【正文】 。 P3接 口： P3接 口管腳是 八 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門電流。在給出地址 “1”時(shí)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn) 行讀寫時(shí)， P2接 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。并因此作為輸入時(shí)， P2 接口的管腳被外部拉低， 輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1接口作為低 8 位地址接收。 P1接 口： P1接 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 接 口， P1 接 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 接口能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可被定義為數(shù)據(jù) 、地址的低 8 位。 P0接 口： P0接口是 一個(gè) 8位 開路雙向 I/O 接 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 （ 3） 4K 字節(jié)可重復(fù) 擦寫 Flash 存儲(chǔ)器 （ 4） 三級(jí) 可 加密程序存儲(chǔ)器 （ 5） 128 8 字節(jié)內(nèi)部 隨機(jī)存儲(chǔ)器 （ 6） 32 個(gè)可編程 I/O 口線 （ 7） 兩組 16 位定時(shí) 、 計(jì)數(shù)器 （ 8） 六 個(gè)中斷源 （ 9） 可編程串行通道 （ 10） 低功耗的 掉電 和 閑置 模式 （ 11） 片內(nèi)部 振蕩器和時(shí)鐘電路 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 38 頁 圖 3 AT89C51 引腳圖 單片機(jī) AT89C51 引腳如圖 3所示， AT89C51 引腳功能說明： VCC：供電 。其主要功能特性： （ 1） 存儲(chǔ)器可 寫入 、 擦除 1000 次。 中央處理器電路核心芯片 中央處理電路 是以 AT89C51 為核心芯片， AT89C51 是一種附帶 4K字節(jié) 可編程 、 可擦除的只讀存儲(chǔ)器 CMOS8 位微處理器。單片機(jī)是將中央處理器、只讀存儲(chǔ)器（ ROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM）、計(jì)數(shù)器 、 定時(shí)器及輸入輸出接口電路等計(jì)算機(jī)主要器件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。詳細(xì)闡明芯片的選擇比較，所選用芯片的內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。 圖 2 輸油泵站通信示意圖 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 38 頁 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本章詳細(xì)介紹硬件電路的設(shè)計(jì)。 LTE 是目前快速發(fā)展的 4G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)， LTE 實(shí)現(xiàn)了 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的減少、更高的數(shù)據(jù)速 率、系統(tǒng)容量和覆蓋。 無線的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸方式主要有 移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信 、 微波通信和 衛(wèi)星通信三種。無線數(shù)據(jù)采集要將惡劣，復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境下的采集量完整的采集，還要將采集到的數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)端的控制室。通過專門的通訊電纜線或者是利用現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸， 這些方法傳輸距離有限，屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 38 頁 成本也比較高。 本設(shè)計(jì)中為了仿真需要， 使用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 代替 一體化溫度變送器 ；使用滑動(dòng)變阻器和 ADC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 代替 振弦式壓力變送器 。 壓力 傳感器的選擇 ： 振弦式壓力變送器利用諧振元件 (振弦 )隨壓力變化改變其固有頻率的特性來測量壓力?，F(xiàn)在已利用集成電路技術(shù)，將變送電路做成小型模塊，安裝在鉑電阻或熱電阻的接線盒內(nèi)，直接安裝在現(xiàn)場，這樣可以最大限度地減少線路電阻的影響 ，從而獲得較高的精確度，安裝和使用十分方便。系統(tǒng)采用防爆結(jié)構(gòu)，保證不因系統(tǒng)問題而導(dǎo)致事故 [2]。主要參數(shù) (壓力、溫度等 )的計(jì)量誤差不高于 ％；各項(xiàng)參數(shù)的年漂移量不大于 %FS；采集誤差不高于 1/10000。傳感器要 具有較強(qiáng)的防爆、防水、防磁、 抗震和耐高、低 溫特性；傳感器超量程不損壞； 設(shè)備在正常使用情況下，主要部件平均無故障時(shí)間大于 1 年，使用壽命不小于 10 年； 自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)誤動(dòng)作發(fā)生率不高于 1/10000。 正確地選擇、合理地使用傳感器，對(duì) 設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng) 具 有重要意義。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種 軟件可選的節(jié)電工作模式。