计算机控制技术课设

3KVA 0.5 小时
1台
彩色打印机
惠普
A3，彩色喷墨打印机
1台
操作系统 Windows2000NT Microsoft windows 2000NT 1 套
2
软件部分
组态软件 Kingview6.51 北京亚控“组态王 6.51” 1 套
AI 板卡
PCI-1712
12 位高速多功能数据采集卡 1 块
系统还需要选用工控机、打印机、UPS（不间断电源）等其他设备。
序号 类 别
计算机
1
部分
表 3-1 名称 工控机主机
21 寸彩显
油库监控系统设备清单
型号
技术要求
研华 IPC610 PIV1.8/512MDRAM/40G/1.4M/5
0X
21 寸 CRT
21 寸飞利浦彩显
数量 1台
1台
UPS 电源
山特 3KVA
第 4 章 监控系统方案详细设计
监控系统采用一台研华工控主机，配 21 寸飞利浦彩显，带有 UPS 电源的 A3 幅面 彩色喷墨打印机。
控制现场所有模拟输入量都先接入 PCI-1712,12 位高速多功能数据采集卡，然后 计算机通过 RS-485 总线与板卡通信，将现场数据采集进去。模拟量输出采用研华 PCI-1721,4 路增强模拟量输出卡。现场所有数字量都通过 ADAM-4052(8 路隔离数字 量输入模块)读入先下泵的运行状态，再通过 ADAM-4060(4 路继电器输出模块)输出现 场泵的起停指令。
3.2 模块选型
（1）DI 信号和信号 DO 信号，可以选用研华模块来完成，选用一个 ADAM-4052(8 路隔离数字量输入模块)和一块 ADAM-4060(4 路继电器输出模块)。
（2）由于计算机是 RS-232C 接口型而模块是 RS-485 接口型，所以还需要一块 ADAM-4520（隔离 RS-232 到 RS-422/485 转换器）模块。
监控系统方案输入输出原理图如下：
21寸彩显
UPS 打印机
PCI1712 AI板卡
研华工控机IPC-610
COM
RS-232 ADAM-4520 RS-485
PCI1721 AO板卡
ADAM4060 DO模 块
ADAM -
4052 DI模 块
图 4-1 监控系统方案输入输出原理图
6
西安石油大学本科课程设计
6
加热炉
4
加热炉前后油温度 2*2=4
7
站区
16
气体浓度监测
16
合计
---
56
---
44
4
4
4
3
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在详细统计完 I/O 点数后，还要列写每个点的参数表，参数表中每一个值都必须
与现场完全对应，在此仅模拟两个：
I/O 位号
变量 名称
变量 说明
表 2-2 模拟量 I/O 点参数表 I/O 工程 信号 量程 量程 类 单位 类型 上限 上限
设
2.学会常用的监控系统 I/O 硬件（各类板卡、智能仪表、智能模块、
计 内
PLC 等）参数及使用，了解其工作原理。
容
3.学会不同自动化设备厂家各类板卡、智能仪表、智能模块、PLC
与 等的选型，能用所选厂家硬件搭建符合工艺流程和监控目标的硬件系
要 统。
求
4.完成监控系统硬件方案设计，画出原理图。
5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。
8
温度、压力控制
2*2=4
2 2 个汽油罐
6
温度、压力、液位 3*2=6
3 2 个柴油罐
6
温度、压力、液位 2*3=6
4 2 个来油泵
8
泵前后的压力 控制泵的起、停 泵运行情况显示
泵前后的压力
2*2=4 2*2=4
2*1=2 2*1=2
5 2 个输油泵
8
控制泵的起、停
2*1=2
泵运行情况显示
2*1=2
AO 板卡
Байду номын сангаас
3
板卡及
DI 模块
模块部分
DO 模块
PCI-1721 ADAM-4052 ADAM-4060
4 路增强模拟量输出卡
1块
8 路隔离数字量输入模块 1 块
4 路继电器输出模块
1块
信号转换器
ADAM-4520
隔离 RS-232 到 RS-422/485 转 1 块 换器
5
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LYB 来油泵启动 DO
1
V
24
信号 下限
0
逻辑 极性
正
2-2
LYBK 来油泵运行 DI
1
V
24
0
正
情况
4
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第 3 章 硬件系统设备选型
