CN201122239Y - 阀门监控及高低液位联锁报警系统 - Google Patents

Abstract

一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于它是由作为高、低液位硬报警器的浮球液位开关、电动阀门、远程数据采集器控制模块、手操器、上位管理机及控制组态软件组成；本实用新型的优越性在于：结构先进，易于扩展；具有卓越的温度特性；低成本，低功耗，具有省电模式；通信方式灵活多样；强大的软件系统；系统工作结构简单，可靠性高，联动电动阀响应时间短，安全性高，实用性强，能够为油库进油、输转作业提供有力的安全保障，使用后在油库收发作业中发挥了很好的作用，避免了溢油事故的发生，节约资源，保障作业安全，有助于油库综合效益的提高；采用远程数据采集器，内置功能强大的远程数据采集器监控程序，性能高超、使用方便。

Description

阀门监控及高低液位联锁报警系统

(一)技术领域：

本发明属于一种监控报警系统，特别涉及一种阀门监控及高低液位联锁报警系统。

(二)技术背景：

长期以来，由于石油行业的油库库区储存了大量石油产品，在油库进油、卸油、输转作业的过程中，由于对储油罐内石油产品的液位缺少实时的监测，以及阀门控制不及时，会导致溢油事故的发生，对库区的安全构成了威胁。

(三)发明内容：

本实用新型的目的在于设计一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，本系统本着安全、可靠、稳定及可扩展性原则进行设计，根据工程图纸设计，采用现场手动、远程软控制、远程硬控制及高低液位连动控制方式，同时提供阀门故障报警、高低液位报警信号为油库在安全生产运营中提供有利的保障，从而实现油库电动阀门的完全自动化控制。

本实用新型的技术方案：一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于它是由作为高、低液位硬报警器的浮球液位开关、电动阀门、远程数据采集器控制模块、手操器、上位管理机及控制组态软件组成；所说的现场电动阀门执行器通过多芯屏蔽信号线与现场远程数据采集器控制模块相连，同时浮球液位开关的报警触点信号也与远程数据采集器控制模块相连，然后通过MODBUS总线把远程数据采集器I与远程数据采集器II连接起来，设计采用主备双路MODBUS通讯总线控制方式，故需要敷设两根通讯电缆接入中控室分别与手操器和上位管理机相连，构成两种操作方式；远程数据采集器I与远程数据采集器II至站场控制室分别敷设一根通信光缆，通过以态网通讯模块接入到交换机上，为上位管理机提供阀门的各种状态信号，构成油库罐区阀门与液位开关的联锁控制关系。

上述所说的通讯电缆接入中控室分别与手操器和上位管理机相连构成的两种操作方式中，当采用手操器的控制方式时，手操器一一对应电动阀门；当采用管理机操作时，由管理机发出操作指令，对阀门进行控制。

上述所说的远程数据采集器控制模块是一种远端测控单元装置，包括CPU、输入输出模块与电源模块。

上述所说的油罐高低液位硬报警器，采用隔爆式浮球液位控制器，安装在油罐罐壁上，依信号线路引入至远程数据采集器控制模块，实现与油罐进口电动阀的联动控制，同时通过工业总线方式将报警信号传输到中控室，可从油库控制系统主备机显示报警并记录。

