液化石油氣出廠的裝車安全與準(zhǔn)確稱重非常重要。文章基于數(shù)字地磅稱 重技術(shù)，通過可編程控制器、數(shù)據(jù)采集卡、電腦軟件系統(tǒng)等與裝車設(shè)備配套，實現(xiàn)對八路液 化石油氣槽罐車自動裝車、稱重和安全監(jiān)控，具有一定的參考應(yīng)用價值。

LPG[1] (Liquefied Petroleum Gas 的縮寫，即液

化石油氣）是煉油廠在進行原油催化裂解與熱裂 解時所得到的副產(chǎn)品，在常溫常壓下是氣體，在 一定的壓力下或冷凍到一定溫度可以液化為液體， 具有易燃易爆性、氣化性、受熱膨脹性、滯留性、 帶電性、腐蝕性及窒息性等特點。LPG做為一種新 型的清潔能源，已經(jīng)應(yīng)用越來越廣泛，出廠的裝車 安全與準(zhǔn)確稱重越來越重要。由于沒有計量控制手 段，操作人員必須站在罐車口處監(jiān)控液位，LPG直 接影響職工的身心健康，如稍不注意，就會發(fā)生 跑、冒車事故，給安全生產(chǎn)帶來極大危險。為了提 高LPG出廠的稱重準(zhǔn)確度，避免企業(yè)和用戶之間 發(fā)生稱重糾紛，實現(xiàn)公平交易，并提高LPG儲運 自動化水平，保障安全生產(chǎn)，我們設(shè)計了 LPG集 多路自動裝車、稱重和安全監(jiān)控功能的綜合系統(tǒng)。

1. LPG自動裝車的功能需求

1.1提供自動、半自動和手動三種控制流程 自動時，所有參數(shù)設(shè)置都由主計算機管理， 主計算機隨時傳遞裝車信息給可編程控制器，實現(xiàn)裝車作業(yè)的自動管理，可編程控制器的就地操 作除啟動和急停外均被禁止，啟動裝車操作也只 有在主計算機下達了允許啟動裝車命令后才有效； 半自動時，灌裝的目標(biāo)量通過稱重儀表設(shè)置， 由稱重儀表隨時傳遞裝車信息給可編程控制器， 實現(xiàn)裝車作業(yè)的半自動管理。

手動時，稱重儀表只顯示稱重數(shù)據(jù)，由人工 啟動或停止裝車信息給可編程控制器，實現(xiàn)裝車 作業(yè)的手動管理。

1.2對八臺數(shù)字式汽車衡完成稱重數(shù)據(jù)采集 槽罐車引導(dǎo)至地磅臺面上后，系統(tǒng)采集槽 罐車皮重數(shù)據(jù)，然后發(fā)給汽車衡稱重儀表除皮指 令，讓稱重儀表除皮，顯示清零。開始灌裝后， 系統(tǒng)動態(tài)采集稱重數(shù)據(jù)，并在LED大屏幕顯示器 上顯示LPG充裝目標(biāo)量、槽罐車皮重和現(xiàn)已裝車 量等信息。

1.3 實現(xiàn)八路定量設(shè)置與控制 可預(yù)先設(shè)定槽罐車要灌裝的目標(biāo)量，當(dāng)?shù)竭_ 目標(biāo)量95%時，可編程控制器發(fā)出控制信號，將快裝氣動閥切換為慢裝氣動閥，當(dāng)?shù)竭_目標(biāo)量時， PLC發(fā)出控制信號關(guān)閉充裝閥，實現(xiàn)定量控制。

1.4具備現(xiàn)場安全監(jiān)控功能

一是裝車現(xiàn)場可燃氣體濃度檢測及超限報警， 鶴位管道壓力、溫度檢測及超限報警；二是汽車 衡稱重數(shù)據(jù)與質(zhì)量流量計測量數(shù)據(jù)比較，兩比較 數(shù)據(jù)超差報警；三是裝車的液位超過允許高度時， 裝在鶴管上部的液位開關(guān)動作，送出停止裝車信 號，實現(xiàn)防溢聯(lián)鎖；四是通過專用的防靜電接地 夾，使槽罐車接地，并檢測槽罐車的接地電阻， 如檢測到接地電阻大于100Q時，不響應(yīng)啟動裝 車操作，或立即暫停裝車，實現(xiàn)接地聯(lián)鎖；五是 人工安檢確認聯(lián)鎖控制；六是攝像頭槽罐車車號 拍照和現(xiàn)場監(jiān)視。

