【正文】 （ 1） 所有回路通信應(yīng)遵照主 /從方式。 ZGL 可以實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的值 ,具備一個(gè) RS485 通訊口，能滿足罐群監(jiān)控系統(tǒng)的要求 。因此，一臺(tái)控制器既可作為從機(jī)，也可作為主機(jī)，常提供多重的內(nèi)部通道，允許并列處理主機(jī)和從機(jī)傳輸數(shù)據(jù) 通信協(xié)議詳細(xì)地描述了 ZGL 數(shù)據(jù)的輸入和輸出命令、信息和數(shù)據(jù)，以便第三方使用和開發(fā)。從機(jī)對(duì)于主機(jī)的廣播查詢，無響應(yīng)返回 Modbus 協(xié)議報(bào)據(jù)設(shè)備地址，請(qǐng)求功能代碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼，建立了主機(jī)查詢格式，從機(jī)的響應(yīng)信息也用 Modbus 協(xié)議組織，它包括確認(rèn)動(dòng)作的代碼，返回?cái)?shù)據(jù)和錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。 相 應(yīng)的從機(jī)包括可編程控制器。而其它設(shè)備 (從機(jī) )應(yīng)返回對(duì)查詢作出的響應(yīng)， 或處理查詢所要求的動(dòng)作。 IF 傳感器 203000 THEN0 變量水 =變量水 +1 ENDIF IF 傳感器 213000 THEN 變量水 =變量水 +1 ENDIF IF 傳感器 223000 THEN 變量水 =變量水 +1 ENDIF 循環(huán)策略中還包括確定油液位高度，乳化液液位高度的腳本程序，見附錄所示 通訊協(xié)議介紹 標(biāo)準(zhǔn) Modbus 端口是使用一個(gè) RS232 兼容的串行接口，定義了連接器，接線電纜，信號(hào)等級(jí)，傳輸波特率，和奇偶校驗(yàn)，控制器可直接或通過調(diào)制解調(diào)器 (以后簡(jiǎn)稱 Modems)接入總線 (網(wǎng)絡(luò) )。運(yùn)行策略的建立 （ if? then 語句） ，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，控制用戶窗口的打開、關(guān)閉以及設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 29 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)工作過 程精確控制及有序調(diào)度管理的目的。 在 MCGS 工作臺(tái)上單擊“設(shè)備窗口”選項(xiàng)，在這里使用“設(shè)備工具箱”進(jìn)行設(shè)備組態(tài)， 設(shè)備窗口設(shè)置 如圖 410 所示 ，通用串口父設(shè)備 0 設(shè)置如圖 411 所示，設(shè)備 0 設(shè)置如圖 412 所示 ，設(shè)備 0 內(nèi)部屬性設(shè)置如圖 413 所示 ，設(shè)備調(diào)試結(jié)果如圖 414 所示。 MCGS 為用戶提供了多種類型的“設(shè)備構(gòu)件”，作為系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系的媒介。 如圖 49 所示： 油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 26 圖 49 液位高度動(dòng)態(tài)顯示 設(shè)備窗口設(shè)置 設(shè)備窗口是 MCGS系統(tǒng)與作為測(cè)控對(duì)象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺(tái)作業(yè)環(huán)境，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。然后分別編 制 其余兩 個(gè)窗口，如圖 46，圖 47 所示 ： 油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 24 圖 45 油水分離界面繪制 圖 46 數(shù)據(jù)報(bào)表設(shè)計(jì) 油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 25 圖 47 液位高度實(shí)時(shí)曲線顯示 在“油水分離界面”中 ，為了可以實(shí)時(shí)顯示油，水，乳化液的高度，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的 Data 油， Data 水， Data 乳化液與界面建立連接， Data 油， Data 水， Data乳化液是將油水界面分離儀中每個(gè)電容傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后的最終值，直接表征液位高度。 在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) ‖界面中，單擊“新增對(duì)象” 來增加一個(gè)新的數(shù)據(jù)對(duì)象，單擊“對(duì)象屬性”來對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行屬性設(shè)置， 如圖 43 所示： 圖 43 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置 油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 23 油水分離界面 編 制 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在 MCGS 工作 臺(tái)面 上新建 四個(gè)窗口，分別是“油水分離界面”，“數(shù)據(jù)報(bào)表”，“實(shí)時(shí)曲線” ，如圖 44 所示 ： 圖 44 MCGS 工作臺(tái) 面 MCGS 組態(tài)軟件提供了強(qiáng)大的繪圖工具，可以使界面更加生動(dòng)形象的展現(xiàn)出來， 這也是選擇 MCGS 組態(tài)軟件的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。在 MCGS 生成應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)實(shí)際工程問題進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象化處理，將代表工程特征的所有物理量，作為系統(tǒng)參數(shù)加以定義，定義中不僅包含了數(shù)值類型，還包括參數(shù)的屬性及其操作方法，這種把數(shù)值、屬性和方法定義成一體的數(shù)據(jù)就稱為數(shù)據(jù)對(duì)象。 