处：石油化工自动化-2002(2).-95-97)一文，即介绍了一种经过改造后的集散式控制系统。该文指出，该文作者根据实际运行数据指出，如果不采用提前关断的控制方法，在完全到量关闭时综合计量误差超出3.5‰，因此应当计算出提前量，使阀门在接近目标装车量时提前关闭。该文介绍的装车控制系统采用了经验公式对目标装车量进行修正。但此种修正方法存在缺陷，由于阀门关闭后的冲量大小受多种因素影响，此种依据先验经验而确定参数的静态修正方法，即不具有通用性，也无法适应装车实时状态变化。

一般装车控制系统的定量装车仪与流量计只是有脉冲信号连接，没有进行数字通信信号连接。定量装车控制仪还需要进行流量累计值计算，并参考温度、密度参数值进行修正，这样就存在一定的控制滞后。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提出一种能够实现精确控制的定量装车数字控制方法。

本发明采用如下的技术方案：

一种定量装车数字控制方法，在定量装车控制仪和流量计之间建立数字通信，使定量控制装车仪除了能够实时采集流量计的流量脉冲信号之外，还能够实时读取流量计的包括瞬时流量、累计流量、温度、密度及故障诊断信息在内的各种数据，并依据所述的数据进行运算，对电液阀进行控制，定量装车控制装置在每次装车时，依次执行下列步骤：

1)对装车控制装置进行自诊断；

2)从流量计中读取和存储原有累计值，输入本次装车量值；

3)开始进行装车；

4)读取流量计中的当前累计值和本次装车最大瞬时流量值；

5)判断本次装车量值-(当前累计值-原有累计值)是否等于小流量值，如果是，执行下一步，否则，返回步骤4；

6)判断小流量区是否结束，如果是执行下一步，否则重复执行本步骤；

7)判断是否需要对阀门关断提前量给定值进行修正，如果是，执行下一步，否则，执行步骤12；

8)读取上次装车偏差值；

9)如果偏差值为0，执行步骤12；

10)依据本次装车最大瞬时流量值判断同时进行装车的鹤管数量；

11)依据不同鹤管数量和上次装车偏差值，确定提前量给定值；

12)根据提前量给定值控制关闭阀门结束装车；

13)检测阀门是否存在泄漏。

上述的定量装车数字控制方法，其中的步骤1)最好能包括下列步骤，如果下列步骤有异常，则停止装车，并报警：

(1)静电接地是否完好；

(2)防溢开关是否正常；

(3)流量计自诊断是否完好；

(4)流量计与定量装车控制仪通讯是否正常；

(5)定量装车控制仪自诊断是否完好；

作为优选方案，上述定量装车数字控制方法，的步骤11)，包括下列步骤：

(1)根据同时进行装车的鹤管数量，取用不同的提前量给定值修正基数(P)；

(2)依据上次装车的偏差值的属性，对给定值修正基数(P)进行修正。

(3)提前量给定值重新赋值。

上述的定量装车数字控制方法，其中的步骤13)可以采用如下的步骤：

(1)溢出累计量清零；

(2)在延时一段时间后，定量装车控制仪溢出累计量继续累计；

(3)如果溢出累计量差值大于预给定值，则报错，并显示溢出累计量。

本发明提出的装车控制方法，具有如下优点：(1)在定量装车控制仪和流量计之间建立数字通信联系，直接读取流量计的累计量，结合脉冲量信号作为控制参数进行多级和双级相结合的控制方案进行控制。在装车开始阶段，由于有变频控制，可以稳定压力，所以采用2级控制，在接近结束阶段，采用多级控制，在阀门关断之前设置了一个小流量区，可以避免“水击”现象，从而为控制精度的提高奠定基础。(2)本发明提出的自动修正提前量控制方法，考虑了同时装车鹤位数量、当前装车流量和流速(瞬时流量)等参数对阀门关断提前量的影响，使得装车控制精度大大提高。(3)本发明在装车之前调用自诊断模块，全面检测整个装车控制装置的功能是否完好，在每次装车结束后，还对阀门是否出现泄露进行检测，从而确保了装车安全和系统的可靠性。(4)本发明提出的装车自动控制方法，具有通用性，适用于各种加油站定量装车装置。

附图说明

图1本发明的装车控制方法所依据的控制曲线；

图2本发明装车控制方法实施例的总流程图；

图3本发明装车控制方法实施例的自诊断子程序流程图；

图4本发明装车控制方法实施例的提前量自动修正模块子程序流程图；

图5本发明装车控制方法实施例的电液阀泄漏子程序流程图。

具体实施方式

下面首先结合本发明所依据的控制曲线对本发明的控制方法的控制原理进行介绍：对执行机构电液阀的控制，本发明采用多极和两级控制方案相结合的控制方案，参见图1.

