CN102653385A - 一种防爆型装车批控仪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：包括处理信息和发送指令的中央处理器模块、用于输入和显示发油状况的输入输出模块、用于自动控制流体通断的阀门控制模块以及监控外界参数的信号采集模块，所述输入输出模块向所述中央处理器模块发送发油请求，所述中央处理器模块向所述阀门控制模块发送发油状态指令，所述阀门控制模块控制发油状态，所述信号采集模块将测得的外界参数发送到中央处理器模块，当外界参数与预设参数相匹配时，所述中央处理器模块向阀门控制模块发出控制发油状态的指令或调整系统参数。

Description

一种防爆型装车批控仪系统

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种防爆型装车批控仪系统。

背景技术

目前，化工罐区油品槽车的装车采用人工和自动装车两种方式，人工装车是人工开动阀门，人工检尺方法判断装车量，这种装车方式首先是不安全的，人为直接接触化工油品，如果有静电或着火点会产生爆炸；另外化工油品有一定毒性，人工检尺容易伤害到身体；其次装车精度不高，人工检尺，受人为因素影响，很难保证装车精度；最重要的是不能自动开关阀门，在装车过程中，槽车与大地绝缘，液体在流动中会产生静电，如果接地效果差，容易产生闪爆，目前的装车方式人为无法判断接地是否良好，就无法及时去关闭阀门；另外装车时受人为影响，有可能装冒罐，带来不必要的安全事故；当前国内市场，自动装车主要以国外设备为主，这些设备使用专用的单片机，存在功能单一、英文操作界面、通讯协议不标准等技术问题，这种设备生产完毕后，程序固化在单片机上，一般的自动化专业工程师无法修改里面的程序，不能进行二次开发，很难满足国产槽车装车工艺多样性的使用要求，另外整体设备原装进口，产生问题后，不能及时更换，售后服务周期长，费用高。

有鉴于此，提供一种不会防碍工作人员身体健康、使用安全、装车自动化程度高、程序升级和维护容易的防爆型装车批控仪系统成为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种防爆型装车批控仪系统，其不会防碍工作人员身体健康、使用安全、装车自动化程度高、程序升级和维护容易，费用低廉。

为了实现上述目的，本发明提供一种防爆型装车批控仪系统，包括处理信息和发送指令的中央处理器模块、用于输入和显示发油状况的输入输出模块、用于自动控制流体通断的阀门控制模块以及监控外界参数的信号采集模块，所述输入输出模块向所述中央处理器模块发送发油请求，所述中央处理器模块向所述阀门控制模块发送发油状态指令，所述阀门控制模块控制发油状态，所述信号采集模块将测得的外界参数发送到中央处理器模块，当外界参数与预设参数相匹配时，所述中央处理器模块向阀门控制模块发出控制发油状态的指令。

所述数据采集模块包括：流量信号监测模块、温度信号监测模块、阀门输入输出信号监测模块、泵控制信号监测模块、防溢开关信号监测模块以及静电接地信号监测模块。

所述中央处理器模块包括中央处理器功能模块，所述中央处理器功能模块包括预设参数功能模块、定量发油控制功能模块、温度补偿功能模块、刷卡装车功能模块、接地保护功能模块、掉电保护功能模块、数据采集功能模块、启动顺序控制功能模块、安全保护功能模块、远程和就地实时监视功能模块、给现场仪表供电功能模块、报警信号输出模块、存储打印发油记录功能模块以及设备自检功能模块。

所述中央处理器模块还包括发油量计算模块，其中发油质量流量(qm)，与参数：流量计发出的脉冲数(L)、流量计的仪表系数(K)、体积温度系数(f)、实际温度(t)、20℃时的标准密度(ρ20)之间存在如下数学关系：

