加油站液位計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)控制研究

朱允龍，王方平 ，雷靜靜，王德慶，董麗娜

（1.貴陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽，550081；2.中石油貴州銷售公司，貴州貴陽，550081；3.山東省東營市技師學(xué)院，山東東營，257100）

加油站液位計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)控制研究

朱允龍1，王方平1，雷靜靜1，王德慶2，董麗娜3

（1.貴陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽，550081；2.中石油貴州銷售公司，貴州貴陽，550081；3.山東省東營市技師學(xué)院，山東東營，257100）

傳統(tǒng)加油站卸油過程存在一些不足，如：卸油中，從人為觀察液面達(dá)標(biāo)的液位到油罐車停止卸油之間，存在一定的時(shí)間差，易造成超標(biāo)卸油，增加安全隱患。研究將從計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)控制入手，對(duì)加油站卸油方案作改進(jìn)設(shè)計(jì)，為精準(zhǔn)卸油提供參考方案。

超標(biāo)卸油；改進(jìn)設(shè)計(jì)；聯(lián)動(dòng)控制

1 研究目的

項(xiàng)目研究對(duì)象系加油站卸油控制系統(tǒng)，因加油站卸油過程中，存在諸多不足：液面計(jì)量與防溢之間不能形成有效聯(lián)動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)卸油。本文將通過對(duì)計(jì)量-防溢聯(lián)動(dòng)控制方案進(jìn)行研究，解決因控制缺失而引起的卸油油量誤差無法消除等問題，在理論上，為石油石化公司提供可行的控制方案。

2 油品計(jì)量-防溢操作的聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

2.1 現(xiàn)行接卸油操作流程

（1）油罐車停到卸油罐卸油口、接好靜電接地線、按規(guī)定備好消防器材，罐車靜置15分鐘后準(zhǔn)備接卸。

（2）導(dǎo)除人體靜電、接卸人員上罐車用玻璃器皿取樣檢查，測量油高、水高、計(jì)算油品數(shù)量。油品超過定額損耗，但在規(guī)定的互不補(bǔ)幅度內(nèi)，可直接接卸；超過額定損耗，又超過互不找補(bǔ)幅度，應(yīng)報(bào)告站長，通知發(fā)貨油庫派計(jì)量員共同復(fù)測。

（3）復(fù)核待卸油罐油品液位并通知與卸油罐相連的加油機(jī)停止加油作業(yè)、打開快速卸油口接上卸油軟管，另一頭與罐車卸油口連接、駕駛員緩慢開啟油罐車卸油閥。

（4）卸油完畢，關(guān)閉卸油閥，拆下卸油管，關(guān)好快速卸油口，靜置時(shí)間達(dá)5min，收回靜電接地線，引導(dǎo)油罐車離站。

（5）消防器材放回原位，整理好現(xiàn)場。

2.2 現(xiàn)行接卸流程存在的缺陷及設(shè)計(jì)啟發(fā)

駕駛員關(guān)閉卸油閘的操作根據(jù)卸油員提示進(jìn)行，但會(huì)存在數(shù)據(jù)讀取和手動(dòng)閉閘的時(shí)間差，卸油準(zhǔn)確性不高，超出標(biāo)的界面在所難免，更有甚者，油液溢出法蘭。

由于儲(chǔ)罐容積不同（10～60m3不等，合1～6萬升），其規(guī)格尺寸也不一樣，加之油品氣體揮發(fā)特性各異，儲(chǔ)罐具體的卸油標(biāo)的液位也不盡相同。通常，加油站卸油后的油品標(biāo)的液量為90%～92%，但實(shí)際卸油后液量誤差較大，精準(zhǔn)卸油則成為各加油站的訴求。

“液位計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)控制”的內(nèi)容為：1.液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)開始倒計(jì)時(shí)，油罐車卸油閘閥進(jìn)入待命狀態(tài)，工作人員提前進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)；2.采用keil軟件和proteus軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和電路仿真，由C語言設(shè)定標(biāo)的液量值，當(dāng)液面達(dá)到標(biāo)的面時(shí)，閘閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精準(zhǔn)卸油。

2.3 “計(jì)量-卸油”聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)思路

2.3.1 主要硬件簡介

油品液位測量設(shè)備：維德路特液位儀（VEEDER-ROOT）（型號(hào)TLS-S1）。

倒計(jì)時(shí)數(shù)顯LED管：該管系多段發(fā)光二極管，其形狀有7段8字形的、14段米字形等。每一段由一個(gè)引腳控制，根據(jù)要求，對(duì)各個(gè)引腳加上不同的電壓，使其顯示需要的數(shù)字或字符。

控制芯片：AT89C51。該芯片能提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。

2.3.2 系統(tǒng)總體控制方案

液位數(shù)據(jù)獲取與傳送的途徑是：利用 “路特維德”液位計(jì)量器及數(shù)顯盒測顯液位，再通過無線模塊CC1100實(shí)現(xiàn)加油站總控室與油罐車卸油控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送，如圖1所示。

