基于组态软件的转油站计量系统.docx

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基于组态软件的转油站计量系统

毕业设计（论文）

基于组态软件的转油站计量系统

硬件设计

学生姓名XXX

指导教师XXX

专业XXXXXXXX

学院计算机与电子信息工程

2013年5月24日

GraduationProject（Thesis）

HarbinUniversityofCommerce

Transferstationmeasurementsystembasedonconfigurationsoftware

Student

XXX

Supervisor

XXX

Specialty

ElectronicInformationEngineering

School

ComputerandInformationEngineering

2013-5-24

毕业设计（论文）任务书

姓名：

XXX

学院：

计算机与电子信息工程

班级：

09—01

专业：

电子信息工程

毕业设计（论文）题目：

基于组态软件的转油站计量系统的硬件开发

立题目的和意义：

随着社会的发展，石油已经成为推动各个领域非常重要的因素，因此针对石油的各种技术也越来越被重视。

从油井中开采出来的原油是多种物质的混合物，其中包括油、气、水。

油与水是混合在一起的，因此测定原油含水率是油、气、水三相计量的关键技术。

原油从油井到集输总站要经过计量站、中转站、联合站等,在每一处都要分别准确地计量出油、气、水的瞬时产量及总产量。

在采油输油流程中,油、气、水三相的体积可由体积流量计辅以温度、压力测量仪表分别测出流量和温度、压力，再依据理论公式或经验公式给出；质量则必须在给出密度后方可给出。

原油中油、水的混合比例即原油含水率是分别计量油和水的关键参量。

科技在进步，对石油计量数据的采集和传递的要求越来越高。

利用现场计量系统，实现数据源头自动采集，借助中转站现有网络资源自动加载到实时数据库，用计算机管理来代替人工进行数据的统计和分析等数据管理工作，从而实现整个生产过程的自动化；并对取得的实时数据进行统计分析，为更优化的工作提供保障。

为了实现中转站计量的自动化、现代化、精确化，提高中转站生产运行的安全与精确，现提出一种面向石油的转油站计量系统。

技术要求与工作计划：

　　要求完成转油站计量系统的组态设计，实现转油站现场数据监控、参数汇总、报表打印、实时数据曲线记录、历史数据曲线记录和报警等功能。

　　要求采用工业控制计算机及常用国产工业级板卡，软件采用国产组态软件，设计的系统要求检测数据准确、工作稳定、结构合理、最小化设计。

推荐使用研祥硬件，三维力控组态软件。

（1）查阅相关资料，了解国内外相关技术和产品的发展；

（2）学习力控相关内容；

（3）了解油田中转站控制及外输工艺；

（4）了解典型现场仪表的使用方法及信号处理；

（5）学会数字量、模拟量及开关信号的数据采集、控制处理方式；

（6）学会内存单元的分配和使用；

（7）学会数据连接、动画连接、脚本程序、组态策略等基本知识；

（8）了解PID控制理论及方法。

时间安排：

2013年3月4日-----2008年3月21日相关资料的搜集与学习

2013年3月22日-----2008年4月5日完成设计原理与相关框架

2013年4月6日-----2008年4月15日程序编写

2013年4月16日-----2008年5月1日系统运行与调试

2013年5月2日-----2008年6月20日撰写论文，准备答辩

指导教师要求：

（1）搜集、查阅资料，认真学习相关知识；

（2）掌握三维力控组态软件；

（3）了解油田中转站控制及外输工艺；了解典型现场仪表的使用方法及信号处理；

（4）掌握数字量、模拟量及开关信号的数据采集、控制处理方式；

（5）掌握内存单元的分配和使用；

（6）掌握数据连接、动画连接、脚本程序、组态策略等基本知识；

（7）掌握PID控制理论及方法。

（8）发扬团队精神；

（9）负责油田中转站计量系统的软件设计。

（签字）年月日

教研室主任意见：

（签字）年月日

院长意见：

（签字）年月日

毕业设计（论文）审阅评语

一、指导教师评语：

指导教师签字：

年月日

毕业设计（论文）审阅评语

二、评阅人评语：

评阅人签字：

年月日

毕业设计（论文）答辩评语

三、答辩委员会评语：

四、毕业设计（论文）成绩：

专业答辩组负责人签字：

年月日

五、答辩委员会主任单位：

答辩委员会主任职称：

（签章）

答辩委员会主任签字：

年月日

摘要

中转站计量系统可使中转站计量实现自动化管理，以计算机管理代替人工进行工作，更具有正规化、安全化、经济化。

中转站计量系统由上位机与工业板卡构成。

论文中主要阐述了中转站计量系统的组成和工作原理。

在该系统中，把密度传感器，压力传感器，防沙流量计，温度传感器检测的现场信号接入工控板卡中，由板卡转换后接入工控机，同时工控机上运行的软件分析接入的信号并进行精确的计算，从而实现现场生产参数的远程监测及精确计量。

三维力控监控组态软件是北京三维力控科技有限公司推出的一个产品。

文章采用此软件完成了整个中转站计量系统的上位机组态设计，实现中转站计量系统工艺图的组态、现场数据监测、数据记录、报警记录、参数报表、趋势曲线和连接MicrosoftAccess数据库等用户所需要的功能，在实际运用中有很大的帮助。

关键词：

中转站；中转站计量系统组态；组态；三维力控；板卡

Abstract

Transferstationsystemcanmakethetransitpointmeasurementautomationmanagement,inordertocomputermanagementinsteadofmanualwork,themorestandardization,securityandeconomization.RelaymeasuringsystemconsistsofPCandindustrialboards.Thethesismainlyexpoundsthetransitpointmeasurementsystemcompositionandworkprinciple.Inthissystem,thedensitysensor,pressuresensor,thesandflowmeter,temperaturesensordetectionfieldsignalintoindustrialcontrolboard,transformedbytheinterfacecardaccessindustrialcomputer,industrialcomputersoftwarerunningontheanalysisofaccessatthesametimesignalsandprecisecalculation,soastorealizetheremotemonitoringoftheproductionparametersandprecisemeasurement.

SunwaymonitoringconfigurationsoftwareisBeijingsunwaytechnologyco.,LTDlaunchedaproduct.Articleusedthissoftwaretocompletethewholehubintheupperunitstatemeasurementsystemdesign,implementationtransitprocessdiagrammeteringsystemconfigurationandon-sitedatamonitoring,datarecording,alarmrecords,parameterreport,trendcurveandtheconnectionuserrequiredfunctionssuchasMicrosoftAccessdatabase,inpracticethereisalotofhelp.

KeyWords:

Transferstation;IntermediateRepeaterMeasurementSystem;configuration；SunwayForceControl;Plankcard

目录

摘要I

AbstractII

目录II

1绪论1

1.1中转站计量的发展现状1

1.2中转站计量系统的需求及市场前景1

1.3课题研究的背景及意义1

1.4课题实现的功能2

1.5软硬件之间的配合3

2中转站计量系统概述4

2.1中转站计量系统工作原理4

2.2计量系统界面组成4

2.3技术指标5

2.4系统硬件配置5

2.4.1工业控制计算机5

2.4.2板卡配置6

2.4.3模拟输入板卡研祥PCL-8136

2.4.4数字输入板卡研祥PCL-8369

2.5测检仪表11

2.5.1温度测量仪表11

2.5.2压力测量仪表14

2.5.38840型密度计14

2.5.4LL-D防沙流量计15

3上位机软件的选型18

3.1组态软件应用技术18

3.2组态软件的特点18

3.3组态软件主要解决的问题18

3.4使用组态软件的步骤19

3.5软件构成19

4中转站计量系统设计22

4.1系统软件构成22

4.2计量系统各部分功能22

结论25

参考文献26

致　谢27

1绪论

中转站计量的发展现状

在石油工业中，原油、天然气和各种成品油的贸易交接计量是计量管理和计量技术发展的重点，直接涉及石油企业的经济利益，应该引起足够的重视。

而在原油开采、集输过程中的计量工作也不应该被忽视，更应在技术上不断革新，跟上时代的步伐。

中转站是把数座计量（接转）站来油集中在一起，进行油气分离、油气计量、加热沉降和油气转输等作业的中型油站。

在中转站采集的油品数据直接关系到油田生产的稳定及原油质量。

而目前数据的计量一直采用人工的方法，数据管理部门把仪表记录的数据和累积数据收集起来进行统计、分析后形成数据报表提供给决策部门。

因其工作任务十分复杂，再加上仪表的记录误差、数据统计和分析中的人为因素等等，人工数据的管理工作已满足不了现代化生产的要求。

这种方式必然会影响了设备监控与采油数据的实时性与准确性。

随着现代化工业技术与计算机通信技术的发展，石油天然气行业生产计量系统也得到了很大发展。

石油中转站计量系统也就向着自动化、信息化迈进。

中转站计量系统的需求及市场前景

随着油田的发展及工业自动化水平的提高，一种服务于中转站计量的新技术展现在了眼前，那就是利用现代计算机所组成的系统对石油数据的采集。

即目前的以计算机、通信技术为基础的油田计量和操作系统可大大提高油田生产效率，降低综合成本，实现油田生产、管理的自动化、信息化[4]。

为了达到这个目标，必须开发一个可靠的以微型计算机技术、现代通信技术为基础的中转站计量和操作系统；开发新而廉价的中转站作业计量方法；开发一个易为用户存取的数据库和记录系统。

因此，设计自动计量系统，可以对现场进行实时检测，当出现温度超限、压力超限等问题及时解决，将系统采集出来的数据传输到监控中心系统主机上，通过图形画面显示输出。

该系统具有趋势、报警、查询等功能，使操作人员在控制室内了解全部计量间区域的生产情况，进行调度管理，也为今后建立全公司综合信息管理，实现无纸办公和决策信息支持打下坚实的基础。

课题实现的功能

（1）概述：

三维力控软件具有功能强大、组态灵活、运行可靠、操作简单等特点。

软件采用实时数据库作为系统核心，配以组胎管理子系统、人机界面（MMI）管理子系统、数据存储和查询子系统、报表管理子系统、报警管理子系统、通讯管理子系统和硬件接口模块等组成一个实时数据处理平台，为保证系统的稳定可靠运行，除在程序设计中采用高安全级别编程代码外，又特别设计了自动系统热备份，自动数据接续、自动系统运行记录功能，并能通过硬件接口模块驱动系统的看门狗时钟，保证系统的可靠运行。