q_m＝L[1-f(t-20)](ρ20-0.011)/K。

进一步地，所述防爆型装车批控仪系统还包括有操作权限设定模块。

进一步地，所述防爆型装车批控仪系统还包括有TCP/IP网络模式和RS485网络模式。

进一步地，所述输入输出模块包括刷卡输入模式和键盘输入模式。

与现在技术相比，本发明提供的用于一种防爆型装车批控仪系统，其核心控制器采用工业上常用的可编程控制器(GE MICRO系列)，液晶显示和键盘输入部分采用一体化液晶操作终端，上位机监控软件采用成熟的工控组态软件，使得该产品在先进性和可靠性上具有现在市场普遍产品使用的单片机类产品无以匹敌的绝对优势。本发明装车前和装车过程中自动检测各项外界参数，当达到预设参数时，自动停止装车操作，安全可靠，智能化控制程度高。并且分配多级别、多操作权限的用户或者编码，满足操作权限方可进行操作，系统安全程度高，为系统的安全稳定运行提供保障。当系统中出现非法操作和/或预设参数时，系统自动进行设备自诊断和报警提示。本发明采用TCP/IP网络模式和RS485网络模式，当采用以太网时，通讯协议为过程控制中常用的开放的ModbusTCP/IP协议，网络通讯速率高达10Mbps，远高于普通RS485网络(600～115200bps)，根据需要，也可以选用RS485网络，RS485网具有很强的抗干扰能力，通讯距离可达2000米以上。根据用户需求，该系统可以提供一机一位(一台批控仪控制一个鹤位)和一机多位(一台批控仪控制两个或多个鹤位)等多种控制选择模式。系统硬件采用模块化设计，各模块安装简便，易于维护，软件采用图形化中文界面，易于操作。本系统提供远程操作和就地操作两种操作方式。当操作方式设定为远程时，只允许在远程管理计算机上修改工作参数，进行装车作业；当操作方式设定为就地时，只允许在就地批控仪上修改工作参数，进行装车作业，同时在远程管理计算机上同步显示所有工作参数和设备状态。

本发明自动化控制程度高，系统达到EXD(ia)iiBT6级防爆标准，克服了人工装车的安全隐患，提高了装车的稳定性和通用性，操作简便，维护快捷，更加灵活地控制设备，可以完全实现全自动化控制，实现高精度的装车；另外设备的核心控制器采用智能的工业设备，可以灵活配置控制的信号，控制的点数，满足国内化工油品槽车装车的各种工艺，智能设备开发语言采用工业自动化常用的梯形图编程序语言，其普及程度及使用广，一般的工业自动化专业工程师都能进行操作和修改；控制设备的操作界面采用标准的工业化显示屏，显示屏的开发软件采用开放性的组态界面，功能强大，可以实现和各种智能的工业设备通讯，操作界面可按要求进行调整和修改，操作界面有图形，有按钮，开发软件组态采用模块方式，不需要编写代码就可以完成界面的开发。通过这种控制设备，不但保证生产安全，生产稳定可靠性，而且容易推广，能应用到国内外的各种化工油品槽车装车作业中去。本发明从通讯到界面开发都是采用国际标准编程语言、标准协议，大大节省了生产成本以及售后服务的成本，具有重要意义。

附图说明

附图用于对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的一种防爆型装车批控仪系统的功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面，特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。

如图1所示，本发明提供一种防爆型装车批控仪系统，包括处理信息和发送指令的中央处理器模块4、用于输入和显示发油状况的输入输出模块5、用于自动控制流体通断的阀门控制模块以及监控外界参数的信号采集模块1，所述输入输出模块5向所述中央处理器模块4发送发油请求，所述中央处理器模块4向所述阀门控制模块发送发油状态指令，所述阀门控制模块控制发油状态，所述信号采集模块1将测得的外界参数发送到中央处理器模块4，当外界参数与预设参数相匹配时，所述中央处理器模块4向阀门控制模块发出控制发油状态的指令或调整系统参数。

所述数据采集模块包括：流量信号监测模块、温度信号监测模块、阀门输入输出信号监测模块、泵控制信号监测模块、防溢开关信号监测模块以及静电接地信号监测模块。

流量信号监测模块：介质流经流量计时，发送若干个脉冲(发送脉冲的频率系数可根据需要达到的精度进行参数设置)。

温度信号监测模块：被测介质的实施温度是否在预设温度区间内；当温度趋于非常态温度时，向中央处理模块发送信号。

阀门输入输出信号监测模块：监测泵的启停，起到监控物料的抽送/停止作业状态，并及时反馈。

防溢开关信号监测模块：该监测模块安装于略高于额定液位处，当装车的液面达到或超过额定液位时，防溢开关信号监测模块发出信号，中央处理器模块接收并处理信号。

静电接地信号监测模块：批量装车时，为了避免装车过程中物料与空气摩擦产生静电，一旦积累过高量静电，引起火灾事故的机率便相当高，本发明要求槽车要具有良好的接地系统，如果接地电阻较大(一般设定为4欧姆)，则发出接地报警信号，中央处理器模块接收并处理信号。

