CN201035384Y

CN201035384Y - 油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜

Info

Publication number: CN201035384Y
Application number: CNU2007200209690U
Authority: CN
Inventors: 何世龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2017-04-26

Abstract

本实用新型提供一种油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，包括带触摸屏工业平板电脑、PLC逻辑控制器及扩展模块、温度传感器、非接触式智能雷达液位计、智能电动执行器和IC卡读卡器，带触摸屏工业平板电脑与PLC逻辑控制器及扩展模块相接，PLC逻辑控制器扩展模块又分别与各温度传感器和非接触式智能雷达液位计相接，PLC逻辑控制器则通过电平转换及驱动电路与智能电动执行器相接，智能电动执行器和设置在带触摸屏工业平板电脑上的IC卡读卡器一起构成授权管理拉油操作测控终端。可实现如下功能：1)利用控制柜的IC卡身份确认和拉油时段限定功能，实施对放油阀开关的操作管理；2)利用控制柜的智能时段加热控制功能，合理地利用电力资源；3)利用控制柜的液位异常下降报警技术，实时监控输油管道的泄漏和盗窃现象的发生；4)利用控制柜的下限液位锁定加热单元技术，防干烧、防火灾；5)利用控制柜的上限液位控制停井技术，防止满罐。

Description

油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜

(一)技术领域

本实用新型涉及一种油田储油罐智能监控技术，具体地说是一种油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜。

(二)背景技术

现有的油田储油罐智能监控技术其手段和功能还比较单一，到目前为止，还没有哪种技术或设备同时具有身份确认、拉油时段限定、防盗、温度和液位自动控制报警等功能。

(三)发明内容

本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足和数据管理盲区，提供一种设计合理、功能完善的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜。该控制柜着重解决了油品防盗、智能时段加热、液位计量及控制、数据管理等长期困扰油田生产管理的瓶颈问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，包括带触摸屏工业平板电脑、PLC逻辑控制器、PLC逻辑控制器扩展模块、温度传感器、非接触式智能雷达液位计、智能电动执行器和IC卡读卡器，带触摸屏工业平板电脑与PLC逻辑控制器相接，PLC逻辑控制器又与PLC逻辑控制器扩展模块相接，PLC逻辑控制器扩展模块又分别通过温度变送器和安全栅与控制柜的温度传感器、储油罐的温度传感器和非接触式智能雷达液位计相接构成温度和液位测控终端，PLC逻辑控制器则通过电平转换及驱动电路与智能电动执行器相接，智能电动执行器和设置在带触摸屏工业平板电脑上的IC卡读卡器一起构成授权管理拉油操作测控终端。

上述油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其带触摸屏工业平板电脑上还设置有U盘数据转移插口以接测控数据库读取单元。

上述油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其带触摸屏工业平板电脑上还设置有无线数据远传单元及通讯接口。

上述油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其与PLC逻辑控制器相接的电平转换及驱动电路上还设置有罐温加热控制单元，罐温加热控制单元的输入端依次接主电路单元和电能计量单元，罐温加热控制单元的输出端接高效电磁加热棒。

上述油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其罐温加热控制单元上还连接有手动应急操作单元，手动应急操作单元则与智能电动执行器相接。

本实用新型的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜与现有技术相比，所产生的有益效果是：

1)利用系统的IC卡身份确认(即IC卡的授权级别，L级授权给拉油工，K级授权给看井工)和拉油时段限定功能，实施对放油阀开关的操作管理。提高放油阀开关操作的严密性和安全性。有效防止原油被盗现象的发生。

2)利用系统的智能时段加热控制功能，合理地利用电力资源。自动优化电力资源，节能降耗。

3)利用系统的液位异常下降报警技术，实时监控输油管道的泄漏和盗窃现象的发生。保护油品的安全。

4)利用系统的下限液位锁定加热单元技术，防干烧、防火灾。防止罐内油位低于加热体时人员误操作和系统误动作而引起的加热设备损坏或火灾、爆炸事故的发生。

5)利用系统的上限液位控制停井技术，防止满罐。

(四)附图说明

附图1为本实用新型的原理结构框图；

附图2为系统构成原理框图；

附图3为温度测量及控制构成示意图；

附图4为液位测量控制系统功能原理框图；

附图5为授权管理拉油操作功能原理框图；

附图6为数据综合分析系统构成框图。

图中，1、带触摸屏工业平板电脑，2、PLC逻辑控制器，3、PLC逻辑控制器扩展模块，3、PLC逻辑控制器扩展模块，4、柜温温度传感器，5、罐温温度传感器，6、非接触式智能雷达液位计，7、智能电动执行器，8、IC卡读卡器，9、温度变送器，10、温度变送器，11、安全栅，12、电平转换及驱动电路，13、U盘数据转移插口，14、无线数据远传单元及通讯接口，15、罐温加热控制单元，16、主电路单元，17、电能计量单元，18、高效电磁加热棒，19、手动应急操作单元。