上述所说的浮球液位控制器还包括可在设备运行状态下，对控制器进行自检，以确保控制器及系统安全运行的自检式液位控制器。

上述所说的油罐高低液位报警器还可以采用在高报的同时关闭卸油泵、避免在火车卸油时产生安全隐患的卸油泵联锁。

上述所说的电动阀门还可以工作于远程软自动控制方式、远程软自动控制方式、现场手动控制方式。

本实用新型的工作原理与工作过程：阀门的控制量主要为阀门的开、关、停与阀门的开、关、停、故障信号反馈，在应用场合往往会根据实际需要将阀门开或关，或者开到一定程度(开度)，甚至动态的以某种规律开关。采用模拟的反馈信号，即用时间、电流的大小来表示阀门的开启角度。设计采用远程数据采集器控制模块，手操器、浮球液位开关(高低液位硬报警器)相结合的方法来控制电动执行机构运行；现场电动阀门执行器通过多芯屏蔽通讯缆线与现场远程数据采集器控制模块相连，同时浮球液位开关(高低液位硬报警器)的报警触点信号也与远程数据采集器控制模块相连，然后通过MODBUS总线把远程数据采集器I与远程数据采集器II连接起来，设计采用主备双路MODBUS通讯总线控制方式，故需要敷设两根通讯电缆接入中控室分别与手操器和上位管理机相连；设计采用多个手操器的控制方式，一个手操器对应多个电动阀门，以便根据预先设定好的阀门编号同时操作多个阀门。即实现MODBUS总线通讯协议接入到上位机油库控制系统系统，从而实现现场手动、远程硬控制、远程软控制与连锁控制电动阀门；同时监视各种故障报警信号。从远程数据采集器I与远程数据采集器II至站场控制室分别敷设一根通信光缆，通过以态网通讯模块接入到交换机上，为站控管理机提供阀门的各种状态信号，实现实时监控库区现场电动阀门及高低液位报警情况。

远程数据采集器控制模块的工作过程为：负责对现场信号、工业设备的监测和控制；在系统控制时，由操作人员通过点击该阀门控制系统软件或操作手操器，实现对远程数据采集器的远程控制，即远程数据采集器通过MODBUS总线通讯协议在上位机进行编程组态、或通过手操器进行操作设置对过程量、开关量作数据处理，使阀门控制更加方便，具体操作流程为上位机或手操器通过MODBUS总线通讯协议对远程数据采集器(DO、DI)的控制与反馈开实现对阀门的开、关、停控制以及阀门的开、关、停、开度、故障的状态监测；高液位报警信号的接入，通过与远程数据采集器的连接实现了电动阀门的连锁控制。

电动阀门工作于联动控制方式时，在每个油罐进油作业中，采用两个浮球液位开关，分别作为高、低液位报警联动，高低液位报警器的报警触点信号连接到远程数据采集器(DI量)控制柜内，来触发电动阀门的开关；故当油罐液位达到设定的高、低液位，触发高低液位报警接点闭合时，远程数据采集器接受到报警信号，远程数据采集器将自动关闭油罐相对应的进出口阀门，达到自动连锁控制电动阀门的目的。

电动阀门采用远程软自动控制方式时，远程数据采集器接受来自上位机软件的“自动”控制信号，此时如果现场电动阀门的“本地/远程”转换开关处于远程档，这时上位机软件通过MODBUS通讯协议实现对远程数据采集器进行控制，从而实现了对电动阀的远程软自动控制方式。同时读取高报及阀位信号，实时监控现场情况，并有黄色预警，红色报警产生。工作人员还可以提前预案方式做到自动导罐、换罐等作业。根据站场提供的信息可以提前预告下载时间，减轻工作人员劳动强度。

电动阀门采用远程软自动控制方式时，远程数据采集器接受来自手操器的“自动”控制信号，此时如果现场电动阀门的“本地/远程”转换开关处于远程档，这时每个手操器设置好对应的阀门组，然后通过MODBUS通讯协议实现对远程数据采集器进行控制，从而实现了对电动阀的远程硬自动控制方式。

电动阀门采用现场手动控制方式时，在现场对阀门进行手动操作，这时只要把电动阀门上的“本地/远程”转换开关处于本地档，通过阀门上的按钮就可以对电动阀进行开、关、停控制，则此时为阀门的手动控制方式。

