CN202321323U - 储罐安全数控仪 - Google Patents

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樊红杰
莫顺元
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Abstract

本实用新型提供一种储罐安全数控仪,包括:壳体、安装在壳体上的LCD显示屏及安装在壳体内的控制电路,该控制电路包括主控电路、HART-RS232转换电路、安全栅电路;其中,壳体上设有液位传感器接口,用于连接液位传感器,主控电路上设有第一RS485接口电路,液位传感器通过安全栅电路与第一RS485接口电路连接;壳体上设有压力传感器接口,用于连接压力传感器,主控电路上设有第一RS232接口电路,压力传感器通过HART-RS232转换电路与第一RS232接口电路连接;LCD显示屏与主控电路上设有的第二RS232接口电路连接。本实用新型集数据采集、数据处理、智能控制、数据显示于一体,不仅能够降低工作人员的劳动强度,而且使用更为方便、安全。

Description

储罐安全数控仪
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种以油站或油库的储罐为对象,集数据采集、数据处理、智能控制、数据显示于一体的储罐安全数控仪。
背景技术
[0002] 油库或油站的信息化系统是现代化油库或油站信息化建设中的重要部分,利用自动化计量和监测系统实时的采集各个储罐的各种状态参数,可以为该信息化系统提供分析和决策的依据,同时,对采集的状态参数实现全数字化处理以提高数据的可靠性也是信息化系统的重要环节。
[0003] 目前市场中的各种油库的计量和监测设备,有的只能测量液位,有时只能测量温度,有的只能测量压力。这些监测设备于现场采集到储罐的油位、温度等相关数据后,需要将数据上传至控制室的上位机管理系统进行进一步地计算处理,才可以得到实际需要的储罐的重要参数。工作人员在监测维护储罐时,需要到控制室查询储罐的各项重要参数,再返回现场根据查询结果对储罐的配置做出调整。可见,现有的计量和监测设备不仅使用起来极为不方便,而且额外增加了现场工作人员的劳动强度,安全性也不高。
实用新型内容
[0004] 鉴于上述原因,本实用新型的目的在于提供一种集数据采集、数据处理、智能控制、数据显示于一体的储罐安全数控仪。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
[0006] 一种储罐安全数控仪,其特征在于,它包括:壳体、安装在壳体上的IXD显示屏及安装在壳体内的控制电路,该控制电路包括主控电路、HART-RS232转换电路、安全栅电路;
[0007] 所述壳体上设有液位传感器接口,液位传感器与该液位传感器接口连接,所述主控电路上设有第一 RS485接口电路,液位传感器通过所述安全栅电路与该第一 RS485接口电路连接;
[0008] 所述壳体上设有压力传感器接口,压力传感器与该压力传感器接口连接,所述主控电路上设有第一 RS232接口电路,压力传感器通过所述HART-RS232电路与该第一 RS232接口电路连接;
[0009] 所述主控电路上还设有第二 RS232接口电路,所述IXD显示屏与该第二 RS232接口电路连接。
[0010] 进一步地:
[0011 ] 所述控制电路还包括电流环转换电路,所述壳体上设有电流环接口,电流环与该电流环接口连接,电流环通过该电流环转换电路与所述主控电路的数据输入/输出端连接。
[0012] 所述控制电路还包括I/O接口电路,所述壳体上设有若干设备输入输出接口,待监测储罐的阀/泵或/及报警器与该若干设备输入输出接口连接,待监测储罐的阀/泵或/及报警器通过该I/O接口电路与所述主控电路的数据输入/输出端连接。
[0013] 所述主控电路上设有第二 RS485接口电路,上位机与该第二 RS485接口电路连接。
[0014] 该储罐安全数控仪还包括具有统一接口的电源板,该电源板的数据输入/输出端通过电源和数据总线与所述主控电路的数据输入/输出端相连接;
[0015] 所述液位传感器、安全栅电路分别与该电源板电气连接,该电源板把所述液位传感器输出的信号传输给所述安全栅电路,所述电源板再把所述安全栅电路输出的信号传输给所述第一 RS485接口电路;
[0016] 所述压力传感器、HART-RS232转换电路分别与该电源板电气连接,该电源板把所述压差变压器输出的信号传输给所述HART-RS232转换电路,该电源板再把所述HART-RS232转换电路输出的信号传输给所述第一 RS232接口电路。
[0017] 所述电流环、电流环转换电路与所述电源板电气连接,所述电源板把所述电流环输出的信号传输给所述电流环转换电路,所述电源板把所述电流环转换电路输出的信号传输到所述主控电路的数据输入/输出端;
[0018] 所述I/O接口电路的数据输入/输出端与所述电源板电气连接;
[0019] 所述上位机通过所述电源板与所述主控电路的第二 RS485接口电路连接。
[0020] 所述壳体为隔离防爆型的防爆外壳;所述壳体上开有用于供所述LCD显示屏显示数据信息的玻璃窗口。
[0021] 本实用新型的优点在于:
[0022] 1、集数据采集、分析、处理、显示、存储、上传功能于一体,在工作现场就可以直接通过显示屏观察到油罐内油品体积、净油体积、水体积、修正系数、质量等各项重要参数;
[0023] 2、对各种传感器采集的数据进行全数字化处理,增加了数据的可靠性;
[0024] 3、通过模式识别算法实现了对储罐的智能化控制,当储罐参数出现异常时,可进行报警或是自动切断进/出油阀并通过显示屏提示工作人员进行处理;
[0025] 4、可根据现场的实际情况对设备进行不同的配置,最大的满足现场需要;
[0026] 5、具有若干可配置的输出节点,可以根据实际需要对其进行配置;
[0027] 6、具有标准的MODEM BUS通讯接口,可以把储罐的相关数据传输到后台服务器或是数据库;
[0028] 7、可通过设置设备的集联地址将多个设备集联使用;
[0029] 8、具有防爆功能,应用于油罐现场更具安全性。
附图说明
[0030] 图1为本实用新型控制电路的组成框图;
[0031] 图2A为本实用新型主控电路具体电路图;
[0032] 图2B为本实用新型电流环转换电路具体电路图;
[0033] 图2C为本实用新型I/O接口电路具体电路图;
[0034] 图2D为本实用新型电源板具体电路图。
具体实施方式
[0035] 以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。[0036] 本实用新型公开的储罐安全数控仪由壳体、安装在壳体上的IXD显示屏1和安装在壳体内的控制电路板组成,其中,控制电路板是本实用新型的核心部分。
[0037] 图1为本实用新型控制电路的组成框图。如图所示,该控制电路主要包括主控电路2、安全栅电路4、HART-RS232转换电路5、电流环转换电路6、I/O接口电路7。
[0038] 本实用新型的壳体上设有液位传感器接口,用于连接液位传感器8或液位仪。液位传感器8的信号输出端通过RS485总线与安全栅电路4的信号输入端相连,安全栅电路4的信号输出端又通过RS485总线与主控电路2上的第一 RS485接口电路。液位传感器8通过安全栅电路4与主控电路2上的第一 RS485接口电路连接,以采集储罐的油位、水位、温度等相关数据。
[0039] 本实用新型壳体上还设有压力传感器接口,用于连接压力传感器9。压力传感器9的信号输出端通过HART总线与HART-RS232转换电路5的信号输入端相连,HART-RS232转换电路5的信号输出端又通过RS232总线与主控电路2上的第一 RS232接口电路,压力传感器9通过HART-RS232转换电路5与主控电路2上的第一 RS232接口电路连接,用于采集储罐的压力数据。
[0040] 如图,本实用新型的控制电路还包括电流环转换电路6,用于接入4_20mA的电流环10输出的检测信号,与之对应,本实用新型的壳体上设有电流环接口,用于连接电流环10。电流环10的信号输出端通过数据总线与电流环转换电路6的信号输入端相连,电流环转换电路6的信号输出端又通过数据总线与主控电路2的信号输入端相连。电流环10通过电流环转换电路6与主控电路2的数据输入/输出端相连,采集储罐的各种数据。
[0041] 本实用新型的控制电路还包括一 I/O接口电路7。本实用新型的壳体上设有若干个设备输入输出接口,用于连接待监测储罐的阀/泵或/及报警器10。即待监测储罐的阀/泵或/及报警器11通过I/O接口电路7的信号输入端、I/O总线与主控电路2的信号输入/输出端相连。该I/O接口电路7可设置若干输入输出节点,壳体上设置与之对应的若干设备输入输出接口,以根据需要接入若干现场储罐的阀/泵或/及报警器11,主控电路2通过I/O接口电路7输出控制信号控制被控对象,如切换相应储罐的进油阀和出油阀。
[0042] 如图所示,构成本实用新型控制电路的主控电路2上还设有第二 RS232接口电路,用于连接控制IXD显示屏1,以显示储罐的各种状态参数。
[0043] 如图所示,构成本实用新型控制电路的主控电路2上的第二 RS485接口电路还通过RS485总线与上位机3相连。上位机3 —方面接收本实用新型上传的储罐的相关数据,另一方面向本实用新型下发配置信息。
[0044] 本实用新型的工作原理为:
[0045] 根据实际需要将待监测的现场储罐的阀/泵或/及报警器11以及液位传感器8、压力传感器9、电流环10分别与设备输入输出接口、液位传感器接口、压力传感器接口及电流环接口连接。于一具体实施例中,电流环转换电路6可接入四路电流环,本实用新型的壳体上对应设置四个电流环接口;I/O接口电路7可以提供六路输入节点和六路输出节点,壳体上对应设置十二个设备输入输出接口,可根据实际需要接入多个储罐的阀/泵或是报警
ο
[0046] 本实用新型开启后,液位传感器8开始采集储罐的油位、水位、温度等相关数据,并将采集到的数据通过安全栅电路4进行数据转换后传输给主控电路2 ;压力传感器9则采集储罐的相关压力数据,并将采集到的数据通过HART-RS232转换电路5进行数据转换后传输给主控电路2,主控电路2也可对压力传感器9进行参数配置;电流环10也将采集到的储罐的相关数据经电流环转换电路6进行数据转换后传输给主控电路2。
[0047] 主控电路2首先对收到的储罐的相关数据进行全数字化处理,然后通过一定的算法计算得到油品的各项重要参数,比如根据国标要求计算出储罐的容积、油品的标准体积、体积修正系数、质量和密度等参数,并将计算及处理结果显示于IXD显示屏1上。
[0048] 同时,本实用新型还把上述各个传感器采集收到的储罐的油位、温度等相关数据以及收到的电流环采集的设备数据经全数字化处理后上传到上位机3以进行分析及监控管理;上位机3也可以根据实际需要将储罐的各种配置信息,比如储罐数量、罐高度、报警高限值和低限值等,下发到本实用新型。
[0049] 对于储罐的智能化控制,本实用新型采用了模式识别算法。具体地说:主控电路2将实时收到的液位传感器8、压力传感器9等传感器采集到的储罐的相关数据,与上位机3下发的配置信息进行比较,判断出储罐参数是否异常,若异常则启动报警器进行报警或是通过预定的设置,切断对应储罐的进油阀或出油阀。比如,当采集到的油品温度高于上位机3配置的温度高限制时,主控电路2可通过I/O接口电路7启动报警器进行报警,而当采集到的油位低于或高于上位机3配置的油位低限值或高限值时,主控电路2可通过I/O接口电路7启动报警器发出声光报警同时切断对应储罐的出油阀或进油阀并通过LCD显示屏1显示提示信息,这使得油库的运行更加安全,而且维护起来也很方便。
[0050] 如图1所示,为了简化接线,实现设备接口的统一,本实用新型还包括一电源板12,本实用新型所有的外接电缆接线都从该电源板12上接出,且电源板12可为各个模块提供电源。电源板12与主控电路2相应的输入输出端相连接;同时,上述液位传感器8、安全栅电路4、压力传感器9、HART-RS232转换电路5、电流环转换电路6、电流环10、上位机3以及I/O接口电路7的数据输入/输出端分别与电源板12电气连接。
[0051] 其中,电源板12把液位传感器8的RS485信号传输给安全栅电路4,电源板12再把安全栅电路4输出的RS485信号传输给主控电路2上的第一 RS485接口电路;
[0052] 同时,电源板12把压力传感器9的信号传输给HART-RS232转换电路5,电源板12再把所述HART-RS232转换电路5输出的信号传输给主控电路2上的第一 RS232接口电路;
[0053] 电源板12把电流环10输出的信号传输给电流环转换电路6,电源板12再把电流环转换电路6输出的信号传输到主控电路2相应的输入输出端;
[0054] 以及,本实用新型向上位机3上传的储罐的相关数据以及上位机3向本实用新型下发的相关配置信息都经由电源板12传输,上位机3给电源板12提供MV电源。
[0055] 图2A-2D为本实用新型一具体实施例的电路原理图。
[0056] 如图2A所示,主控电路采用Luminary公司的型号为LM3S1138的ARM板,该ARM板上设有大容量数据存储芯片,可以存储系统的配置信息数据和用于计算出油罐重要参数所需的支持数据;ARM板上还具有看门狗功能的复位芯片,可以提高系统的可靠性。
[0057] 图2B为电流环转换电路的电路原理图;图2C为I/O接口电路的电路原理图;图2D为电源板的电路原理图。
[0058] 于上述实施例中,安全栅电路可使用上海晨竹仪表有限公司生产的型号为GS8093B-EX的安全栅板;HART-RS-232转换电路使用郑州波特电子有限公司生产的控制板;报警器使用哈尔滨东方报警设备有限公司生产的FSG-103-24V型声光报警器;LCD显示屏使用上海朗睿电子科技有限公司生产的型号为LR080AR系统的彩色工业液晶显示器,可以显示储罐的各种参数及状态,比如油品类型、液位、水位、温度、压力、净油体积、水体积、空容量、密度、VCF, V20、质量、设备状态、报警状态、DI/D0状态等,与显示屏对应,本实用新型的壳体上开有与显示屏大小适应的玻璃窗口。
[0059] 另外,为了提高系统的可靠性,本实用新型与上位机3可使用信号隔离模块RSM485CT实现电气隔离。本实用新型还具有标准的MODEM BUS通讯接口,可以把储罐的相关数据传到后台数据库或服务器。为增加使用的灵活性,也可通过设置设备的集联地址将多个设备集联使用。隔离防爆型的防爆外壳,应用于油罐现场更具安全性。
[0060] 本实用新型的壳体为隔离防爆型的防爆外壳。
[0061] 综上,本实用新型的储罐安全数控仪集数据采集、数据处理、智能控制及数据显示于一体,即在设备现场可通过多种传感器采集到储罐的相关数据,传输给主控电路后对数据进行全数字化处理后通过一定的算法计算出油品的重要参数,并显示在LCD显示屏上,这样,既无需从后台服务器或数据库调取支持数据,而且全数字化处理后的数据不易受到传输干扰,更易进行验证,可保证了数据的完整性。另外,通过实时地将采集到的数据与上位机的配置信息作比较,可于储罐参数异常时进行报警或是切断进/出油阀并显示出提示信息,实现了储罐的智能化控制,有利于后期维护。
[0062] 以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理,对于本领域的技术人员来说,在不背离本实用新型的精神和范围的情况下,任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种储罐安全数控仪,其特征在于,它包括:壳体、安装在壳体上的LCD显示屏及安装在壳体内的控制电路,该控制电路包括主控电路、HART-RS232转换电路、安全栅电路;所述壳体上设有液位传感器接口,液位传感器与该液位传感器接口连接,所述主控电路上设有第一 RS485接口电路,液位传感器通过所述安全栅电路与该第一 RS485接口电路连接;所述壳体上设有压力传感器接口,压力传感器与该压力传感器接口连接,所述主控电路上设有第一 RS232接口电路,压力传感器通过所述HART-RS232电路与该第一 RS232接口电路连接;所述主控电路上还设有第二 RS232接口电路,所述IXD显示屏与该第二 RS232接口电路连接。
2.如权利要求1所述的储罐安全数控仪,其特征在于,所述控制电路还包括电流环转换电路,所述壳体上设有电流环接口,电流环与该电流环接口连接,电流环通过该电流环转换电路与所述主控电路的数据输入/输出端连接。
3.如权利要求2所述的储罐安全数控仪,其特征在于,所述控制电路还包括I/O接口电路,所述壳体上设有若干设备输入输出接口,待监测储罐的阀/泵或/及报警器与该若干设备输入输出接口连接,待监测储罐的阀/泵或/及报警器通过该I/O接口电路与所述主控电路的数据输入/输出端连接。
4.如权利要求3所述的储罐安全数控仪,其特征在于,所述主控电路上设有第二 RS485接口电路,上位机与该第二 RS485接口电路连接。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的储罐安全数控仪,其特征在于,它还包括具有统一接口的电源板,该电源板的数据输入/输出端通过电源和数据总线与所述主控电路的数据输入/输出端相连接;所述液位传感器、安全栅电路分别与该电源板电气连接,该电源板把所述液位传感器输出的信号传输给所述安全栅电路,所述电源板再把所述安全栅电路输出的信号传输给所述第一 RS485接口电路;所述压力传感器、HART-RS232转换电路分别与该电源板电气连接,该电源板把所述压差变压器输出的信号传输给所述HART-RS232转换电路,该电源板再把所述HART-RS232转换电路输出的信号传输给所述第一 RS232接口电路。
6.如权利要求5所述的储罐安全数控仪,其特征在于,所述电流环、电流环转换电路与所述电源板电气连接,所述电源板把所述电流环输出的信号传输给所述电流环转换电路,所述电源板把所述电流环转换电路输出的信号传输到所述主控电路的数据输入/输出端;所述I/O接口电路的数据输入/输出端与所述电源板电气连接;所述上位机通过所述电源板与所述主控电路的第二 RS485接口电路连接。
7.如权利要求6所述的储罐安全数控仪,其特征在于,所述壳体为隔离防爆型的防爆外壳;所述壳体上开有用于供所述LCD显示屏显示数据信息的玻璃窗口。
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