信号采集模块1是将温度信号监测模块、阀门输入输出信号监测模块、泵控制信号监测模块、报警信号输出模块、防溢开关信号监测模块以及静电接地信号监测模块将采集到的信息等以脉冲信号、模拟信号或者数字信号的方式通过工业智能设备相应的接口单元将信号传送至中央处理器模块4中进行处理。采集到的数据不仅可供环境监测使用，而且还可供输油量的精确度提供参数依据。

所述中央处理器模块4包括中央处理器功能模块3，所述中央处理器功能模块3包括预设参数功能模块、定量发油控制功能模块、温度补偿功能模块、刷卡装车功能模块、接地保护功能模块、掉电保护功能模块、数据采集功能模块、启动顺序控制功能模块、安全保护功能模块、远程和就地实时监视功能模块、给现场仪表供电功能模块、报警信号输出功能模块、存储打印发油记录功能模块以及设备自检功能模块。

预设参数功能模块：本发明根据发油需要，通过远程监控计算机或批控仪设定发油参数。这些参数包括：流量系数、提前关阀量、开阀延迟时间、流体密度等。

温度补偿功能模块：由于本发明配置了温度变送器，采集现场温度，并据此温度调整流体的密度参数为当前温度的密度参数，对发油系数进行温度补偿，提高发油的精准度。

掉电保护功能模块：在装车过程中，由于意外情况导致系统掉电时，为了确保装车系统工作的更完善化，本发明的核心部件PLC内部设置了一个可供存储机构72小时电量的电容，确保系统参数的安全性。为用户提供更为安全和完善的智能存储信息，免受数据和中断作业带来的外因干扰，使本发明的智能化程序得到进一步体现。

数据采集功能模块：能接收与输出各种信号，如模拟量信号可以根据现场需要更改为0～20MA、4～20MA乃至可以根据当地电压的不同具体进行调整。流量计信号可根据需要改成脉冲接受方式或者模拟信号接受方式。数据采集使用多种手段，可供在不同环境下进行选择，从而使得采集到的数据更为准备，减免安全隐患，为安全作业提供保障。

设备自检功能模块：自动检测设备工作状态，并可远程监视。自动检测模块进行周期性的安全及环境参数检测，提供安全作业的参数依据。

安全保护功能模块：安全保护包括静电保护，防溢保护及意外情况紧急停车(装油车)。当静电保护系统接触不良介质冒罐时，系统将自动进入紧急停车状态。其他情况也可手动按紧急停车按钮进入停车状态。通过更多途径进行紧急状态，为安全事故提供安全保障。

启动顺序控制功能模块：可以根据不同产品，不同工艺，根据客户技术要求，灵活修改装车程序，增加或变更，通过将多个设备启动顺次设置为连锁启动，使得装车作业更加安全，装车工作更加人性化，智能化，操作使用也更加协调，使系统装车的精准率更高。

报警信号输出功能模块：装车时静电系统接触不良或者防溢开关发出信息，系统将对外输出报警信号。

存储打印发油记录功能模块：装车时或装车结束后，系统自动将装车信息发送至服务器，将数据存储到数据库中，供客户随时查询装车信息，并可根据客户需要，根据查询结果自动生成报表。

远程和就地实时监视功能模块：本地模式可根据需要现场发油，本系统中每台批控仪均是一个完整的计量、控制和显示单元，独立于上位机。同时提供国际标准的通讯接口及协议供(RS485MODBUSRTU或以太网协议)外部采集数据，实现了远程监控模式功能。

给现场仪表供电功能模块：该模块包括电源转换设备，可将AC220V转换成常用的仪表供电用电，如DC24V，DC5V电。用户不需要增设外部电源为仪表仪器提供电量，节省资源设备成本，并使得供电机构更具一致性和安全性，为系统的安全稳定工作提供有力保障。