圖 42用戶窗口屬性設(shè)置 油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 22 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。 建立新工程，并對(duì)其窗口屬性進(jìn)行設(shè)置。使用 MCGS 工控組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需做很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)； （ 2）封裝性（易學(xué)易用）， MCGS 工控組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 21 編程技術(shù)），就 能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能； （ 3）通用性和可擴(kuò)充性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用 MCGS 工控組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（ PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、開放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是 MCGS 的核心，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心， 形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運(yùn)行策略通過策略構(gòu)件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。 MCGS 用數(shù)據(jù)對(duì)象來表述系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用對(duì)象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。設(shè)備窗口通過設(shè)備構(gòu)件驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；由用戶窗口組成的圖形對(duì)象，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立連接關(guān)系，以動(dòng)畫 將與數(shù)據(jù)相關(guān)的其它屬性（如數(shù)據(jù)的狀態(tài)、報(bào)警限值等）以及對(duì)數(shù)據(jù)的操作方法（如存盤處理、報(bào)警處理等）封裝在一起，作為一個(gè)整體，以對(duì)象的形式提供服務(wù)。 MCGS 全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或MCGS）是一套 32 位工控組態(tài)軟件， 可穩(wěn)定運(yùn)行于 Windows95/98/Me/NT/2020 等多種操作系統(tǒng)，集動(dòng)畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機(jī)熱備、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國(guó)內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機(jī)械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 20 保、智能樓宇、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域。通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。 MCGS 組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版 。 組態(tài)軟件通過 I/O 驅(qū)動(dòng)程序從縣城 I/O 設(shè)備獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀的顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上；另一方面按照組態(tài)軟件要求和操作人員的指令將控制數(shù)據(jù)送給 I/O 設(shè)備，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制或調(diào)整 控制參數(shù)。國(guó)際上比較著名的組態(tài)軟件有 InTouch 和 iFIX 等，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出 了組態(tài)王， MCGS 和力控等一批組態(tài)軟件，組態(tài)軟件一般由圖形界面系統(tǒng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，第三方程序接口組件和控制功能組件組成。 本章 小結(jié) 本章主要介紹了本研究課題中用到的 分段式 電容式油水界面測(cè)量?jī)x的性能，參數(shù)和工作原理，以及轉(zhuǎn)換串口的技術(shù)指標(biāo) 。 （ 9） 電氣接口： DB9 孔型到 DB9 針型及 RJ45 連接器。 （ 7） 工作方式 ： 步半雙工（ RS485）或異步全雙工 (RS422)通用無跳線設(shè)置。 （ 5） 通訊距離 : 1， 200 米（ 9， 600BPS）。 （ 3） 通信速率： 。 轉(zhuǎn)換串口性能參數(shù) （ 1） 兼容 RS23 RS485 TIA/EIA 標(biāo)準(zhǔn)。信息傳輸方式為異步方式，起始位 1 位，數(shù)據(jù)位 8 位， 停止位 1 位，無校驗(yàn)；數(shù)據(jù)傳輸缺省速率為 9600b/s。UT216 接口轉(zhuǎn)換器可以為點(diǎn)到點(diǎn) 、點(diǎn)到多點(diǎn)的通信提供可靠的連接，點(diǎn)到多點(diǎn)每臺(tái)轉(zhuǎn)換器可允許連接 32 個(gè) RS422 或 RS485 接口設(shè)備，數(shù)據(jù)通訊速率，帶有電源指示燈及數(shù)據(jù)流量指示燈可指示故障情況、支持的通訊方式有 RS232 到 RS42 RS232 到 RS485 轉(zhuǎn)換。求出了 油r? 