由于時(shí)鐘電路 CPU （單片機(jī) AT89C51） 液晶顯示電路 報(bào)警電路 A/D轉(zhuǎn)換電路 壓力傳感 電路 溫度傳感 電路 跑馬燈電路 加熱加壓電路 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 38 頁 將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器 。 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié) FLASH存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8位微處理器 ， 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。各種系列的單片機(jī)由于其內(nèi)部功能、單元組成及指令系統(tǒng)的不盡相同，形成了各具特色的系列產(chǎn)品。 從 1976 年 9月 Intel 公司推出 MCS— 48系列單片機(jī)以來，世界上的一些著名的器件公司都紛紛推出各自系列的單片機(jī)產(chǎn)品。單片機(jī)，即集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī)，集成了中央處理器 CPU（ Central Processing Unit）、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM（ Random Access Memory）、只讀存儲(chǔ)器（ Read Only Memory）、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及 I/O 接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件。 當(dāng)壓力屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 38 頁 低于 5MPa 時(shí)，系統(tǒng)低壓報(bào)警，加壓電路開始加壓；當(dāng)壓力高于 20MPa 時(shí)，系統(tǒng)高壓報(bào)警，減壓電路開始減壓；當(dāng)溫度低于 30攝氏度時(shí)，系統(tǒng)低溫報(bào)警，加熱電路開始加熱；當(dāng)溫度 高于 50 攝氏度時(shí)，系統(tǒng)高溫報(bào)警，加熱電路停止加熱。液晶顯示 模塊 LM016L 顯示 數(shù)據(jù) 。 實(shí)現(xiàn) 輸油泵站自動(dòng)控制 功能 的 總體思路如下 ： 系統(tǒng)由電源進(jìn)行供電，當(dāng) 啟動(dòng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)后， 加熱加壓電路和跑馬燈電路（模擬油路的傳輸）開始工作。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 根據(jù)系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要其總體設(shè)計(jì)方案如圖 1 所示。 末站：是長輸管線的終點(diǎn)站。 中間站：是長輸管線沿途設(shè)置的輸油站。主要任務(wù)是接收來油，經(jīng)計(jì)量后，加壓加熱向下站輸送。輸油站按所處位置分為首站、中間站和末站，中間站按其功能還可分為加熱站（只能提供熱能）、加壓站（只能提供壓能）及熱泵站（既提供熱能又提供壓能） 。 輸油 泵 站是長輸管線的主要組成部分之一。 （ 7） 系統(tǒng)具有仿真功能和良好的可視性。 （ 5） 超過閥值自動(dòng)報(bào)警，停止工作。 （ 3） 電位精度達(dá)到： %。 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 38 頁 2 設(shè)計(jì)需求 系統(tǒng)的功能 需求 與技術(shù)指標(biāo) 本次 畢業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能 要求及技術(shù)指標(biāo) ： （ 1） 使用 5V DC 供電。 采集傳感器電位， 通過 電位放大后進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 ， 同時(shí)把數(shù)據(jù)上傳給單片機(jī)進(jìn)行處理分析。硬件的設(shè)計(jì)主要包括了各個(gè)功能模塊的方案論證和電路設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序 、 LCD 顯示、 A/D 轉(zhuǎn)換 等子程序編制。在總站上可以直觀地了解控制各泵站的信息數(shù)據(jù)。 本文的主要研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)是一個(gè)輸油泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要任務(wù)是長距離的輸油管線進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制。隨著含蠟高粘原油開采量的增加以及原油開采向深海發(fā)展，各國都特別重視含蠟高粘原油輸送及流動(dòng)保障技術(shù)研究。例如 :美國的全美管線就是世界上最先進(jìn)的一條熱輸原油管道，全長 2 715 km，管徑 760，全線采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控和管理系統(tǒng) (SCSS)，在控制中心的調(diào)度人員通過計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)管道流量、壓力及泵、爐、閥等設(shè)備的自動(dòng)控制，仿真系統(tǒng)軟件可完成泄漏檢測、定位、 設(shè)備優(yōu)化配置、運(yùn)行模擬等功能。運(yùn)用高度自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)模擬管道運(yùn)行和事故工況，進(jìn)行泄漏檢測，優(yōu)化管線的調(diào)度管理 。總體來說，國外原油管道的輸送工藝正朝著多元化和新型化的方向發(fā)展。 