摘要：现在胜利油田滨南采油厂原油盘库体系的主动化程度较低。为大力进步其主动化水平，本文依据该采油厂各联合站涣散收集、会集监督的特色，规划了依据RS-485总线和主从单片机结构的数据收集子体系计划。由坐落监控室的主单片机作为中枢，经过RS-485总线收集各从单片机收集到的原油参数并经过串口上传到上位机中。运用上位机软件合作Proteus软件和Keil软件对整个子体系进行了仿真和测验，然后验证了其可行性。
在采油厂联合站中对原油的液位、油水界面、密度、含水、库存量等各项参数的计量进程便是盘库。盘库是原油出产进程中的一项重要作业，只要准确把握了各项出产数据才干做出更好的出产及出售决议计划。这是一项关系到企业发展和经济效益的重要任务，因而，研讨与开发一套现代化的原油主动盘库体系是十分必要的。滨南采油厂是胜利油田坐落山东省滨州市的一个重要采油厂，但受限于其时的技能与资金等方面的要素，该厂现在运用的盘库体系主动化程度不高，突出体现在源头数据的收集与传输有必要以人工的方法完结，费时劳力，现已满意不了现代化、高效率、高精度的出产要求。本文便是以滨南采油厂为布景，在其实践运用盘库体系的基础上，参阅了国内外一些油田联合站的盘库计划，规划开发了一套依据RS-485总线和主从单片机结构的原油主动化盘库数据收集子体系。
1 研讨布景
滨南采油厂现有的原油盘库体系是以依据浏览器和客户端软件的方法进行原油出产数据的收集、传输及处理。首要经过人工读取的方法取得原油罐上丈量外表或其他计量东西丈量得到的数据，然后出产单位用浏览器将原油出产数据录入数据库，之后计划科作业人员用客户端软件对原油出产数据进行核算以供全厂人员查询。
该体系由5部分组成，榜首部分为原油出产数据录入部分，由各矿区和集输大队的作业人员以浏览器的方法将数据录入到服务器中;第二部分为原油出产数据核算部分，计划科作业人员每天经过客户端软件对各单位上报数据进行核算，构成每天的产值数据;第三部分为原油出产数据查询部分，供全厂各部门以浏览器方法查询出产数据;第四和第五部别离离是原油出产数据报表输出和体系维护部分，供计划科人员运用，以客户端软件的方法完结。
现有体系到现在为止已建成十余年，一向运转安稳。但其全体主动化程度亟待进步，会集体现在源头数据的收集和传输只能依托人工完结。若能完结源头数据的主动收集和传输，即可完结现有盘库体系中榜首部分(即：出产数据录入部分)的晋级替代，并能与现有盘库体系中的其余部分完结杰出联接，然后可将滨南采油厂原油盘库体系的主动化水平进步到较高水平。
2 需求剖析及丈量方法
针对滨南采油厂现在实践运转的盘库体系由人工完结数据收集的现状，需做出以下几方面的改善：运用传感器技能完结源头数据的主动收集，进步数据采样频率，完结数据主动存储、显现与上传，完结数据的长途实时监控。
为完结盘库数据的主动收集，经多方比较，针对不同类型油罐选用了如下丈量方法。
2.1 针对沉降罐的丈量方法
沉降罐的特色是原油含水率较高，且跟着高度的不同含水率改变较大，且一般不是线性关系。因而，应丈量出不同高度处的含水率并进行均匀。为此，先用超声波液位变送器丈量出油水混合物的液位，然后运用智能收集设备丈量出不同高度处的含水率与温度。智能收集设备的首要作业部件是一个装有短波发生器及接纳器的移动探头。当油水混合物的含水率改变时，其对能量的吸收也会相应改变，这种体现会被接纳设备记录下来并转化成适合单片机接纳的规范信号。
详细作业进程是让移动探头先运转至油罐最底部，然后在油罐中自下而上收集不同高度处的含水率，并将含水率为95%的方位处界说为油水界面。尔后，让探头持续等距离上升，丈量出油层不同高度处的含水率及温度，直至液面的顶端。该计划的全体结构如图1所示。
依据上述丈量原理，沉降罐中原油储量的核算公式为：
其间，ρo和ρw别离是水和原油的密度，而且需要做温度批改。
2.2 针对净油罐的丈量方法
净油罐中原油的特色是含水率较低，通常来油的含水率现已低于5%，经净油罐再次沉降后乃至可达1%以下。而且，净油罐中的含水率随油层高度改变不大，因而可用外输原油的含水率来替代油罐中的含水率。这样，只需运用射频导纳界面仪和超声波液位变送器别离测出油水界面的高度和液位就可以核算出油罐中的储油量了。核算公式为：
其间，H为油层的高度，即液位减去油水界面高度。
2.3 针对外输管道的丈量方法
经过装置高精度的含水剖析仪、在线密度计和流量变送器可完结计量。详细核算公式为：