3.1 板卡选型
（1）所有需要监测的模拟量输入 AI44 路，可以选用研华公司的 PCI-1712,12 位高速多功能数据采集卡。
（2）模拟量输出 AO4 路，可以采用研华 PCI-1721,4 路增强模拟量输出卡。
(4)监测加热炉前后油的温度及报警。 (5)遍布整个站区十六处的气体浓度监测及报警。
2
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第 2 章 系统总体方案设计
2.1 系统初步设计
根据工艺流程图，系统需要对液位、温度、压力、气体浓度进行检测，并对各泵 运行状状况实时显示。
温度、压力、液位等信号经过相应的传感器后都会转换为与现场最大、最小值对 应的 4—20mA 电流信号，都是模拟量输入信号。各个泵的运行状况很明显式对应数字 量输入信号。
石油作为战略物资在世界政治、经济发展中起的重要作用和举足轻重的地位已经 被事实证明。同样，石油在中国社会进步与经济发展过程中的重要地位和推动作用也 以被人们充分认识。在过去十年来，石油石化行业中已经开始了高科技高技术的应用， 油库的自动化问题在生产实践中也越来越得到重视。本文以油库计算机监控系统硬件 设计为目的，设计和实现技术先进、性能可靠、稳定、性能价格比高的控制系统。控 制系统能安全、可靠地对接、储油的设备和设施、生产运行进行有效的监视、控制、 调度和管理，从而实现生产流程自动化和科学有效的生产数据管理的管控一体化，具 有完整信息监控管理功能的综合性系统。
V-1
来油泵2
油 田 来 油
V-19 V-16
汽油罐1
V-15 V-20
汽油罐2
V-21
加热炉
外
输
输油泵2
图 1-1 油库工艺流程图
1.1.2 油库的监控目标及要求
本次设计针对油库工艺过程的分析，主要完成某油库安全监控系统硬件设计。要
求采用板卡和模块控制器来采集和控制现场数据，运用已学过各类传感器、输入输出
根据油库的具体情况，采用独立管道，油田来油经计量后被送进油罐发油时原油 先被输油泵送至加热炉，经加热后外输，其大致的工艺流程原理如下图：
1
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V-14 V-17
V-4
柴油罐1
V-22
V-12
计 量 器
V-3
来油泵1
V-13
V-8
柴油罐2
V-7 V-18
输油泵1
V-6 V-23
V-11
第 4 章 监控系统方案详细设计………………………………………………………..6 第 5 章 结论……………………………………………………………………………...8 参考文献…………………………………………………………………………………...9
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第 1 章 绪论
1.1 油库的介绍
第 2 章 系统总体方案设计……………………………………………………………..3 2.1 系统初步设计…………………………………………………………………....3 2.2 I/O 点数统计…………………………………………………………………....3
第 3 章 硬件系统设备选型……………………………………………………………..5 3.1 板卡选型………………………………………………………………………...5 3.2 模块选型………………………………………………………………………...5
西安石油大学
课程设计
电子工程学院 自动化专业 自 0802 班
题 目 《计算机控制技术》课程设计
油库安全监控系统硬件设计六（采用板卡、模块方案）
学生
指导老师
徐竟天
二○一一年十二月
题目 学生姓名
《计算机控制技术》
课程设计任务书
油库安全监控系统硬件设计六（采用板卡、模块方案）
学号
专业班级
课程设计主要完成某油库安全监控系统硬件设计。要求运用已学过
油库主要储存可燃的原油和石油产品。大多数储存汽油、柴油等轻油料，有些库 还储存润滑油、燃料油等重质油料。油库的储油容量越大、轻质油料越多、业务范围 越广，其危险性就越大；一旦发生火灾或爆炸等事故，影响范围大，对企业和人民的 生命财产造成的损失也大。
因此从安全防火观点出发，根据油库总储油容量大小，分成若干等级并制订出与 之相应的安全防火标准，以保证油库的建设者更加合理和长期安全运营。 1.1.1 油库的工艺流程
UPS 打印机
21寸彩显
研华工控机 RS-232