圖1 液位監(jiān)控系統(tǒng)原理方框圖

精準(zhǔn)卸油的控制思路是:將“路特維德”液位計(jì)采集到的液位信息，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入加油站總控室進(jìn)行處理，然后，經(jīng)單片機(jī)由CC1100無線模塊傳輸?shù)接凸捃嚐o線接收端，再通過串口通訊技術(shù)，利用MX232芯片將數(shù)據(jù)傳到油罐車控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，并由單片機(jī)輸出“卸油倒計(jì)時(shí)LED管”閃爍和后期的閘閥關(guān)閉，以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確卸油。

2.4 “計(jì)量-卸油”聯(lián)動(dòng)控制的軟件設(shè)計(jì)

2.4.1 “計(jì)量-卸油”聯(lián)動(dòng)控制電路圖

如圖2所示，加油站卸油過程中的油罐車部分的“計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)控制電路圖”。本設(shè)計(jì)基于項(xiàng)目客觀情況，只針對(duì)“油罐車卸油控制端”進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)。

圖2 加油站“計(jì)量-卸油”聯(lián)動(dòng)控制圖

該電路主要由6個(gè)模塊組成：

（1）AT89C51單片機(jī)，作為數(shù)據(jù)傳輸和信號(hào)控制的核心部件；

（2）時(shí)鐘電路，提高系統(tǒng)頻率提高定時(shí)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性；

（3）復(fù)位電路，最小微機(jī)系統(tǒng)的基本配置，便于重啟后RAM清空，輸入輸出引腳信號(hào)重置；

（4）儲(chǔ)罐液面信號(hào)，用行程開關(guān)和按鈕的方式簡化了CC1100無線模塊傳送的液位信息及手動(dòng)關(guān)閘信息，將信號(hào)接收端設(shè)計(jì)為p1引腳；

（5）卸油閘閥控制部份，其閘閥設(shè)置為敞開，即無指令時(shí)一直處于卸油狀態(tài)，不必進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，只有當(dāng)卸油達(dá)到臨界液位時(shí)才立即關(guān)閉閥門，臨界液位可以通過keil語言進(jìn)行程序設(shè)定；

（6）“卸油倒計(jì)時(shí)”用7位數(shù)碼管表示，當(dāng)油品液位逼近“標(biāo)的”液量時(shí)，采取“倒計(jì)時(shí)”提醒，也起到檢測CC1100模塊無線傳輸是否正常的作用。以90%為標(biāo)的液量為例：LED燈管序號(hào)6-代表80%液量，5-代表82%液量，4-代表84%液量，3-代表86%液量，2-代表88%液量，1-代表90%液量。當(dāng)液面倒計(jì)時(shí)為1時(shí)，閥門啟動(dòng)，指示燈打開，閘閥迅速關(guān)閉。

2.4.2 程序調(diào)試效果和模擬電路運(yùn)行效果

本設(shè)計(jì)使用keil軟件、proteus軟件作為工具，采用c語言進(jìn)行編制，語法正確，運(yùn)行效果良好。加油站“計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)控制”程序經(jīng)由keil程序生成*.hex文件后，燒錄進(jìn)利用proteus模擬電路中，運(yùn)行成功。

3 加油站“計(jì)量-卸油”聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)總結(jié)

本設(shè)計(jì)利用keil、proteus軟件對(duì)“計(jì)量-卸油”聯(lián)動(dòng)控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)和模擬，提出了卸油倒計(jì)時(shí)和單片機(jī)自動(dòng)控制理念，為加油站“計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)”控制提供可靠的控制理念，從理論上規(guī)避了人為液面觀察誤差與卸油員操作時(shí)差。此外，還可設(shè)置“標(biāo)的”液位，以適應(yīng)不同的液位要求。

該“計(jì)量-卸油聯(lián)動(dòng)控制”采用“雙保險(xiǎn)”設(shè)計(jì)，即標(biāo)的液位信號(hào)與閘閥聯(lián)動(dòng)控制、手動(dòng)急停與閘閥聯(lián)動(dòng)控制，以適應(yīng)突發(fā)情況。

[1]高國焱,余文杰.自動(dòng)控制原理[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社 ,2013，（4）：55-60.

[2]朱玉紅,林小軍.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2015,（5）：33-40.

[3]譚浩強(qiáng).C語言程序程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2000,（8）：112-130.

Research on liquid level metering oil unloading linkage control in gas station

Zhu Yunlong1,Wang Fangping1,Lei Jingjing1,Wang Deqing2,Dong Lina3
(1.Career Technical College of Guiyang,Guiyang Guizhou,550081;2.PetroChina Guizhou sales company,Guiyang Guizhou, 550081;3.Technician College of Dongying, Dongying Shandong,257100)

The oil unloading process has some disadvantages, such as: the traditional gas station oil unloading, from liquid level to the artificial observation standard tanker unloading stop between some of the time difference, easily exceed the standard oil unloading, increase security risks. The research will start with the metering oil unloading linkage control, improve the design of the oil unloading scheme of the gas station, and provide reference for precise unloading.

over standard oil unloading; improved design; linkage control