本系统装车时通过定量发油控制功能模块、刷卡装车功能模块以及接地保护功能模块共同协作，完成终端装车作业。启动装车前先给本次装车设定装车量，装车设定量的设定有两种方式，包括通过操作界面手动设置和通过远程控制，将装车信息写入IC卡中，通过刷IC卡获取卡内信息进行设定。操作员在设定完装车量后，将接地系统与车体连接同时检查防溢开关位置。检查完毕后，点击启动按钮进行装车，系统在接收启动指令时自动检测接地信号及溢油信号，若信号处于报警状态，系统将自动取消启动指令，不允许装车作业；若信号正常，系统执行启动指令，这时阀门系统输出启动泵，同时阀门缓慢开启避免瞬间流量过高给仪表带来的损害，系统开始接收流量信号。装车过程如出现静电系统接触不良，或者液位达到危险高度，或手动触发急停按钮。中央控制器功能模块将会自动发出紧急停止装车指令，同时发出停泵信号，阀门自动关闭，避免了危险事故的发生，直到操作人员处理完故障后，方可再次启动装车，系统再继续执行，起到完成本次装车任务。当已装车量接近设定量时(提前关阀量可设定)阀门自动减小开度，降低流量以避免在结束时，由于流量过快过大导致的中快速关闭阀门产生的水击现象，对设备及管线造成损害。当已装量达到设定量时，系统发出装车结束指令，同时发出停泵信号以及关闭阀门，在流量计脉冲输出后结束本次装车任务。当系统装车结束后，启动智能化程序处理程序，根据完成情况对比已装量与设定量，自动调整关阀时间等参数，以使下次装车更加精准。

系统本身提供了国际标准的通讯接口及协议供(RS485MODBUSRTU或以太网协议)采集数据，并可扩展为第三方数据的采集，阀门输入/输出可以为模拟量信号也可以数字量信号，多种信号提供和处理模式，增强系统的兼容性，提高本发明的数据处理能力、可扩展性，为用户带来实惠和便利。本系统还具备IC卡刷卡及识别功能，在远程模式下，通过开票室将装车信息，如设定量，密码，装车鹤位号等信息写入IC卡内，现场通过刷卡PLC将卡内信息，通过通讯网络访问数据库，将信息进行对比。如果装车信息全部吻合，则系统允许装车操作，自动进入装车启动状态。

所述中央处理器模块4还包括发油量计算模块，其中发油质量流量(qm)，与参数：流量计发出的脉冲数(L)、流量计的仪表系数(K)、体积温度系数(f)、实际温度(t)、20℃时的标准密度(ρ20)之间存在如下数学关系：

q_m＝L[1-f(t-20)](ρ20-0.011)/K。

通过对各外界参数进行监控，使得本系统装车时，其装油量更为精准。

进一步地，所述防爆型装车批控仪2系统还包括有操作权限设定模块。

系统根据不同操作等级设置了三个不同等级的操作密码，如数据一级密码只可进行普通的装车操作，二级密码可进行常用的参数设置(如延迟开阀时间，提前关阀时间)，三级密码可进行重要的参数设置(如流量系数设置)。通过设置多级用户密码级别，使装车更安全、可靠具有公证。当然以上只是举例说明，同一用户还可以有多用密码在权限等。

进一步地，所述防爆型装车批控仪2系统还包括有TCP/IP网络模式和RS485网络模式。

以太网通讯协议为过程控制中常用的开放的Modbus TCP/IP协议，网络通讯速率高达10Mbps，远高于普通RS485网络(600～115200bps)。根据需要，也可以选用RS485网络，RS485网具有很强的抗干扰能力，通讯距离可达2000米以上。

