【正文】 (1)系統(tǒng)方案 整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖41所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先對采集的信號進行前端處理，如信號放大、濾波等預(yù)處理。采用的CPLD器件實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制邏輯，它控制著采集通道的切換、A/D轉(zhuǎn)換的起/停、轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放在存儲單元的地址發(fā)生器、產(chǎn)生中斷請求以通知ARM讀取存放在存儲器中的數(shù)據(jù)，由ARM微處理器進行快速的處理和傳輸。(2)系統(tǒng)工作流程數(shù)據(jù)采集器置于被監(jiān)控的設(shè)備處，對傳送過來的模擬信號進行信號調(diào)理，LPC2214啟動系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，CPLD控制器輸出一個脈沖給A/D轉(zhuǎn)換器的CLK端，使其開始A/D轉(zhuǎn)換，同時將CPLD內(nèi)部地址發(fā)生電路產(chǎn)生的地址信號經(jīng)地址選擇器直接送到存儲器，A/D轉(zhuǎn)換器所采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線直接輸入到存儲器中保存。由于采樣頻率高，用CPLD控制器將采樣數(shù)據(jù)存儲到兩路同步動態(tài)存儲器（SDRAM）中。CPLD控制器先把采集到的數(shù)據(jù)存儲到A路SDRAM中。 等數(shù)據(jù)寫滿A路存儲器SDRAM后，由CPLD控制器器件引起LPC2214外部中斷，LPC2214進入中斷處理程序，讀取SDRAM中的數(shù)據(jù)，并進行處理，同時CPLD控制器將接下來采集到的數(shù)據(jù)存儲到B路SDRAM中, 等存儲器B數(shù)據(jù)裝滿后，CPLD器件引起LPC2214外部中斷，LPC2214進入中斷處理程序，讀取B路SDRAM中的數(shù)據(jù)，并進行處理，如此循環(huán)下去，完成數(shù)據(jù)的接收和傳輸并行。 ARM微處理器只控制數(shù)據(jù)采集的啟動和對采集到的數(shù)據(jù)進行快速處理和傳輸，在數(shù)據(jù)采集的過程中，ARM微處理器不對采集通道進行任何控制，完全由硬件自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的全過程，實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)采集的目的。(3)優(yōu)勢及特點 ARM和CPLD的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實時性得到保證，實時操作系統(tǒng)將應(yīng)用分解成多任務(wù)，簡化了應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計；采用CPLD控制器器件集成了電路的全部控制功能，擺脫了單純用由微控制器為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時的速度瓶頸，極大提高了數(shù)據(jù)采集速度。整個系統(tǒng)具有速度高、實時性好、抗干擾能力強、性價比高等特點。 圖41 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖LabVIEW是一種基于圖形語言編程的可視化軟件開發(fā)平臺，數(shù)據(jù)庫豐富、調(diào)試方便，開發(fā)界面簡單，界面風(fēng)格與傳統(tǒng)儀器相似。類似于C、BASIC等編程語言。LabVIEW為虛擬儀器設(shè)計者提供了一個便捷、輕松的設(shè)計環(huán)境，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，還提供強大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，交互式的測量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具。用戶可以高效、快速地編寫出相應(yīng)的應(yīng)用程序，自行設(shè)計儀器驅(qū)動程序，完成諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示以及儀器控制和通信等多種功能。在較高性價比的條件下，降低系統(tǒng)開發(fā)和維護費用，縮短技術(shù)更新周期。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集儀器相比，該系統(tǒng)具有性價比高、開發(fā)時間短、通用性強、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確簡單、只需了解和掌握其驅(qū)動程序的功能，就能利用LabVIEW進行數(shù)據(jù)程序的開發(fā)和運用，這將成為未來數(shù)據(jù)采集發(fā)展的趨勢。由上面的設(shè)計系統(tǒng)對比可知：基于PCI5124的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計可以滿足于本設(shè)計的要求，所以采取工控機與PLC兩級方式進行數(shù)據(jù)采集。 基于工控機與PLC結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)翻斗式多油井測量裝置監(jiān)控系統(tǒng)采用上下位機數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。，在Windows XP系統(tǒng)中進行開發(fā)。上位監(jiān)控軟件實現(xiàn)了下述功能：以主畫面的形式對工作狀況進行實時監(jiān)控，使用曲線圖來表示參數(shù)的變化，實時曲線監(jiān)測和歷史曲線查詢，生成產(chǎn)量實時報表和歷史報表(包括日報表和月報表)，對生成記錄數(shù)據(jù)進行打印。此外，針對不同的操作人員，設(shè)有設(shè)置系統(tǒng)操作的權(quán)限及密碼。實時監(jiān)視故障狀況，并可對報警的極限值進行設(shè)置。系統(tǒng)在運行過程中工藝參數(shù)如果出現(xiàn)異常情況，則可根據(jù)相應(yīng)的設(shè)置做出判斷，計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制柜上相對應(yīng)的閃光報警會變?yōu)榧t色并閃動，同時操作臺上的報警器響起，工控機的監(jiān)視主畫面上會出現(xiàn)故障提示，系統(tǒng)自動停止計量。操作人員對報警進行確認，消除報警器報警音，根據(jù)監(jiān)控畫面上顯示的故障提示，進行檢修。系統(tǒng)在計量時，首先通過工控機界面選擇計量方式，設(shè)置計量時問或起始時刻，然后發(fā)出啟動命令，循環(huán)調(diào)用PLC計量子程序，直到計量時間到或計量停止。計算該段時間內(nèi)的流量，并將計量結(jié)果進行存儲，以報表的形式進行輸出打印。下位PLC實現(xiàn)溫度、壓力、液位、氣體流量等現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)所采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)完成計量過程的控制。PLC計量子程序流程如圖42所示閥A開 閥B關(guān)，進油液位上限H到？閥A關(guān) 閥B開 卸油液位下限1到？開始計量子程序初始化調(diào)用結(jié)束計量數(shù)據(jù)采集，初步處理計算器加1返回圖42 PLC計量子程序流程圖 PLC負責(zé)采集左、右料斗稱重傳感器來的脈沖信號，同時采集差壓傳感器、溫度傳感器等需要監(jiān)測的信號。PLC與工控機通信，進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對左、右料斗中原油的計量，同時PLC根據(jù)工控機指令多通閥進行控制，以選定需要計量的油井。另外，PLC還可以對加熱源、泵控制，以維持灌內(nèi)溫度和原油的液位。工控機對來自傳感器的信號按照一定算法進行運算，得到選中油井的累計產(chǎn)量和瞬時流量，并提供友好的操作界面和人機交流?？? 結(jié)本次油井計量罐單元設(shè)計是按照GB1501998《鋼制壓力容器》，《GB6654—1996壓力容器用鋼板》，《HG2151421535鋼制人孔和手孔》，《JB/T 47362002補強圈》，《過程設(shè)備設(shè)計》，《JB/T4746鋼制壓力容器用封頭》進行設(shè)計選材和校核的，符合GB1501998《鋼制壓力容器》和國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的《壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程的相關(guān)規(guī)定》，可以進行制造，安裝并投入使用。 無論是在實際應(yīng)用中，還是在研究理論方面，我都盡量使我的分析和設(shè)計符合科學(xué)性、實際操作性的原則。但由于個人水平限制原因，我對這個課題的研究還是不夠深入，設(shè)計還存在一些缺陷和不妥之處，如罐體及配件重量計算只能采取估算，存在一定誤差，懇請各位老師給我提出寶貴的意見，我將在以后的研究設(shè)計和工作中進一步的完善和強化。在本設(shè)計中，我對計量設(shè)備中存在的問題進行了解決并且對結(jié)構(gòu)進行了最優(yōu)的選擇，但設(shè)計可能存在一些缺陷，需要進一步的探索和研究，望老師給予指正。符號說明——設(shè)計壓力；——工作壓力；——設(shè)計溫度；——焊縫系數(shù)（筒體/封頭）；——厚度附加量；——右斗原油質(zhì)量；——左斗原油質(zhì)量；——設(shè)計流量；——翻轉(zhuǎn)頻率；——圓筒的外徑；——圓簡的內(nèi)直徑；——圓筒或球殼的計算厚度；——圓筒或球殼的名義厚度；——圓筒或球殼的有效厚度；——圓筒或球殼的設(shè)計厚度；—壓力容器設(shè)計壓力；—耐壓試驗壓力；—耐壓試驗壓力系數(shù)，對水壓試驗=；—設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力；—試驗時容器壁金屬溫度下材料的許用應(yīng)力；—筒體的薄膜應(yīng)力；——有效寬度；——外側(cè)有效高度；——內(nèi)測有效高度；——開孔所需補強面積；——筒體多余金屬面積；——接管多余金屬面積；——接管區(qū)焊縫面積；——補強圈外徑；——補強圈內(nèi)徑；——補強圈厚度；—支座承受的載荷?！ё陌惭b尺寸?！亓铀俣?；—偏心載荷；—水平力作用點至底板的高度；—不均勻系數(shù)；—設(shè)備總重量；—支座數(shù)量；—水平力；—水平地震力；—地震影響系數(shù)；—水平風(fēng)載荷；—容器外徑；—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；—設(shè)備總高度；—10m高處的基本風(fēng)壓值；—基本偏心距；謝 辭本次設(shè)計是在我的導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，從最初我對本次設(shè)計的不了解到能夠整體把握再到比較順利的完成本次設(shè)計，這一步一步走來，其中都包含了老師耐心的指引和教導(dǎo)。從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著石老師的心血和汗水。在我的畢業(yè)設(shè)計期間，石老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴謹求實的態(tài)度使我深受感動，沒有這樣的幫助、關(guān)懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意！感謝我的父母，對我二十多年來的辛苦養(yǎng)育，他們對我無條件的支持，讓我可以去追求自己的夢想，他們的愛是我前行的動力。在此次設(shè)計的過程中，也得到了許多同學(xué)寶貴的建議，在此一并致以誠摯的謝意。 最后，衷心的感謝機械工程學(xué)院的每位老師，謝謝你們在學(xué)習(xí)上、生活中給予我的關(guān)心與支持。謝謝！參考文獻[1] ［Ｍ］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．1998.[2] [M].北京：中國勞動社會保障出版社，1999.[3] 中國石化背景設(shè)計院編．SH307495石油化工鋼制壓力容器材料選用標(biāo)準(zhǔn)［Ｍ］． 北京：中國石油化工總公司勘察院，2005.[4] 鄭津洋,[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[5] [M].北京:高等教育出版社,2003.[6] 熊詩波，[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.[7] 王毅，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[8] 高運宗，李華全，楊勇全，蔣余巍，[J].油氣井測試，(11):32～35.[9] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.[10] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.[11] 朱有庭，曲文海，[M]﹒北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[12] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997. 46