本实用新型的优越性在于：1、结构先进，易于扩展，SuperE-S产品可实现工业现场最基本的控制功能，模块化、积木式结构，使得内部硬件组态非常方便。用户可根据工程规模的实际需要进行I/O数量的扩展，I/O接口从几个到600多个；2、卓越的温度特性，优秀工业级产品，可适应的环境温度为-30~75℃；军品级产品，适合在恶劣环境中工作，其高温和低温特性为-40～+80℃，且不需要特殊的加热器和冷却风扇；3、低成本，低功耗，具有省电模式。在软件的控制下进入休眠状态，休眠状态电能降至约120mV，一旦有中断输入，系统就恢复供电，这对太阳能供电的场所特别有用；4、灵活的通信方式，支持通用的Modbus远程数据采集器、Modbus ASCII通讯协议，也可自定义通讯协议。可提供三个物理串行口，每一个口通过组态都能与任何类型的媒体(电话线、光纤、无线电台、微波、卫星)实现通信。可以在通信网络上进行编程和诊断，现场的一切操作均可在控制中心或办公室完成。具有呼叫-报告功能，提高了反应速度，节省了数据流量的通信时间；5、强大的软件系统，远程数据采集器内置功能强大的监控程序，无需编程，自动实现数据采集、数据处理等功能；多种控制算法几乎可以满足所有工业现场的控制要求。通过设置、组态就可实现一般的检测及控制，远程数据采集器可与任何PC工作站联网，几乎与所有的工作站软件兼容，如Lookout、Fix、Web、Genesis、Intouch、Onspec等等。可容易地组成强大的油库控制系统系统。6、系统工作结构简单，可靠性高，联动电动阀响应时间短，安全性高，实用性强，能够为油库进油、输转作业提供有力的安全保障，使用后在油库收发作业中发挥了很好的作用，避免了溢油事故的发生，节约了资源，保障了作业安全，有助于油库综合效益的提高。7、采用SuperE-E系列远程数据采集器，性能优良、工业级元器件生产，内置功能强大的远程数据采集器监控程序，具有性能高超、使用方便等优点。

(四)附图说明：

附图1为本实用新型所涉一种阀门监控及高低液位联锁报警系统的总体结构图。

(五)具体实施方案：

实施例：一种阀门监控及高低液位联锁报警系统(见图1)，其特征在于它是由作为高、低液位硬报警器的浮球液位开关、电动阀门、远程数据采集器(RTU)控制模块、手操器、上位管理机及控制组态软件组成；所说的现场电动阀门执行器通过多芯屏蔽信号线与现场远程数据采集器控制模块相连，同时浮球液位开关的报警触点信号也与远程数据采集器控制模块相连，然后通过MODBUS总线把远程数据采集器I与远程数据采集器II连接起来，设计采用主备双路MODBUS通讯总线控制方式，故需要敷设两根通讯电缆接入中控室分别与手操器和上位管理机相连，构成两种操作方式；远程数据采集器I与远程数据采集器II至站场控制室分别敷设一根通信光缆，通过以态网通讯模块接入到交换机上，为站控管理机提供阀门的各种状态信号，构成油库罐区阀门与液位开关的联锁控制关系。

上述所说的通讯电缆(见图1)接入中控室分别与手操器和上位管理机相连构成的两种操作方式中，当采用手操器的控制方式时，手操器一一对应电动阀门；当采用管理机操作时，由管理机发出操作指令，对阀门进行控制。

上述所说的远程数据采集器控制模块(见图1)是一种远端测控单元装置，包括CPU、输入输出模块与电源模块。

上述所说的油罐高低液位硬报警器(见图1)，采用隔爆式浮球液位控制器，安装在油罐罐壁上，依信号线路引入至远程数据采集器控制模块，实现与油罐进口电动阀的联动控制，同时通过工业总线方式将报警信号传输到中控室，可从油库控制系统主备机显示报警并记录。

