李懷軍中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道長(zhǎng)春輸油氣分公司

針對(duì)SCADA技術(shù)在體積管檢定系統(tǒng)中的運(yùn)用

李懷軍
中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道長(zhǎng)春輸油氣分公司

摘要：SCADA技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)應(yīng)用廣泛，它是基于計(jì)算機(jī)進(jìn)行的自動(dòng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，被用于石油化工、工廠供電、交通等諸多方面。體積管體積龐大，計(jì)量其示值時(shí)容易產(chǎn)生誤差。運(yùn)用SCADA技術(shù)在體積管檢定系統(tǒng)中，有效的解決了這一問題，自動(dòng)化采集精準(zhǔn)的同時(shí)更節(jié)省了時(shí)間。完善這一技術(shù)的應(yīng)用，可促進(jìn)石油化工業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：SCADA技術(shù)；體積管檢定系統(tǒng)；運(yùn)用

一、體積管檢定系統(tǒng)的組成

1、體積管

工作任務(wù)的不同，體積管分為兩種；活塞式和球式?；钊襟w積管的體積比球式的要小，但其組成部分都大體相同，包括計(jì)量部位、位移器、開關(guān)等幾大部分。工作原理都是當(dāng)流量流經(jīng)兩個(gè)檢測(cè)開關(guān)相近部位時(shí)，從開關(guān)兩端開始計(jì)量流量體積，與額定數(shù)值相比較，從而確定誤差。體積管所在位置的不同導(dǎo)致其檢定方法也相差很多，在海面上通常采用與標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)比，其余檢定還常用檢測(cè)二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器。

2、二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器

二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器是由不銹鋼材料鑄成，其工作內(nèi)容是測(cè)量液體體積，是檢定系統(tǒng)的重要組成部分之一。它有確定的容量體積，由容量器、動(dòng)力設(shè)備、循環(huán)泵等輔機(jī)組成。工作過程中其各個(gè)附件運(yùn)行可以將流經(jīng)液體反復(fù)檢測(cè)，設(shè)備上會(huì)附有標(biāo)尺方便讀取頁面高度。

3.檢測(cè)儀表與計(jì)算機(jī)設(shè)備

這些大部件安裝運(yùn)行后是通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行操控的。檢測(cè)儀表由傳感器，顯示屏，控制中樞組成，在儀表的內(nèi)置控制板內(nèi)，插入編定好程序的單片機(jī)，實(shí)施遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)操控。需要在計(jì)算機(jī)內(nèi)編定一套PLC控制程序，在操控臺(tái)上設(shè)置好各開關(guān)閉合斷開控制的相應(yīng)設(shè)備，通過控制軟件檢測(cè)體積管檢定的數(shù)據(jù)，設(shè)置預(yù)警程序。PLC程序由系統(tǒng)和硬件兩部分組成，廣泛應(yīng)用于工廠供電，精準(zhǔn)的同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需求重新擬定程序，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)操控。

二、影響體積管檢定結(jié)果的因素分析

1、檢定介質(zhì)攜帶氣體

被檢定液體在流經(jīng)檢定系統(tǒng)時(shí)由于自身攜帶的氣體造成金屬量器對(duì)其體積的測(cè)量產(chǎn)生誤差，這是干擾鑒定結(jié)果的重要因素。在測(cè)量時(shí)，要確保在基礎(chǔ)管道的液體全部流入二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器。此過程中有氣體的進(jìn)入不但影響結(jié)果，還證明管道的密閉性不好出現(xiàn)泄漏，介質(zhì)通過縫隙流出管道影響精準(zhǔn)度的同時(shí)也造成損失。

2、空氣進(jìn)入體積管檢定系統(tǒng)的途徑

分析空氣進(jìn)入管道的原因是解決問題的關(guān)鍵。通常空氣進(jìn)入有以下幾種方式；由于體積管體積龐大，很難做到真空狀態(tài)，在使用前管內(nèi)自身會(huì)存有空氣；液體在快速流動(dòng)時(shí)直接與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生氣泡，在檢測(cè)前，介質(zhì)是暴露在空氣中的，攜帶氣體一同進(jìn)入管內(nèi)，造成誤差；水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)較大，安裝過程疏忽造成的密閉性不好，工作時(shí)強(qiáng)大的吸力形成了水面的空氣流動(dòng)不平穩(wěn)，會(huì)將水與空氣一同吸入管內(nèi)。水在通電的情況下會(huì)分解成氫氣和氧氣，其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，自身就容易攜帶空氣，用透明玻璃容器稱裝水時(shí)，可以觀察到吸附在容器壁的微小氣泡，在大量液體檢測(cè)中這種氣泡也很難排除。