(五)具体实施方式

下面结合附图1-6对本实用新型的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜作以下详细地说明。

如附图1-6所示，本实用新型的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其结构包括带触摸屏工业平板电脑1、PLC逻辑控制器2、PLC逻辑控制器扩展模块3、柜温温度传感器4、罐温温度传感器5、非接触式智能雷达液位计6、智能电动执行器7和IC卡读卡器8，带触摸屏工业平板电脑1与PLC逻辑控制器2相接，PLC逻辑控制器2又与PLC逻辑控制器扩展模块3相接，PLC逻辑控制器扩展模块3又分别通过温度变送器9、10和安全栅11与柜温温度传感器4、罐温温度传感器5和非接触式智能雷达液位计6相接构成温度和液位测控终端，PLC逻辑控制器2则通过电平转换及驱动电路12与智能电动执行器7相接，智能电动执行器7和设置在带触摸屏工业平板电脑1上的IC卡读卡器8一起构成授权管理拉油操作测控终端。

上述带触摸屏工业平板电脑1上还设置有U盘数据转移插口13以接测控数据库读取单元。

上述带触摸屏工业平板电脑1上还设置有无线数据远传单元及通讯接口14。

上述与PLC逻辑控制器2相接的电平转换及驱动电路12上还设置有罐温加热控制单元15，罐温加热控制单元15的输入端依次接主电路单元16和电能计量单元17，罐温加热控制单元15的输出端接高效电磁加热棒18。

上述罐温加热控制单元15上还连接有手动应急操作单元19，手动应急操作单元19则与智能电动执行器7相接。

下面对部分工作器件的功能作详细阐述：

1)带触摸屏工业平板电脑：

本控制柜以带触摸屏工业平板电脑1为显示窗口，以组态软件MCGS为核心，以PLC逻辑控制器2作为承上启下的连接桥，下挂智能信号转换模块与周遍设备进行外联。设置了单井储油罐必须掌控的温度、液位、授权管理拉油操作三个基础测控终端。由组态软件MCGS完成显示画面和人机对话操作功能，并自动完成实时数据的记录并生成历史数据库、历史报表。由PLC逻辑控制器2根据编制程序预设的任务要求，进行数据的判断、分析并驱动对应的控制设备，达到高度智能控制的目的。三个基础测控终端构成管理系统的三个子控制系统，是构成高度智能化系统的根基。

2)PLC逻辑控制器和扩展模块：

1、PLC逻辑控制器主要应用于进行现场控制。它具有组态灵活、运行速度快、控制方便、能耗小和可扩展性强等特点。由于是嵌入式设备，稳定性更佳，适宜在环境条件比较恶劣的现场应用。

2、PLC软件编程采用梯形图实现。根据控制要求，划分相应的功能块，实现不同的控制功能，在主程序中分别对其调用，完成不同的控制要求。在本控制器中，主要分为油罐温度控制、油罐液位控制、阀门控制(授权操作)、控制柜控制子程序。各自实现自己的独立的控制功能，便于系统修改维护。

PLC会循环地执行这些程序，进行处理，刷新系统的输入输出，每个循环周期大概需要10MS左右，所以实时性比较好。并且PLC内部包含看门狗，可以保证系统的稳定运行。

为使外挂设备与PLC进行通讯，本系统选用PLC逻辑控制器扩展模块3完成信号转换。

3)三个子控制系统

1、温度的测量及控制：

采用接触式电阻式传感器进行数据采集。接触式温度传感器具有结构简单、稳定可靠、测量精确和能远距离传送的特点。其测量原理是利用电阻式温度传感器的电阻值与检测环境的即时温度的对应关系，把这个对应关系通过模块转换成标准信号送往PLC逻辑控制器2完成温度测量工作。

PLC逻辑控制器2根据设定温度值对测量值的大小(或高低)进行判断分析，发出启动(或停止)加热设备的命令。在允许加热时段内，低于设定值开启加热系统；高于设定值停止加热系统。当然，加热系统的开或停还受到液位测控系统的控制。下面将加以叙述。

2、液位的测量及控制：

采用非接触式雷达液位计6进行液位数据采集。非接触式雷达液位计6利用微波脉冲反射原理通过计算发射脉冲与接收脉冲的时间间隔，计算出发射天线到物体表面的距离。具有结构简单、测量精确和能远距离传送的特点。通过功能模块转换成标准信号送往PLC逻辑控制器2完成液位测量工作。