进一步地，所述输入输出模块5包括刷卡输入模式和键盘输入模式。

装车设定量的设定有两种方式，包括通过操作面板手动设置和通过远程开票，将装车信息写入IC卡中，通过刷IC卡获取卡内信息进行设定。

本发明提供的用于一种防爆型装车批控仪系统，其核心控制器采用工业上常用的可编程控制器(GE MICRO系列)，液晶显示和键盘输入部分采用一体化液晶操作终端，上位机监控软件采用成熟的工控组态软件，使得该产品在先进性和可靠性上具有现在市场普遍产品使用的单片机类产品无以匹敌的绝对优势。本发明装车前和装车过程中自动检测各项外界参数，当达到预设参数时，自动停止装车操作，安全可靠，智能化控制程度高。并且分配多级别、多操作权限的用户或者编码，满足操作权限方可进行操作，系统安全程度高，为系统的安全稳定运行提供保障。当系统中出现非法操作和/或预设参数时，系统自动进行设备自诊断和报警提示。本发明采用TCP/IP网络模式和RS485网络模式，当采用以太网时，通讯协议为过程控制中常用的开放的Modbus TCP/IP协议，网络通讯速率高达10Mbps，远高于普通RS485网络(600～115200bps)，根据需要，也可以选用RS485网络，RS485网具有很强的抗干扰能力，通讯距离可达2000米以上。根据用户需求，该系统可以提供一机一位(一台批控仪控制一个鹤位)和一机多位(一台批控仪控制两个或多个鹤位)等多种控制选择模式。系统硬件采用模块化设计，各模块安装简便，易于维护，软件采用图形化中文界面，易于操作。本系统提供远程操作和就地操作两种操作方式。当操作方式设定为远程时，只允许在远程管理计算机上修改工作参数，进行装车作业；当操作方式设定为就地时，只允许在就地批控仪上修改工作参数，进行装车作业，同时在远程管理计算机上同步显示所有工作参数和设备状态。

本发明自动化控制程度高，系统达到EXD(ia)iiBT6级防爆标准，克服了人工装车的安全隐患，提高了装车的稳定性和通用性，操作简便，维护快捷，更加灵活地控制设备，可以完全实现全自动化控制，实现高精度的装车；另外设备的核心控制器采用智能的工业设备，可以灵活配置控制的信号，控制的点数，满足国内化工油品槽车装车的各种工艺，智能设备开发语言采用工业自动化常用的梯形图编程序语言，其普及程度及使用广，一般的工业自动化专业工程师都能进行操作和修改；控制设备的操作界面采用标准的工业化显示屏，显示屏的开发软件采用开放性的组态界面，功能强大，可以实现和各种智能的工业设备通讯，操作界面可按要求进行调整和修改，操作界面有图形，有按钮，开发软件组态采用模块方式，不需要编写代码就可以完成界面的开发。通过这种控制设备，不但保证生产安全，生产稳定可靠性，而且容易推广，能应用到国内外的各种化工油品槽车装车作业中去。本发明从通讯到界面开发都是采用国际标准编程语言、标准协议，大大节省了生产成本以及售后服务的成本。

以上所揭示的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：包括处理信息和发送指令的中央处理器模块、用于输入和显示发油状况的输入输出模块、用于自动控制流体通断的阀门控制模块以及监控外界参数的信号采集模块，

所述输入输出模块向所述中央处理器模块发送发油请求，所述中央处理器模块向所述阀门控制模块发送发油状态指令，所述阀门控制模块控制发油状态，

所述信号采集模块将测得的外界参数发送到中央处理器模块，当外界参数与预设参数相匹配时，所述中央处理器模块向阀门控制模块发出控制发油状态的指令或调整系统参数。

2.根据权利要求1所述的一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：所述数据采集模块包括：流量信号监测模块、温度信号监测模块、阀门输入输出信号监测模块、泵控制信号监测模块、防溢开关信号监测模块以及静电接地信号监测模块。

3.根据权利要求1所述的一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：所述中央处理器模块包括中央处理器功能模块，所述中央处理器功能模块包括预设参数功能模块、定量发油控制功能模块、温度补偿功能模块、刷卡装车功能模块、接地保护功能模块、掉电保护功能模块、数据采集功能模块、启动顺序控制功能模块、安全保护功能模块、远程和就地实时监视功能模块、给现场仪表供电功能模块、报警信号输出功能模块、存储打印发油记录功能模块以及设备自检功能模块。

4.根据权利要求1～3任一中权利要求所述的一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：所述中央处理器模块还包括发油量计算模块，其中发油质量流量(qm)，与参数：流量计发出的脉冲数(L)、流量计的仪表系数(K)、体积温度系数(f)、实际温度(t)、20℃时的标准密度(ρ20)之间存在如下数学关系：

q_m＝L[1-f(t-20)](ρ20-0.011)/K。

5.根据权利要求1所述的一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：所述防爆型装车批控仪系统还包括有操作权限设定模块。

6.根据权利要求1所述的一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：所述防爆型装车批控仪系统还包括有TCP/IP网络模式和RS485网络模式。

7.根据权利要求1所述的一种防爆型装车批控仪系统，其特征在于：所述输入输出模块包括刷卡输入模式和键盘输入模式。

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