（2）提供如下几个监测软件菜单功能模块：

①通道参数修改，密码修改，时间较正等参数修改模块。

②报表汇总模块，报警记录模块，通讯联网模块。

③历史数据存储模块，要求至少存储一年的数据，并有历史变化趋势图。

（3）系统功能：

①可实时监测外输气、自耗气、返输气各路的差压、压力、温度及气瞬时量和累积量的变化。

密度、含水、产油量、产水量、产液量等。

②具有定时打印日报表功能，可以任意时刻查询日报表、并打印。

③查询历史趋势图的功能，并能够打印输出。

④具有声音和图象报警功能，并且可显示出报警信息，能够查询、打印输出。

⑤记录系统停机、启机的时间，便于进行各项补偿。

⑥记录运算参数修改的功能。

⑦可在线修改个通道的上、下限值，提供对现场仪表的软件检查功能并设置了码口令防止非法进入。

⑧显示器具有修面保护功能，按任意键进入正常显示状态。

（4）生产过程监视：

①电脑动画图像模拟显示各数据点实时数据。

②电脑动画图像模拟显示各阀门、机电的开关控制状态。

③系统采用B/S结构，若配有打印机，能够打印报表。

软硬件之间的配合

（1）PCL-813为一个12字节，32单向数/模隔离卡，提供32位单项模/数输通道，数据转换后的数据将储存模/数据寄存器其中。

（2）在转换后，12位的A/D数据放到8位寄存器中，其中低8位放到基址+5的地址中。

（3）DADY键用于表示A/D转换的状况，当DADY到达低电平时代表A/D转换已结束。

模/数转换只能够由软件基于计数的概念得以控制，也就是说模/数转换是由软件来激发的，并且检查DRDY位为低电率。

模/数转换才完成，并且转换的数据程序读出来。

1绪论

1.1中转站计量的发展现状

在石油工业中，原油、天然气和各种成品油的贸易嗲懂啊交接计量是计量管对角理和计量技术发展的重点，直接涉及石油企业的经都啊分阿海济利益，应该引起欧洲足够的重视。

而在原油开采、集多久啊哈输过程中的计量工作也不应该被忽视，更应在技术上不断革新，跟上时代的步伐。

中转站啊佩服金佛是把数座计量（接转）站来油集中在一起，进行油气分离、油气计量、加热沉降和油气转输等作业的中型油站。

在中转站采集的油品懂啊数据直接关系到油田生产的稳定及原油质量。

而目前数据的计量一直采用人工的方法，数据管理部门把仪表记录的数奥金顿分据和累积数据收集嗲话起来进行统计、分析后形成数据报表提供给决策部门。

因其工作任务十分复杂，再加上仪表的记录误差、数据统计和分析中奥法哦的人为因素等等，人工数据的管理工作已满足不了现代化生产的要求。

这种方式必然会影响了设备监控与采油数据的实时性与准确性。

随着现代化工业技术与计算机通信技术的发展，石油天然气行业生产计量系统也得到了很大发展。

石油中转站计量系统也就向着自动化、信息化迈进。

1.2中转站计量系统的需求及市场前景

随着油田的发展及工业自动化水平的提高，一种服务于中转站计量的新技术展现在了眼前，那就是利用现代计算机所组成的系统对石油数据的采集。

即目前的以计算机、通信技术为基础的油田计量和操作系统可大大提高油田生产效率，降低综合成本，实现油田生产、管理的自动化、信息化[4]。

为了达到这个目标，必须开发一个可靠的以微型计算机技术、现代通信技术为基础的中转站计量和操作系统；开发新而廉价的中转站作业计量方法；开发一个易为用户存取的数据库和记录系统。

因此，设计自动计量系统，可以对现场进行实时检测，当出现温度超限、压力超限等问题及时解决，将系统采集出来的数据传输到监控中心系统主机上，通过图形画面显示输出。

该系统具有趋势、报警、查询等功能，使操作人员在控制室内了解全部计量间区域的生产情况，进行调度管理，也为今后建立全公司综合信息管理，实现无纸办公和决策信息支持打下坚实的基础。

1.3课题实现的功能

（1）概述：

三维力控软件具有功能强大、组态灵活、运行可靠、操作简单等特点。

软件采用实时数据库作为系统核心，配以组胎管理子系统、人机界面（MMI）管理子系统、数据存储和查询子系统、报表管理子系统、报警管理子系统、通讯管理子系统和硬件接口模块等组成一个实时数据处理平台，为保证系统的稳定可靠运行，除在程序设计中采用高安全级别编程代码外，又特别设计了自动系统热备份，自动数据接续、自动系统运行记录功能，并能通过硬件接口模块驱动系统的看门狗时钟，保证系统的可靠运行。