1.5具備通信功能

稱重儀表、可編程控制器有RS-485通信接 口，通過該通信口可將現(xiàn)場裝車情況傳送至控制 室內(nèi)的主計算機，也可以由主計算機向各稱重儀 表、可編程控制器設(shè)置參數(shù)，發(fā)布作業(yè)命令。主 計算機應(yīng)用豐富的動態(tài)軟件功能，還可以完成預(yù) 裝車，裝車過程、裝車后結(jié)算全過程的監(jiān)控，同 時具有報表、存檔功能。

2.系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成如圖1所示，主要分主控室和充裝 現(xiàn)場兩個部分，由LPG輸送回路、重量數(shù)據(jù)采集 模塊、 可編程控制器模塊、 安全監(jiān)控模塊、 主計 算機和軟化系統(tǒng)等組成。LPG輸送回路由球罐、 截止閥、質(zhì)量流量計、氣動球閥、LPG管道、控制閥箱（8個）等組成，控制閥箱包括快裝氣動 閥、慢裝氣動閥、鶴管、快速連接頭、液位檢測 開關(guān)、壓力傳感器、鉑電阻溫度計，快、慢裝氣 動閥由閥執(zhí)行機構(gòu)進行開關(guān)控制，液位檢測開關(guān) 由可編程控制器讀取開關(guān)信號，壓力傳感器、鉑 電阻溫度計通過安監(jiān)儀表顯示檢測數(shù)據(jù)。重量數(shù) 據(jù)采集模塊由稱重儀表（8塊)、數(shù)據(jù)采集卡、I/O 光電接口轉(zhuǎn)換板（8塊、安全柵（8個）、隔爆型 數(shù)字傳感器秤臺（8個）、隔爆型集線盒（8個)、 隔爆型LED大屏幕顯示器（8塊、質(zhì)量流量計顯 示儀表和連接電纜等組成?？删幊炭刂破髂K由可編程控制器、閥執(zhí)行機構(gòu)、輸入安全檢測信號 (5路）、輸出稱重儀表除皮信號（8路）等。安全 監(jiān)控模塊由安監(jiān)儀表、安監(jiān)點（8個)、攝像頭 (16只）和攝像監(jiān)視車牌識別系統(tǒng)等組成。安監(jiān)儀 表包括可燃氣體報警器（8臺)、數(shù)顯壓力儀（8 臺)、數(shù)顯溫度計（8臺)、接地電阻檢測儀（8 只）等，安監(jiān)點包括現(xiàn)場緊急關(guān)停按鈕、暫停按 鈕、手動充裝按鈕等。

3.系統(tǒng)設(shè)計

LPG充裝現(xiàn)場屬于0級氣體爆炸危險場所。 系統(tǒng)設(shè)計時，對在該場所使用的電氣設(shè)備必須嚴(yán)格按照《中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全 規(guī)程>〉中防爆電氣設(shè)備通用技術(shù)要求進行選型[2]。

3.1數(shù)字地磅稱重技術(shù)

3.1.1工作原理

數(shù)字地磅具有計量準(zhǔn)確度高、數(shù)字化傳輸距 離遠、安全防爆、抗干擾性強、保密性好、可靠 性高的特點，其工作原理是將重物加載在秤臺上， 再傳遞給數(shù)字式稱重傳感器，引起稱重傳感器彈 性體變形，粘貼在彈性體上的電阻應(yīng)變計產(chǎn)生形 變，它的阻值也將發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電 路、A/D轉(zhuǎn)換電路，將這一變化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號，集線盒將多路稱重傳感器輸出的數(shù)字信號并 聯(lián)連接，經(jīng)過數(shù)字安全柵隔爆后，由連接電纜將 數(shù)字信號送至控制室的稱重儀表，稱重儀表按稱 重傳感器編址順序依次讀取各稱重傳感器重量數(shù) 字信號，然后對數(shù)據(jù)進行分析計算，將真實重量 結(jié)果顯示在儀表、大屏幕顯示器上，同時將數(shù)據(jù) 以串行方式經(jīng)RS-485接口送數(shù)據(jù)采集卡，通過數(shù) 據(jù)采集卡與計算機通迅進行數(shù)據(jù)管理。