三、體積管檢定過程原理與要求

1、檢定原理

檢定體積管是為了了解其容量體積比標(biāo)定值是否存在誤差，通過位移器的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢定，不需要手動(dòng)控制開始結(jié)束。當(dāng)體積管內(nèi)的液體流經(jīng)檢定部位的時(shí)，會(huì)推動(dòng)位移器移動(dòng)至開始功能觸發(fā)器端口，電流流經(jīng)端口后轉(zhuǎn)換器開始工作將液體引入檢定容器。水流在此容器中延與之前相反方向流動(dòng)，推動(dòng)位移器觸碰結(jié)束開關(guān)，轉(zhuǎn)換器將液體從測(cè)量段引出，再改變流量反復(fù)重復(fù)上訴操作，完成測(cè)量，再利用程序系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析確定誤差值。

2、檢定過程對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的要求

計(jì)算機(jī)程序的編寫要嚴(yán)密，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),精準(zhǔn)快速；完成一系列轉(zhuǎn)化切換都要由電腦進(jìn)行操控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化對(duì)接；在計(jì)算機(jī)內(nèi)事先輸入對(duì)比數(shù)值，測(cè)量結(jié)果自動(dòng)分析計(jì)算，并得出結(jié)論；PLC控制系統(tǒng)要求穩(wěn)定性高，不受磁場(chǎng)、電流變化干擾，對(duì)錯(cuò)誤指示有預(yù)警功能，檢定過程中電壓平穩(wěn)；將實(shí)施這些功能的計(jì)算機(jī)連接交換機(jī)形成內(nèi)網(wǎng)，方便每臺(tái)工作電腦自由查閱參數(shù)。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、組態(tài)軟件

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采用Citect編程組態(tài)軟件。這是一種基于Win?dows操作系統(tǒng)的工控軟件,可以完成數(shù)據(jù)的采集、顯示、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、趨勢(shì)分析、報(bào)警管理、報(bào)表打印等多種過程控制任務(wù)。它采用菜單方式,鼠標(biāo)操作,運(yùn)行中可提供相應(yīng)的幫助,操作員很容易掌握。應(yīng)用到檢定系統(tǒng)的主要開發(fā)功能,包括操作員權(quán)限控制、監(jiān)控畫面、趨勢(shì)管理、報(bào)警管理、報(bào)表管理等。

2、PLC編程軟件

PLC編程采用支持艾倫-布拉德利SLC500和Mi-croLogixTM系列的RSLogix500軟件包。該軟件擁有靈活的梯形圖編輯器,可利用校驗(yàn)功能巡檢程序錯(cuò)誤。其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器,可方便地定義符號(hào),或者對(duì)梯形圖指令進(jìn)行編址。該軟件具備高效的編程工具和客戶數(shù)據(jù)監(jiān)視器,還可利用DOS下的RockwellSoftware軟件包進(jìn)行文件的轉(zhuǎn)移和升級(jí)。

3、自動(dòng)化系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)

該自動(dòng)化系統(tǒng)能夠成功搭建的關(guān)鍵在于很好地解決了通訊問題。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中央處理器1747-L551直接為標(biāo)準(zhǔn)化的分散可編程控制器提供高帶寬的網(wǎng)絡(luò)連接,其10Base-T的以太網(wǎng)通道內(nèi)置接口支持TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)通訊協(xié)議,使得數(shù)據(jù)可以快速吞吐而無備板上的延遲。

五、系統(tǒng)工作過程與功能實(shí)現(xiàn)

體積管檢定過程中,下位機(jī)接收現(xiàn)場(chǎng)儀表檢測(cè)到的體積管和標(biāo)準(zhǔn)量器的壓力、溫度模擬量信號(hào)以及閥門與換向器的開關(guān)量信號(hào),經(jīng)過處理(每個(gè)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)16位的字,16個(gè)開關(guān)量信號(hào)合成一個(gè)16位的字)后存儲(chǔ)到PLC的寄存器中供上位機(jī)讀取;同時(shí)接收上位機(jī)發(fā)送的遙控命令并傳給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。上位機(jī)則負(fù)責(zé)從下位機(jī)讀取數(shù)據(jù),進(jìn)行顯示或生成報(bào)表,或根據(jù)操作員的需要發(fā)出遙控命令。

小結(jié)

SCADA技術(shù)在體積管檢定系統(tǒng)中的應(yīng)用，使檢定過程更簡(jiǎn)單精準(zhǔn)，有效的節(jié)省了人力和時(shí)間。先進(jìn)技術(shù)的引用，有效提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。減少設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)人為原因造成的爭(zhēng)議。SCADA技術(shù)是未來工廠大型設(shè)備操控的必然發(fā)展方向，結(jié)合理論經(jīng)驗(yàn)，幫助這一技術(shù)更靈活運(yùn)用，全面實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化操控。

參考文獻(xiàn)：

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