國外研究現(xiàn)狀 目前，世界范圍內(nèi)的高粘、易凝原油管道長距離輸送基本上仍是采用加熱和稀釋兩種工藝。特別在高凝點(diǎn)、高枯度、高含蠟原油的加熱輸送，原油熱處理以及加劑輸送屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 38 頁 等方面己達(dá)國際水平。 我國石油工業(yè)的不斷發(fā)展，促進(jìn)和帶動(dòng)了原油儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的進(jìn)步。 輸油管道用的 5000kW 及以下的加熱爐己形成標(biāo)準(zhǔn)系列，己在東北、華北輸油管道上廣泛應(yīng)用。我國長輸管道的自動(dòng)化水平有了很大的提高。 90年代，我國長輸管道廣泛地采用 SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行全線監(jiān)視、生產(chǎn)管理、調(diào)度及控制。 80年代中期以來，我國先后在幾條改建、新建的管道上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控。因此，國內(nèi)各大輸油泵站 需要一種低成本、高效率的自動(dòng)控制 系統(tǒng)，來解決實(shí)際生產(chǎn)問題。由于 沒有一種有效可行的現(xiàn)場設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測管理系統(tǒng)，輸油管道的監(jiān)測秩序得不到安全、有效的保護(hù)，監(jiān)測設(shè)備維護(hù)管理操作混亂，設(shè)備 故障得不到及時(shí)的修復(fù)，這成為油田生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)重大難題。 目前國內(nèi)輸油泵站數(shù)量較多且大部分處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，位置分散，環(huán)境惡劣，交通不便， 主管部門和監(jiān)控部門 對(duì)輸油泵站的工作狀態(tài)和輸油管道的監(jiān)測難度很大。 輸油 泵 站是長輸管線的主要組成部分之一。石油產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代文明發(fā)展的支柱，是國家的命脈所在，在國民經(jīng)濟(jì)中占有 非常 重要的地位，石油的質(zhì)量和產(chǎn)量關(guān)系著 國家生產(chǎn)部門的方方面面。 關(guān)鍵詞 ： 輸油泵站； 單片機(jī)；控制； 自動(dòng)化； 仿真 ABSTRACT Traditional oil pumping station pumping station unattended and substantial costs for artificial. The petent authorities can not Keep pumping station. The pumping station the hidden equipment can not be found. In order to improve management efficiency, we designed a pumping station unattended monitoring stations run state, centralized management of the pumping station automatic control system. This design uses a microcontroller as the control core of the automatic control system. The actual operation of the oil pumping station design the hardware and system software to automatically control the temperature and pressure of the pipeline. This automatic control system by temperature sensors and pressure sensors capture potential data, the data is transmitted through the A / D converter module to the the microcontroller AT89C51 system data processing. Analog into digital data obtained in the liquid crystal display on the LCD display. The regulation of the temperature values and pressure values can be realized through the button. LED and buzzer alarm system. The software portion of the design is pleted by the C language, the software design is divided into the main program, A / D conversion process, horse race lamp program, display program, to achieve automatic control of oil pumping station, with the simulation can view this intuitive system functions. In this paper, the design of the oil pumping station pump control system is characterized by low cost, high efficiency management can be achieved the oil line working condition monitoring. Key words： Oil pump station ； SCM； Control ； Automation。本次設(shè)計(jì)的軟件部分由 C語言完成 , 軟件設(shè)計(jì)分為主程序 ,A/D 轉(zhuǎn)換程序，跑馬燈程序，顯示程序等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸油