【正文】 本文設(shè)計(jì)的 輸油 泵站機(jī)泵控制 系統(tǒng) 具有成本較低、 智能化水平高、管理 效率高、可實(shí)現(xiàn) 對輸油泵進(jìn)行自動(dòng)控制的 特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)對 輸油泵站機(jī)泵自動(dòng)控制功能 。如圖 23 所示。如圖 21所示。 proteus 仿真結(jié)果 在系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下 ，跑馬燈模擬油路運(yùn)輸狀態(tài)， 傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)， LCD顯示當(dāng)前壓力和溫度值，儲油罐儲存原油。 （ 2） 交互的裝置模型包括 :LED 和 LCD 顯示 ,RS232 終端 ,通用鍵盤 。 ARESPCB 設(shè)計(jì)。它除了具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動(dòng)或人工布線及 電路仿真的功能外， 它的電路 是可以仿真 交互的，可視化的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時(shí)調(diào)試，還可以 看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，可以測量仿真的波形及記錄仿真數(shù)據(jù)。 圖 15 調(diào)節(jié)溫度按鈕圖 顯示模塊程序設(shè)計(jì) 顯示模塊程序 流程 顯示模塊 流程圖，如圖 16所示： 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 38 頁 圖 16 顯示模塊流程圖 顯示模塊說明及仿真 LCD 上顯示系統(tǒng)當(dāng)前的壓力值和溫度值。 按照功能分析以及課題的技術(shù)指標(biāo)，可設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)的總流 程圖，如圖 12： 圖 12 主程 序流程 圖 系統(tǒng)初始化 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 LCD顯示 單片機(jī)數(shù)據(jù)接收并處理 開始 設(shè)置系統(tǒng)參數(shù) 讀取溫度、壓力值 報(bào)警、加溫加壓 Y 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 38 頁 傳感器程序 設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換流程圖，如圖 13所示： 圖 13 A/D 轉(zhuǎn)換流程圖 傳感器說明及仿真 壓力傳感器 ： 系統(tǒng)可以通過按鈕調(diào)節(jié)壓力 值。 3接口 :電源。 這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件 。 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 38 頁 溫度傳感器電路設(shè)計(jì) DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 DSl820 數(shù)字溫度計(jì)提供 9位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù) ， 指示器件的溫度 。寫數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊 。 MCU 要寫入指令時(shí)，使 RS 為低電平 ； MCU 要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，使 RS 為高電平 。 （ 5） 字符尺寸： (W H)mm 圖 10 LM016L 引腳 圖 LM016L 引腳如圖 10 所示， LM016L 引腳功能說明 ： VSS： 電源或地 VDD：電源正極， ～ ，通常使用 5V 電壓 。 LM016L 主要技術(shù)參數(shù)： （ 1） 顯示容量： 162 個(gè)字符 。在這里采用字符式液晶顯示器 LM016L 來實(shí)現(xiàn)顯示電路的功能。 A、 B、C三個(gè)信號由單片機(jī)的 、 和 來提供，而 、 和 口的值是通過程序設(shè)置初始值后，通過 、 和 的值加 1和循環(huán)可以實(shí)現(xiàn) LED 燈的循環(huán)點(diǎn)亮。利用這種 特性，僅需 4 個(gè) 74HC138 芯片和 1個(gè)反相器，即可 實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展，組合成為一個(gè) 132（ 5 線到 32線）譯碼器。 圖 7 單片機(jī)與 ADC0832 鏈接圖 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 38 頁 跑馬燈電路設(shè)計(jì) 74HC138 譯碼器 74HC138 是 高速 CMOS 器件， 74HC138 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。從第 4個(gè)脈沖下沉開始由 DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。當(dāng) 2位數(shù)據(jù)為“1” 、 “1” 時(shí)，只對 CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)， 先將 CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 DI： 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 .其主要功能特性： （ 1） 8 位分辨率； （ 2） 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 （ 3） 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； （ 4） 輸入輸出電平 與 TTL/CMOS 相兼容； （ 5） 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； （ 6） 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μS ； （ 7） 功耗僅為 15mW； （ 8） 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832 引腳說明 圖 6 ADC0832 引腳圖 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0832 引腳如圖 6所示， ADC0832 引腳功能說明： CS： 片選 使能，低電平芯片使能。 作用有兩個(gè)：其一 是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用(C1， C2 大， f變小 )。 圖 4 系統(tǒng) 復(fù)位電路圖 時(shí)鐘電路 系統(tǒng) 時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心 臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。 10MHz 時(shí)，約 1ms； 1MHz 時(shí)，約 l0ms。 系統(tǒng) 采用上電復(fù)位方式，在 RST 復(fù)位端接一個(gè)電阻 R1 至VCC 和一個(gè)電容至 GND，就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。 P1接 口：由于 P1接口有外部輸入的功能，所以與壓力傳感器相連進(jìn)行外部輸入，壓力值通過 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行輸出在 LCD顯示當(dāng)前壓力值 。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。當(dāng) P3接 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 接 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口 接 輸出地址的高 8位。 P1 接 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 接 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P0 接口的管腳第 1 次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 （ 2） 存儲數(shù)據(jù)保存時(shí)間是 10年。本 設(shè)計(jì)的輸油泵站機(jī)泵控制 系統(tǒng)的中央處理電路采用美國 ATMEL 公司生產(chǎn) 的單片機(jī) AT89C51 來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)硬件電路包括以下幾個(gè)部分：以單片機(jī)為中央處理器、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、跑馬燈電路、液晶顯示電路、 時(shí) 鐘電路、 溫度傳感電路 和 加熱加壓電路。 由于移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信高帶寬、高可靠性、低延時(shí)、低成本和使用方便等特點(diǎn)被廣泛使用在長管道運(yùn)輸中。 隨著電子、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)是從新興的無線傳輸發(fā)展而來，具有低能耗，低成本，擴(kuò)展 性強(qiáng)，靈活度高等特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。正弦式壓力變送器由振弦、磁鐵、激振器、膜片及測頻電路組成，振弦式壓力傳感器依靠測量頻率來確定壓力，而頻率信號在傳輸過程中可以忽略導(dǎo)線電阻、電感、電容等的 影響，有較高的準(zhǔn)確度，精度可達(dá)到 級，可作為高精度壓力傳感器來用 [2]。 溫度 傳感器 的選擇：一體化溫度變送器是將熱電阻或熱電偶檢測出的溫度或溫差，通過溫度變送電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 420mA 直流 電流信號或 15V 直流 電壓信號的溫 度檢測儀表。 準(zhǔn) 確性。 傳感器技術(shù) 傳感器是 自動(dòng)化系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最重要的組成部分之一，其可靠性和精度直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和性能。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k字節(jié) Flash 閃速存儲器， 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。 本設(shè)計(jì)采用的是 Atmel 公司開發(fā)的 AT89C51 單片機(jī) 。 單片機(jī)具有功能強(qiáng)，體積小，成本低，功耗小，配置靈活等特點(diǎn)，使其在工業(yè)控制、智能儀表、技術(shù)改造、通信系統(tǒng)、信號處理等領(lǐng)域以及家用電器、高級玩具、辦公自動(dòng)化設(shè)備等方面均得到應(yīng)用。 通過按鍵實(shí)現(xiàn)對溫度值和壓力值的調(diào)節(jié) 。 系統(tǒng)硬件組成分為以下幾個(gè)部分： A/D轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、時(shí)鐘電路、 報(bào)警電路、跑馬燈電路 、加熱加壓電路 、數(shù)據(jù)采集電路 及核心控制電路。其主要任務(wù)是對所輸油品按工藝要求供給一定的能量，使油品繼續(xù)流動(dòng)。 首站：是長輸管線的 起始站。 系 統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 輸油泵站工作原理 油氣集輸是把油、氣田生產(chǎn)的原油和天然氣收集起來，通過計(jì)量、初加工（凈化、穩(wěn)定）和輸送的全過程。 （ 4） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。電位 精度達(dá)到 %，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，硬件設(shè)計(jì)工作主要包括： 中央處理器設(shè)計(jì) 、 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 、 LCD 液晶顯示 電路設(shè)計(jì) 、 時(shí)鐘 電路設(shè)計(jì)、 跑馬燈顯示 設(shè)計(jì) ； 在軟件方面則是利用單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，編程實(shí)現(xiàn) 溫度、壓力的 數(shù)據(jù)輸入 、 A/D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 及 液晶顯示等 功能。 本 系統(tǒng)的研發(fā)主要包括了系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。挪威、法國、英國、美國等石油工業(yè)發(fā)達(dá)國家在含蠟高粘原油流變性及其機(jī)理、管道蠟沉積預(yù)測等方面達(dá)到很高水平，并即將帶來應(yīng)用技術(shù)的新突破 [1]。對現(xiàn)役管道定期進(jìn)行安全檢測和完整性評價(jià)。針對現(xiàn)役管道輸量逐年下降，稠油開采日益增多，以提高管道運(yùn)行安全性、節(jié)能降耗為目的的各種新技術(shù)、組合工藝的研究日益成為熱點(diǎn)，象物理場處理 (磁處理、振動(dòng)降粘 )、水輸 (液環(huán)、懸浮、乳化 )、器輸 (滑箱、膜袋 )、充氣降粘 (充飽和氣增加輸量 )、混輸和順序輸送等等多種工藝的研究，有些己進(jìn)入工業(yè)試驗(yàn)與短距離試輸階 段。目前我國已掌握了國際上通用的常溫輸送、加熱輸送、加劑輸送、順序輸送、間歇輸送及密閉輸送等各種先進(jìn)的管輸工藝。 目前我 國自行研制成功 5000kW微機(jī)控制直接式原油加熱爐，接近國際先進(jìn)水平，加熱爐效達(dá) 91%。通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)及自行設(shè)計(jì)改造等方式，使我國輸油管道自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)逐步提高，縮短了與國外的差距。由于輸油 管道分布范圍廣而且數(shù)量多， 人工監(jiān)測方式必定會(huì)使人員勞動(dòng)強(qiáng)度加重，并且影響了輸油管道數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，給輸油管道的監(jiān)測和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)帶來了許 多不便。其任務(wù)是 提供 油流一定的能 量 （包括壓力能、熱力能），以使油品保質(zhì)保量、安全經(jīng)濟(jì)的輸送到目的地。 simulation 目錄 1 緒論 .......................................................................................................................................... 1 研究目的及意義 ..................................................................................................................... 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ......................................................................................................................... 1 國外研究現(xiàn)狀 ......................................................................................................................... 2 本文的主要研究內(nèi)容 .............................................................................................................. 2 2 設(shè)計(jì)需求 ................................................................................................................................... 3 系統(tǒng)的功能需求與技術(shù)指標(biāo) .................................................................................................... 3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案