G=Viρ[MfCpCt(1-Cω)] (4)
其间，Vt为流量计测得的总流量，Mf为流量批改系数，Cp为原油压力批改系数，Ct为原油温度批改系数。
3 整体规划
该体系由3层结构组成，最底层是现场数据收集层，担任对传感器收集到的数据进行调度与转化;中间层是数据传输层，担任数据的本地存储与传输;最上层是数据存储与界面层，担任将收集到的数据存储到上位机的数据库中，并完结与作业人员的人机对话，可显现即时及历史数据、制作核算图、输出报表及打印、设置体系参数、履行长途手动操控等。
体系作业进程为：由装置在各类油罐上的各种功用的传感器将收集到的出产数据如液位、油水界面高度、原油含水率和温度等信息经信号调度、模数转化后，传送到装置在油罐邻近的现场单片机即从单片机上，然后运用RS-485总线经过串口传送到主单片机中，终究经电平转化将收集到的数据发送到上位机，在上位机中进行数据的运算、存储与显现。
体系整体结构图如图2所示。
4 体系硬件规划
硬件部分首要由主/从单片机最小体系、串口复用电路、RS-485通讯电路、数据存储电路、模数转化电路等组成，体系硬件结构图如图3所示。
为节省本钱，本体系中运用的单片机均为51单片机。所运用的时钟均为内部方法，即在XTAL1和XTAL2两头外接石英晶体作守时元件，内部反相放大器自激振荡发生时钟，时钟频率为11.059 2 MHz。复位方法选用手动复位。
51单片机仅有一个串口，而主单片机与上位机和与从单片机的通讯均是经过串口进行，因而涉及到串口复用。文中串口复用电路便是完结这个功用，详细是运用两片多路模仿开关4051别离完结单片机读写数据的方向挑选，别的运用两个操控端口进行通路的选通。
主从单片机之间的通讯是依据RS-485总线来完结的，总线拓扑结构选用终端匹配的总线型结构，首尾两头运用的阻抗匹配电阻为120Ω。通讯协议选用的是Modbus中的RTU形式，通讯方法为主从式，仅有一个主机，各从机有仅有编号，且从机间不能彼此通讯。
因为要在现场单片机进行数据备份，避免总线毛病时呈现数据丢掉，因而要在从单片机电路上扩展外部数据存储器。经容量测算，选用6264静态RAM进行了扩展，并用一片74LS373进行数据锁存。
A/D转化器选用MCP3204，这是由Microchip公司出产的4通道、12位微功耗串行模数转化器。4个通道别离用于收集液位、油水界面、含水及温度，其他量可在上位机上核算得出。12位模数转化器的精度可达0.2‰，彻底可满意需要。
5 体系软件规划
软件规划选用模块化结构。单片机程序运用C言语开发，开发环境为Keil μVision4。上位机程序运用VB6.0进行开发。
体系软件规划包含主单片机程序规划、从单片机程序规划以及上位机程序规划3部分，其结构框图如图4所示。其首要功用模块的效果如下：
串行通讯模块用来完结主从单片机间的通讯以及主单片机与上位机间的通讯;守时器模块用来设置串行口波特率以及RS-485通讯协议中的帧守时和字节守时;模数转化模块用于对传感器收集的数据进行AD转化。上位机程序中的数据处理与显现模块用于对主单片机上传的数据进行处理、显现并将成果存储到数据库中。
主单片机和从单片机主程序的流程图别离如图5和图6所示。
上位机的首要功用是守时唤醒主单片机，并向其发送数据收集指令，然后等候接纳数据，终究将数据实时显现并存储。其主程序的流程图如图7所示。
6 仿真完结
本文中主、从单片机的数据收集与通讯部分均经过Proteus软件进行了仿真完结。上位机软件与Proteus软件之间经过虚拟串口进行彼此通讯。图8给出了主单片机上LCD的显现成果，对应当时收集进程中3个油罐的液位和油水界面高度。图9为上位机上的显现成果，给出了本次收集的时刻以及3个油罐中所有出产数据等信息。
7 定论
文中为完结滨南采油厂各联合站出产数据的主动收集、传输、存储与显现，规划了一套原油盘库数据收集子体系。该子体系选用主、从单片机结构，运用RS-485总线进行数据传输，并终究上传到联合站主控室上位机的数据库中。
运用Proteus、Keil和上位机软件进行了联合仿真与调试，验证了计划的可行性，值得在采油厂中运用。该计划详细施行后，将完结对滨南采油厂现有盘库体系中人工录入数据部分的晋级替代，并能与现有盘库体系中的其余部分完结杰出联接，然后可将该厂原油盘库体系的主动化水平进步到较高水平。