（2）提供如下几个监测软件菜单功能模块：

①通道参数修改，密码修改，时间较正等参数修改模块。

②报表汇总模块，报警记录模块，通讯联网模块。

③历史数据存储模块，要求至少存储一年的数据，并有历史变化趋势图。

（3）系统功能：

①可实时监测外输气、自耗气、返输气各路的差压、压力、温度及气瞬时量和累积量的变化。

密度、含水、产油量、产水量、产液量等。

②具有定时打印日报表功能，可以任意时刻查询日报表、并打印。

③查询历史趋势图的功能，并能够打印输出。

④具有声音和图象报警功能，并且可显示出报警信息，能够查询、打印输出。

⑤记录系统停机、启机的时间，便于进行各项补偿。

⑥记录运算参数修改的功能。

⑦可在线修改个通道的上、下限值，提供对现场仪表的软件检查功能并设置了码口令防止非法进入。

⑧显示器具有修面保护功能，按任意键进入正常显示状态。

（4）生产过程监视：

①电脑动画图像模拟显示各数据点实时数据。

②电脑动画图像模拟显示各阀门、机电的开关控制状态。

③系统采用B/S结构，若配有打印机，能够打印报表。

1.4软硬件之间的配合

（1）PCL-813为一个12字节，32单向数/模隔离卡，提供32位单项模/数输通道，数据转换后的数据将储存模/数据寄存器其中。

（2）在转换后，12位的A/D数据放到8位寄存器中，其中低8位放到基址+5的地址中。

（3）DADY键用于表示A/D转换的状况，当DADY到达低电平时代表A/D转换已结束。

模/数转换只能够由软件基于计数的概念得以控制，也就是说模/数转换是由软件来激发的，并且检查DRDY位为低电率。

模/数转换才完成，并且转换的数据程序读出来。

1绪论

1.1中转站计量的发展现状

在石油工业中，原油、天然气和各第无脑种成品油的贸易交接四地久计量是计量管理和计量技术的地方发展的重点，直接涉及石油企业的经济利益，应该引起足都死机够的重视。

而在原油开采、集输过程中的计量工作也不阿道夫应该被忽视，更应在技术上不断革新，跟上时代的啊离开的步伐。

中转站是把数座地久爱你计量（接转）站来油集中在一起，进行油气分离、油气计量、加热沉降和油气转输等作业的中型油站。

在中转站采集的油品数据直接关系到油都熬多久生产的稳定及原油质量。

而目前数据的计量一直采用人工的方法，数据管理部门把仪表记录的数地久安饭据和累积数据收额滴啊接哦集起来进行统计、分析后形成数据报表提供给决策部门。

因其工作任务十分复杂，再加上仪表的记录误差、数据统计和分析中的人为因素等等，人工数据的管理工作已低矮哦满足不了现代化生产的要求。

这种方式必然会影响了设备监控与采油数据的实时性与准确性。

随着现代化工业技术与计算机通信技术的发展，石油天然气行业生产计量系统也得到了很大发展。

石油中转站计量系统也就向着自动化、信息化迈进。

1.2中转站计量系统的需求及市场前景

随着油田的发展及工业自动化水平的提高，一种服务于中转站计量的新技术展现在了眼前，那就是利用现代计算机所组成的系统对石油数据的采集。

即目前的以计算机、通信技术为基础的油田计量和操作系统可大大提高油田生产效率，降低综合成本，实现油田生产、管理的自动化、信息化[4]。

为了达到这个目标，必须开发一个可靠的以微型计算机技术、现代通信技术为基础的中转站计量和操作系统；开发新而廉价的中转站作业计量方法；开发一个易为用户存取的数据库和记录系统。

因此，设计自动计量系统，可以对现场进行实时检测，当出现温度超限、压力超限等问题及时解决，将系统采集出来的数据传输到监控中心系统主机上，通过图形画面显示输出。

该系统具有趋势、报警、查询等功能，使操作人员在控制室内了解全部计量间区域的生产情况，进行调度管理，也为今后建立全公司综合信息管理，实现无纸办公和决策信息支持打下坚实的基础。

1.3课题实现的功能

（1）概述：

三维力控软件具有功能强大、组态灵活、运行可靠、操作简单等特点。

软件采用实时数据库作为系统核心，配以组胎管理子系统、人机界面（MMI）管理子系统、数据存储和查询子系统、报表管理子系统、报警管理子系统、通讯管理子系统和硬件接口模块等组成一个实时数据处理平台，为保证系统的稳定可靠运行，除在程序设计中采用高安全级别编程代码外，又特别设计了自动系统热备份，自动数据接续、自动系统运行记录功能，并能通过硬件接口模块驱动系统的看门狗时钟，保证系统的可靠运行。

（2）提供如下几个监测软件菜单功能模块：

①通道参数修改，密码修改，时间较正等参数修改模块。

②报表汇总模块，报警记录模块，通讯联网模块。

③历史数据存储模块，要求至少存储一年的数据，并有历史变化趋势图。

（3）系统功能：

①可实时监测外输气、自耗气、返输气各路的差压、压力、温度及气瞬时量和累积量的变化。

密度、含水、产油量、产水量、产液量等。

②具有定时打印日报表功能，可以任意时刻查询日报表、并打印。

③查询历史趋势图的功能，并能够打印输出。

④具有声音和图象报警功能，并且可显示出报警信息，能够查询、打印输出。

⑤记录系统停机、启机的时间，便于进行各项补偿。

⑥记录运算参数修改的功能。

⑦可在线修改个通道的上、下限值，提供对现场仪表的软件检查功能并设置了码口令防止非法进入。

⑧显示器具有修面保护功能，按任意键进入正常显示状态。

（4）生产过程监视：

①电脑动画图像模拟显示各数据点实时数据。

②电脑动画图像模拟显示各阀门、机电的开关控制状态。

③系统采用B/S结构，若配有打印机，能够打印报表。

1.4软硬件之间的配合

（1）PCL-813为一个12字节，32单向数/模隔离卡，提供32位单项模/数输通道，数据转换后的数据将储存模/数据寄存器其中。

（2）在转换后，12位的A/D数据放到8位寄存器中，其中低8位放到基址+5的地址中。

（3）DADY键用于表示A/D转换的状况，当DADY到达低电平时代表A/D转换已结束。

模/数转换只能够由软件基于计数的概念得以控制，也就是说模/数转换是由软件来激发的，并且检查DRDY位为低电率。

模/数转换才完成，并且转换的数据程序读出来。

2中转站计量系统概述

中转站计量系统工作原理

中转站计量系统在宏观上由软