Q1区为启动缓冲区，因为有变频控制，压力可以逐步提高，所以采用两级控制，Q1区流速缓慢增加，直接控制阀门开度进入Q2区。在流量计中设置参数为：脉冲当量为0.1L，脉冲高电平宽度为1ms，Q1区的流速设置为：5-8L/S，(根据实际情况，定量控制仪可设置)

Q2区为大流量恒流区，依据工艺要求确定具体数值，但要注意两个方面，一方面流速应当在规范允许的范围内，防止静电问题带来的危险。另一方面是流速过快对汽油介质来说容易产生气化现象，对计量产生误差。

Q3区为大恒流转换为小恒流的转换区，突然转换容易产生“水击”现象，所以采用多极控制方案，逐步降低电液阀的开度，使其缓慢的降低流速，进入到Q4区，Q3区的累计流量约为50Kg。

Q4区为小流量恒流区，为关断电液阀准备，不同厂家的电液阀的关断特性有所不同，依据电液阀厂家给出的关断特性，小流量尽量选择低，降低切断压差，便于快速切断电液阀。为了保证电液阀在小流量能稳住，我们将小流量恒流流速范围设定为5-8L/S，Q4区累计流量值约为150Kg。

Q4区的流量值，随着使用时间的增加，电液阀内部元件的弹性减弱，不能保持线性，需要适当调整。

Q5区为电液阀关断区，即关断提前量，提前量的量值大小应当尽量符合电液阀的关断时间要求，随使用时间的延长，关断次数的增加，其关断特性有变化，大部分会逐渐延长关断时间，同时带来控制误差变大，所以提前量的大小决定控制误差的大小，装车提前量设置为：3-5L，即可保证精度。

上述各区的参数调整，应当根据现场情况和电液阀的特性进行，不同的厂家产品，不同的口径，不同的管径，不同的压力，不同鹤管数量，不同的操作方式等都会有不同的具体要求，应当视具体情况分别对待。

这里结合实施例对本发明的装车控制方法进行详细说明。本实施例的总流程图如图2所示。

本发明方法适用于在定量装车控制仪和流量计之间建立有数字通信的定量装车控制装置中，定量控制装车仪除了能够实时采集流量计的流量脉冲信号之外，还能够采集数字通讯信号的实时读取流量计的包括瞬时流量、累计流量、温度、密度及故障诊断信息在内的各种数据，并依据所述的数据进行运算，对电液阀进行控制，这是本发明提供的控制方法得以实现的前提。

控制仪在运行后首先调用自诊断模块，自诊断模块的流程图如图3所示。

在每个扫描周期中均要调用自诊断功能模块，对系统进行自诊断，其中每项功能发生问题均停止装车并报警。

自诊断功能中包括常规的静电保护和防溢出保护功能。

对流量计设置诊断功能，通过诊断通讯中校验码的正确与否，判断通讯是否正常。流量计内部具有100多项报警信息，包括过程和系统两类报警信息，同时在流量计中提供综合信息提示，运行正常时提供“1”信息，否则产生报警信息，直接读取“1”信息作为综合报警判断信息，如果产生错误，停止装车，具体原因可以在流量计本身的显示信息上查明。

对定量装车控制仪也设置了故障报警自诊断功能，有看门狗定时器，便于程序抗干扰，程序飞走进入死循环后，能自动复位重新启动。

每次装车时的主要算法为：使用流量计的累计量进行数值计算，使用脉冲量作为控制参数进行控制。在Q1和Q2区不断使用累计量与给定值(目标装车量)进行比对，判断是否到达Q3的临界值，到达后逐步调校阀的开度，使其平稳过渡到小恒流区Q4区，然后判断小流量恒流区Q4是否完成，完成后，进入Q5区，关断电液阀。