PLC逻辑控制器2根据设定液位值对测量值的大小(或高低)进行判断分析，发出控制命令。主要完成以下三个基本功能：

(1)液位低于设定值时，锁定加热系统防止干烧。

(2)液位高于设定值时，输出控制信号，停井。防止溢罐。

(3)液位异常下降时，声光报警提示。及时发现盗窃或管道泄露现象。

3、授权管理拉油操作：

鉴于拉油管理的不规范和盗窃现象的时常发生，本方案选取防盗型智能电动执行器(球阀)7和磁卡识别系统。利用此项技术手段后，可从根本上遏制盗窃现象发生。

(1)采用IC卡技术进行拉油阀的开关操作。IC卡事先由总公司管理部门授权。未授权的IC卡读卡器不识别。

(2)IC卡读卡时，需经过授权级别和时段限定双重确认有效后，方可进行拉油阀的开关操作。PLC逻辑控制器2根据操作人员通过触摸屏发出的请求，发出开阀或关阀的命令，电动阀执行相应地动作，完成拉油任务。

(3)电动阀设有位置反馈信号，系统能准确地知道电动阀当前处于什么状态，避免超开或超关而损坏设备。

4)数据转移分析及数据综合

1、数据管理存在的问题

就目前单井罐测控技术手段的配置而言，检测数据仅仅局限于数据显示的层面上，数据读取依靠人工完成，无法进行拷贝或转移。靠人工记录的现有部分数据的连续性差，无朔源性。一些重要地原始阶段数据、历史数据、分类数据无法查询、分析。由于缺乏必要地数据综合管理，油量数据统计滞后，各分公司油量数据无法统一到具体时点上。给总公司的数据管理及统计造成困难。

2、数据综合管理

应对措施：加装工控机和配套的组态软件。编写数据管理程序(即系统组态)，实现数据综合、高效管理。

(1)建立单井罐油品储量实时数据库。对实时数据进行测量并记录，建立测控基础数据库。能对阶段数据、历史数据、分类数据和记录，自动分类管理。按分公司名称、单井井号编制管理ID号，自动建立实时数据，将每次操作的开、关阀时间，开阀前油位高度、关阀前油位高度，本次油位差值及体积数重量数分类存储，自动汇总。以备管理人员按需查询及调用。在现场本机可查询任意时点上的生产数据，能自动汇总。

(2)设置数据转移操作系统(读卡器，“U”盘等媒体)。用读卡器或“U”盘等媒体现场拷贝现场数据库的资料，可非常方便地将数据转移到上位机。便于汇总、查询、分析。

(3)在各分公司设立系统主机(上位机)，存储本公司各单井罐测控数据，编写管理程序，完成数据的分类、汇总、即时查询、综合分析等管理功能。必要时，打包上传总公司业务主管部门。

(4)预留数据无线传输系统(必要时可组建局域网，GPRS数据传输方案)。

(5)建立油品检斤、卸油实时数据库，并在上位机上与单井罐油品储量实时数据库绑定，设立单车装、卸油品量数据平衡报表，进行平衡统计。

Claims

1.油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，包括带触摸屏工业平板电脑、PLC逻辑控制器、PLC逻辑控制器扩展模块、温度传感器、非接触式智能雷达液位计、智能电动执行器和IC卡读卡器，其特征在于，带触摸屏工业平板电脑与PLC逻辑控制器相接，PLC逻辑控制器又与PLC逻辑控制器扩展模块相接，PLC逻辑控制器扩展模块又分别通过温度变送器和安全栅与控制柜的温度传感器、储油罐的温度传感器和非接触式智能雷达液位计相接构成温度和液位测控终端，PLC逻辑控制器则通过电平转换及驱动电路与智能电动执行器相接，智能电动执行器和设置在带触摸屏工业平板电脑上的IC卡读卡器一起构成授权管理拉油操作测控终端。

2.根据权利要求1所述的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其特征在于，带触摸屏工业平板电脑上还设置有U盘数据转移插口以接测控数据库读取单元。

3.根据权利要求1所述的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其特征在于，带触摸屏工业平板电脑上还设置有无线数据远传单元及通讯接口。

4.根据权利要求1所述的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其特征在于，与PLC逻辑控制器相接的电平转换及驱动电路上还设置有罐温加热控制单元，罐温加热控制单元的输入端依次接主电路单元和电能计量单元，罐温加热控制单元的输出端接高效电磁加热棒。

5.根据权利要求4所述的油田单井储油罐智能测控数据管理控制柜，其特征在于，罐温加热控制单元上还连接有手动应急操作单元，手动应急操作单元则与智能电动执行器相接。