上述所说的浮球液位控制器(见图1)还包括可在设备运行状态下，对控制器进行自检，以确保控制器及系统安全运行的自检式液位控制器。

上述所说的油罐高低液位报警器(见图1)还可以采用在高报的同时关闭卸油泵、避免在火车卸油时产生安全隐患的卸油泵联锁。

上述所说的电动阀门(见图1)还可以工作于远程软自动控制方式、远程软自动控制方式、现场手动控制方式。

设备技术数据：

1、远程数据采集器(RTU)：

供电方式：220VAC 50Hz或24VDC或12V太阳能电池；输入信号：0～20mA/4～20mA DC电流信号，测量精度0.1％或0～5V/1～5V DC电压信号，测量精度0.1％；热电阻信号：Pt100热电阻，测量精度0.5％；热电偶信号：测量精度0.1％；数字信号：触点信号，24V电平信号，0～10KHZ脉冲计数；输出信号：继电器输出，触点容量220V 6A；通讯方式：RS 232、RS 485/422串行口、电话线、以太网、无线电台；通讯协议：Modbus RTU，Modbus ASCII，ECHO 4100协议(兼容Baker 8500协议)；显示方式：彩色图形LCD显示(触摸屏)、普通点阵LCD显示、高亮度数码LED显示；操作方式：远程操作，现场按键操作；温度性能：使用温度E16M系列-40℃～+80℃，E16I系列-30℃～+75℃；存储温度：50～+80℃。

2、油罐高低液位硬报警器

工作压力：常压型P≤0.1MPa，压力型0.1＜P≤4.0MPa；工作温度：-40℃～+150℃；触点容量：220VAC/DC 1A；材质：接液部分1Cr18Ni9Ti；防爆外壳ZL102喷塑；出线口螺纹：M20×1.5；介质密度：≥0.65g/cm3；防爆标志：隔爆型d II BT4。

Claims (7)

1、一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于它是由作为高、低液位硬报警器的浮球液位开关、电动阀门、远程数据采集器控制模块、手操器、上位管理机及控制组态软件组成；所说的现场电动阀门执行器通过多芯屏蔽信号线与现场远程数据采集器控制模块相连，同时浮球液位开关的报警触点信号也与远程数据采集器控制模块相连，然后通过MODBUS总线把远程数据采集器I与远程数据采集器II连接起来，设计采用主备双路MODBUS通讯总线控制方式，故需要敷设两根通讯电缆接入中控室分别与手操器和上位管理机相连，构成两种操作方式；远程数据采集器I与远程数据采集器II至站场控制室分别敷设一根通信光缆，通过以态网通讯模块接入到交换机上，为上位管理机提供阀门的各种状态信号，构成油库罐区阀门与液位开关的联锁控制关系。

2、根据权利要求1所说的一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于所说的通讯电缆接入中控室分别与手操器和上位管理机相连构成的两种操作方式中，当采用手操器的控制方式时，手操器一一对应电动阀门；当采用管理机操作时，由管理机发出操作指令，对阀门进行控制。

3、根据权利要求1所说的一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于所说的远程数据采集器控制模块是一种远端测控单元装置，包括CPU、输入输出模块与电源模块。

4、根据权利要求1所说的一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于所说的油罐高低液位硬报警器，采用隔爆式浮球液位控制器，安装在油罐罐壁上，依信号线路引入至远程数据采集器控制模块，实现与油罐进口电动阀的联动控制，同时通过工业总线方式将报警信号传输到中控室，可从油库控制系统主备机显示报警并记录。

5、根据权利要求1所说的一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于所说的浮球液位控制器还包括可在设备运行状态下，对控制器进行自检，以确保控制器及系统安全运行的自检式液位控制器。

6、根据权利要求1所说的一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于所说的油罐高低液位报警器还可以采用在高报的同时关闭卸油泵、避免在火车卸油时产生安全隐患的卸油泵联锁。

7、根据权利要求1所说的一种阀门监控及高低液位联锁报警系统，其特征在于所说的电动阀门还可以工作于远程软自动控制方式、远程软自动控制方式、现场手动控制方式。

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