3.1.2主要部件

選用某公司生產(chǎn)的ibllBT4等級防爆部件，稱 重傳感器選用CMOS Power Cell系列復(fù)合型防爆數(shù) 傳，每臺衡器配8只，單只最大秤量22.5t，準(zhǔn)確 度等約C3級，最大信號傳輸距離275m；集線盒 選用AJB系列本質(zhì)安全型數(shù)字集線盒，密封性好， 最大數(shù)傳并聯(lián)路數(shù)12；安全柵選用雙路數(shù)字安全 柵，能將稱重傳感器的激勵電壓和輸出信號的能 量限制在相應(yīng)防爆等級的最小點燃能量安全范圍 之內(nèi)；稱重儀表選用JAGUAR面板式顯示儀表， 安裝在控制柜面板上，它們具有準(zhǔn)確度高，響應(yīng) 速度快，操作符號直觀，接口豐富，擴充升級靈 活，安裝方便，穩(wěn)定可靠等特點，儀表預(yù)留有四 個無源標(biāo)準(zhǔn)插槽，配置有雙向串行口（RS-232、 RS-422/485、并行口 （四個輸入點、四個輸出 點)、標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤接口和ARCnet網(wǎng)絡(luò)等接口 ； I/O板選用專用光電接口板，實現(xiàn)稱重儀表與大屏 幕顯示屏、計算機、可編程控制器等之間的通信。

3.1.3稱重儀表的網(wǎng)絡(luò)連接，如圖2所示。

ARCnet是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使所有網(wǎng) 絡(luò)中的JAGUAR稱重儀表能共早顯示器、鍵盤和 串行口，能與計算機、文件服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換。 每臺JAGUAR稱重儀表的地址可以用控制板上的跨接器設(shè)定，不能重復(fù)相同地址。

3.1.4稱重儀表的輸入輸出接口

JAGUAR稱重儀表共有四個輸入點、四個輸 出點，與TTL電平兼容，可以接收5V-30VDC電 壓或輸出最大35mA電流信號。輸入口信號為: IN1-CLEAR (清除）、IN2-TARE (除皮）、IN3- PRINT (打印）、IN4-ZERO (置零)；輸出口為重 量預(yù)置點設(shè)定值輸出信號，可以控制4個預(yù)置點的 稱入和稱出過程。

數(shù)據(jù)采集

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集來源：一是8臺數(shù)字地磅稱重數(shù)據(jù)，是與客戶進行貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，也是 實行定量閥門控制的參數(shù)；二是質(zhì)量流量計累計 量，它與數(shù)字地磅稱重數(shù)據(jù)比較，動態(tài)監(jiān)視稱 重數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，防止數(shù)字地磅發(fā)生故障時出 現(xiàn)計量失準(zhǔn)；三是安監(jiān)儀表的可燃氣體檢測濃度、 鶴管內(nèi)的壓力值、溫度值和槽罐車接地電阻值; 四是槽罐車車號CCD攝像頭拍照和現(xiàn)場監(jiān)視圖像 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集使用PCU745多功能高速數(shù)據(jù)采 集卡和DH-CG300圖像與數(shù)據(jù)采集卡，安裝在工 控機箱內(nèi)PCI槽。PCU745多功能高速數(shù)據(jù)采集 卡支持RS-422、RS-485通訊協(xié)議，它帶有光電 隔離功能，能防止500VDC的電壓沖擊，對于一 般的電磁干擾可完全屏蔽，以管理某公司生產(chǎn)的 JAGUAR稱重儀表、某9739型質(zhì)量流量計和安監(jiān) 儀表的數(shù)據(jù)采集，采用RS-485雙工通訊方式，地 址口通過儀表設(shè)置；DH-CG300圖像與數(shù)據(jù)采集 卡是彩色視頻/音頻采集卡，具有使用靈活、集成 度高、功耗低及PCI圖像卡的特點，圖像采集傳 輸基本不占用CPU時間，并可將圖像直接傳送到 計算機內(nèi)存或顯存，三路復(fù)合視頻和一路Y/C輸 入，支持單場、單幀、連續(xù)場、連續(xù)幀的采集方 式、支持單機多卡，以管理車號拍照、監(jiān)視圖象 數(shù)據(jù)的采集，由軟件自動切換不同監(jiān)控點。數(shù)據(jù) 采集設(shè)計方框圖，如圖3所示。

3.3閥門控制

如圖4所示，可編程控制器接收主計算機、稱重儀表或安監(jiān)儀表的指令信息后，運行檢測、 判斷程序，驅(qū)動閥執(zhí)行機構(gòu)打開或關(guān)閉相應(yīng)的氣 動控制閥或給稱重儀表發(fā)除皮指令信息。可編程 控制器選用SIMATIC S7-300系列，它具有高速的 指令處理、浮點數(shù)運算、人機界面（HMD、診斷、口令保護等功能。閥執(zhí)行機構(gòu)由固態(tài)繼電器電路 板、電磁閥和壓縮空氣回路組成。

4.結(jié)束語

本系統(tǒng)經(jīng)過某煉油廠液化氣站一年多的成功 運行使用，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，故障率低，LPG出廠 的稱重準(zhǔn)確度有了較大提高，安全生產(chǎn)得到了可 靠保障，具有較好的實際價值和使用性。