在流量计中累计量单位设置为Kg，脉冲当量为0.1L/S，在Q3、Q4、Q5区的量值计算中，需要进行质量和体积单位的换算，为保证计算精度，取用通讯采集的实时密度值参与运算，将各区的设定量之值转换为需要的具体脉冲数去进行控制。

Q5区量值即电液阀的关断控制提前量的大小，是否能够与电液阀的关断时间相吻合，是保证控制精度的关键。提前量偏大造成多付油，提前量偏小造成少付油，影响因素有如下几个方面：

(1)随开关次数的增加，关断时间会产生变化。

(2)Q4区的流量在理论上是越小越好，不同数量鹤管装车的流速不同，压力有所变化，造成阀的切断压差有差别。

为此设置有2种解决办法即手动在控制面板上调整和自动修正。如果当前阶段阀的控制精度在设计要求范围内，可以在面板上选择不进行修正。本发明的提前量修正模块流程图如图4所示。

首先计算上次装车的偏差E，然后依据Q2区的瞬时流量值判断同时进行装车的鹤管数量(依据现场实验数据)，依据不同鹤管数量，调用相应的提前量数值，然后依据偏差E的属性进行不同计算和修正。E为负值则表明Q5区数值偏小，反之偏大，进行相应的加减运算，在运算中偏差E值取50％。

目的是在一些不定因素的影响下，防止修正偏差E后产生正负之间跳变，使其逐步进入误差允许范围内。

电液阀的开关状态及泄漏情况由电液阀泄漏诊断功能模块实现，流程图见图5。在一个装车过程结束后，定量控制仪的运行继续进行，溢出累计量G”清零，在延时20秒内，继续读取累计值G”，后判断G”值是否大于1Kg，如果是，则报错并显示溢出累计量。上述方法同时也可以诊断阀的关断情况。

Claims (4)

1.一种定量装车数字控制方法，其特征在于，在定量装车控制仪和流量计之间建立数字通信，使定量控制装车仪除了能够实时采集流量计的流量脉冲信号之外，还能够通过数字通信时读取流量计的包括瞬时流量、累计流量、温度、密度及故障诊断信息在内的各种数据，并依据所述的数据进行运算，对电液阀进行控制，定量装车控制装置在每次装车时，依次执行下列步骤：

1)对装车控制装置进行自诊断；

2)从流量计中读取和存储原有累计值，并读取本次装车量值；

3)开始进行装车；

4)读取流量计中的当前累计值和本次装车大流量恒流区流量值；

5)判断本次装车量值-(当前累计值-原有累计值)是否等于小流量值，如果是，执行下一步，否则，返回步骤4；

6)判断小流量区是否结束，如果是执行下一步，否则重复执行本步骤；

7)判断是否需要对阀门关断提前量给定值进行修正，如果是，执行下一步，否则，执行步骤12；

8)读取上次装车偏差值；

9)如果偏差值为0，执行步骤12；

10)依据本次装车最大瞬时流量值判断同时进行装车的鹤管数量；

11)依据不同鹤管数量和上次装车偏差值，确定提前量给定值；

12)根据提前量给定值控制关闭阀门结束装车；

13)检测阀门是否存在泄漏。

2.根据权利要求1所述的定量装车数字控制方法，其特征在于，步骤1)包括下列步骤，如果下列步骤有异常，则停止装车，并报警：

(1)静电接地是否完好；

(2)防溢开关是否正常；

(3)流量计自诊断是否完好；

(4)流量计与定量装车控制仪通讯是否正常；

(5)定量装车控制仪自诊断是否完好；

3.根据权利要求1所述的定量装车数字控制方法，其特征在于，所述的步骤11，包括下列步骤：

(1)根据同时进行装车的鹤管数量，取用不同的提前量给定值修正基数(P)；

(2)依据上次装车的偏差值的属性，对给定值修正基数(P)进行修正；

(3)提前量给定值重新赋值。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的定量装车数字控制方法，其特征在于，其中的步骤13)采用如下的步骤：

(1)对溢出累计量清零；

(2)在延时一段时间后，溢出累计量继续累计；

(3)如果溢出累计量的累计值大于预给定值，则报错，并显示溢出累计量。

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