ADAM-4520 RS-485
PCI-1712
PCI-1721 ADAM-4060
图 4-2 监控系统方案硬件接线图
ADAM-4052
7
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第 5 章 总结
通过此次课程设计，我不仅了解了板卡和模块的实际应用以及其与计算机的连 接，要求运用已学过各类传感器、输入输出模块、工控计算机、现场总线等的知识， 完成监控系统硬件方案、设备选型、设备接线等各功能的设计。同时要求进一步熟 悉相关计算机监控系统的硬件组成与方案，学会计算机监控系统硬件设计的步骤和 方法，培养初步设计小型计算机安全监控系统硬件方案的能力。熟悉油库工艺流程、 监控目标及要求。学会常用的监控系统硬件（尤其是各类仪表、PLC 等）参数，了解 其工作原理。学会计算机监控系统各类板卡、仪表、PLC、模块等的选型，能用所选 硬件搭建符合油库工艺流程和监控目标的硬件系统。
起止时间
指导教师签名 系（教研室）主
任签名 学生签名
2011 年 12 月 19 日 至 2011 年 12 月 25 日 年月日 年月日 年月日
目录
第 1 章 绪论.......................................................................................................................1 1.1 油库的简介……………………………………………………………………...1 1.1.1 油库的工艺流程………………………………………………………….1 1.1.2 油库的监控目标及要求………………………………………………….2
用来接收、储存和发放原油或原油产品的企业和单位都称为油库。同时，油库也 指用以贮存油料的专用设备，因油料具有的特异性用以相对应的油库进行贮藏。油库 是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基 地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。
按油库的管理体制和经营性质可分为独立油库和企业附属油库两大类。独立油库 是指专门从事接收、储存和发放油料的独立经营的企业和单位。企业附属油库是工业、 交通或其它企业为满足本部门的需要而设置的油库。储油方式可分为地面（或称地上） 油库、隐蔽油库、山洞油库、水封石洞库和海上油库等。地面油库与其他类型油库相 比，建设投资省、周期短，是中转、分配、企业附属油库的主要建库形式，也是目前 数量最多的油库。油库还可按照其运输方式分为水运油库、陆运油库和水陆联运油库； 按照经营油品分为原油库、润滑油库、成品油库等。油库按照油罐的总容积划分为小 型油库，其容积为一万立方米以下，中型油库其容积为一万至五万立方米，大型油库 其容积为五万立方米以上。。
各类传感器、输入输出模块、工控计算机、现场总线等的知识，完成安
全监控系统硬件方案、设备选型、总体设计等各功能的设计。
要求熟悉相关计算机安全监控系统的硬件组成与设计方案，学会计
算机监控系统硬件设计的步骤和方法，具有初步设计小型计算机安全监
控系统硬件方案的能力。
课程设计内容及基本要求如下：
1.熟悉油库工艺流程、监控目标及监控要求。
报警 上限
报警 下限
偏差 报警
正常 值
型
1-1 QYG 汽油罐 AI m
mA 10
0
9
1
1
5
液位
1-2 QYGK 汽油罐 AO ℃ mA 100 0 液位控
80 30 10 50
制信号
I/O 位号
2-1
变量名 称
表 2-3 数字量 I/O 点参数表
变量
I/O 正 常 信 号
说明 类型 状态 类型
信号 上限
模块、工控计算机、现场总线等的知识，完成安全监控系统硬件方案、设备选型、总
体设计等各功能的设计，实现对监控对象的自动监测与报警。目标及要求如下：
(1)控制计量器来油的温度、压力恒定。
(2)两个汽油罐和两个柴油罐的温度、压力、液位及报警。
(3)监测来油泵、输油泵各自前后压力，控制各个泵的起停，显示其运行状况。
控制计量器来油的温度、压力恒定可以采用模拟量输出板卡控制。各个泵的起停 比较简单，很明显是对应数字量输出信号。
2.2 I/O 点数统计
系统 I/O 点数统计通过列表的形式列举如表 2-1 所示：
表 2-1 油库监控系统 I/O 变量表
序号 设备名称 总点数
控制要求
AI
AO
DI
DO
1
计量器
来油的温度、压力 2*2=4