和 水r? ，油水界面的計(jì)算問題也就迎刃而解了。和 k。和 k，由于 油r? 和 水r? ，進(jìn)而受一些因素影響而不是常數(shù)，相應(yīng)的 C?？梢宰龅檬志_的，可見 H 的精度僅受 XL 精度的影響 。 由于 L。很容易得到油水界面高度為 :H= K L。 分段電容傳感器 下面圖 33 為例來介紹一下分段電容傳感器的檢測(cè)原理，這是一個(gè) 10 段式分段電容傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及等效電容圖，只有最上部的電容傳感器沒有完全充滿介質(zhì)，其他傳感器全部都充滿了介質(zhì)，有的充滿了水，有的充滿了原油。 為了在安裝時(shí)可以檢查調(diào)整各層面的檢測(cè)值，變送器設(shè)置調(diào)零、放大兩只電位器，通過按鍵即可檢查從下至上第一至最末段檢測(cè)值，通過兩 電位器可以進(jìn)行空氣段調(diào)零和油段、水段、混合段的調(diào)整，退出按鍵操作即可輸出油面、水面 4～ 20mA信號(hào)。因此，判斷油水界面的 ε 閥值是一個(gè)相對(duì)值。 如圖 32 所示， 由單片機(jī)構(gòu)成的變送器對(duì)各段電容從下至上 逐段進(jìn)行掃 描檢測(cè)，并由軟件對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷、比較、計(jì)算 ，并由標(biāo)準(zhǔn) 485 信號(hào)或雙 D/AmA變換模塊以兩路各自 4～ 20mA 恒流信號(hào)輸出。 油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 15 （ 1） 變送器工作電壓： DC12V（由專用安全柵供電） （ 2） 專用安全柵輸入電壓： DC24V （ 3） 有效檢測(cè)范圍（量程）： 0～ 10 米 (其它量程可另行定制） （ 4） 變送器 輸出：兩路 4～ 20mA （ 5） 防爆等級(jí)： ExibIIBT4 （ 6） 適用介質(zhì)：各種液體 （ 7） 工作溫度： 40～ +80℃ （ 8） 探極與罐壁距離：小于 1 米（過大應(yīng)考慮加輔助電極） 界面檢測(cè)儀的基本原理 圖 32 界面測(cè)量?jī)x工作原理 在一定的空間內(nèi)介質(zhì)的變化將會(huì)引起很多的物理量的變化，如：變化較敏感的電場(chǎng)、磁場(chǎng)；那么電場(chǎng)和磁場(chǎng)物理量的變化將會(huì)間接的反映介質(zhì)單位體積及介質(zhì)特性的變化；利用這一原理結(jié)合矩陣式分布的傳感探極結(jié)構(gòu)，在高速大規(guī)模集成電路單片機(jī)的有序控制下實(shí)時(shí)獲取電場(chǎng)、磁場(chǎng) 物理量的變化信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析、計(jì)算，按一定的規(guī)律進(jìn)行量化處理、轉(zhuǎn)化，就能準(zhǔn)確無誤的知道介質(zhì)單位體積及介質(zhì)特性的變化；然后將介質(zhì)液位、物位的變化量轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出并傳遞給 PLC、工業(yè)采集模塊、工控計(jì)算機(jī)等采集設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視控制。 界面檢測(cè)儀性能參數(shù) 由 多段檢測(cè)高度為 55mm 的微電容串組合而成的檢測(cè)探極（傳感器）與裝在探極頂部的在線自校正式雙界面液位變送器共同組成液位計(jì)。 油水界面測(cè)量軟件設(shè)計(jì) 14 第三章 油水界面系統(tǒng)硬件 簡(jiǎn)介 界面檢測(cè)儀 界面檢測(cè)儀概述 圖 31 油水界面測(cè)量?jī)x示意圖 如圖 31 所示， A36W 雙界面型油水界面儀是采用微電容串組合，斷層掃描檢測(cè)技術(shù)研制的一種檢測(cè)容器中油、水、空氣多相界面的液位計(jì)。 （ 3） 建立算法，將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐何桓叨?，通過 MCGS 實(shí)現(xiàn)油水界面的檢測(cè)，并設(shè)計(jì)顯示界面，分別顯示出儲(chǔ)油罐內(nèi)油，水，乳化液的高度。 研究中出現(xiàn)問題的解決方案 （ 1） 在油水混合物中，由于密度不同，會(huì)形成上層為油層，下層為水層，在實(shí)際油田生產(chǎn)過程中，必須要確定油水界面的位置。 （ 5） 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)研和查閱資料，擬定總體的研究方案。首先分析前人的成果，研究其優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，然后作出關(guān)于本課題的設(shè)計(jì)方向以及設(shè)計(jì)重點(diǎn)。 課題的研究方法及問題處理 2.. 課題研究方法 （ 1） 首先確定設(shè)計(jì)課題，結(jié)合本專業(yè)知識(shí)選擇與專業(yè)相關(guān)的課題，并根據(jù)要求，采用 MCGS 實(shí)現(xiàn)油水界面的測(cè)量監(jiān)控。 （ 3） 在 MCGS 中根據(jù)相關(guān)的算法編寫腳本程序，將所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為液位高度。 圖 22 總體流程圖 油水界面系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)的功能 將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與油田采油工藝過程相結(jié)合，可以提高油田采油過程自動(dòng)化檢測(cè)水平，盡可能多地減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，同時(shí)能夠?qū)⒂吞镒铌P(guān)心的一些數(shù)據(jù)如油田日產(chǎn)油量等數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)存儲(chǔ)到 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)庫(kù)中， 并能實(shí)時(shí)顯示，便于油田工作人員操作， 本課題所要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下： （ 1） 通過油水界面檢測(cè) 儀檢測(cè)相關(guān)油水界面的數(shù)據(jù)。 （ 4） 通過油水界面分離算法，在 MCGS 軟件中編寫