專(zhuān)利名稱(chēng)：閥門(mén)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門(mén)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于鉆井平臺(tái)各艙室液位控制的閥
I]控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在自升式鉆井平臺(tái)使用中，為防止在鉆井過(guò)程中因平臺(tái)負(fù)荷增加造成樁腿下陷的嚴(yán)重事故與損失，故在平臺(tái)插樁腿后未升至設(shè)計(jì)高度前必須進(jìn)行預(yù)壓載作業(yè)。預(yù)壓載通常采用向平臺(tái)壓載艙內(nèi)注入海水，一般在平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮各樁腿均勻壓載的艙容并使其能借用某些其他艙(飲用水艙等)以減少壓載艙所占用不必要的空間與質(zhì)量；選擇預(yù)壓載的數(shù)據(jù)甚為重要，它必須大于平臺(tái)整個(gè)作業(yè)過(guò)程中對(duì)每個(gè)樁腿施加的最大實(shí)際負(fù)荷；預(yù)壓載作業(yè)時(shí)船體不能離開(kāi)水面過(guò)高，以防某個(gè)樁腿突然下陷造成平臺(tái)的歪斜甚至傾翻。從平臺(tái)壓載的描述中可以看出，在鉆井平臺(tái)起升時(shí)，會(huì)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行反復(fù)的壓載，利用潛水泵或預(yù)壓載泵對(duì)艙內(nèi)注入大量海水，從而增加平臺(tái)的重量起到壓載作業(yè)。在壓載的過(guò)程當(dāng)中，壓載水的重量是逐步增加的，不是一次性壓載到最大負(fù)荷的重量。一般會(huì)在下樁腿后，平臺(tái)起升一定的高度，壓載一定量的海水后，等一段時(shí)間，壓載平臺(tái)，在排掉壓載水，繼續(xù)升一定的高度，然后再注入水壓載，然后重復(fù)壓載的過(guò)程，直到最后壓載大最大的負(fù)荷值。整個(gè)過(guò)程中，會(huì)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行幾次排水、起升、壓載，而每次壓載的重量都是有要求(在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮)，而如何才能準(zhǔn)確的控制壓載艙內(nèi)水的重量，達(dá)到預(yù)期值，對(duì)平臺(tái)的安全性來(lái)講是非常重要的?？梢岳瞄y門(mén)開(kāi)關(guān)壓載艙的閥門(mén)，來(lái)實(shí)現(xiàn)海水進(jìn)出的控制，用液位傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)艙室液位高度(重量)，一旦艙內(nèi)壓載水達(dá)到預(yù)期值后，立刻關(guān)掉進(jìn)水閥，從而控制壓載水的多少，使壓載效果達(dá)到預(yù)期值，這樣就可以很好的對(duì)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)期的壓載。閥門(mén)遙控和液位遙測(cè)系統(tǒng)在平臺(tái)壓載起著關(guān)鍵性的作用。除了平臺(tái)壓載會(huì)用到這個(gè)系統(tǒng)，在艙底水、消防水系統(tǒng)、燃油艙系統(tǒng)等同樣會(huì)用到。但是現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于液位檢測(cè)和閥門(mén)控制是分開(kāi)進(jìn)行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種閥門(mén)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)液位檢測(cè)與閥門(mén)控制的同時(shí)處理。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種閥門(mén)控制系統(tǒng)，所述閥門(mén)控制系統(tǒng)包括液位傳感器，用于檢測(cè)液體艙室內(nèi)的液位,生成液位數(shù)據(jù)；控制器，用于根據(jù)接收到的液位數(shù)據(jù)判斷是否到達(dá)預(yù)定液位，并發(fā)出控制信息；閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)接收到的控制信息控制閥門(mén)的關(guān)閉和開(kāi)合。本發(fā)明閥門(mén)控制系統(tǒng)液位檢測(cè)與閥門(mén)控制的同時(shí)處理，處理速度快，實(shí)時(shí)性好。


圖1為本發(fā)明閥門(mén)控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在平臺(tái)上，壓載水艙、飲用水艙、油艙等大大小小的艙很多，其中大多數(shù)的艙需要通過(guò)閥門(mén)開(kāi)關(guān)來(lái)控制艙內(nèi)液體的進(jìn)出，從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的壓載等其他功能，閥門(mén)遙控系統(tǒng)就是為了現(xiàn)場(chǎng)工作人員能在舒適的工作場(chǎng)所來(lái)控制這些閥門(mén)，因?yàn)樵谄脚_(tái)上閥門(mén)眾多，相互距離不短，其中有些工作還在最危險(xiǎn)、最骯臟的地方，比如載滿(mǎn)原油的貨艙內(nèi)、注入壓載水的壓載艙內(nèi)，人是很難操作的，所以需要通過(guò)閥門(mén)遙控系統(tǒng)來(lái)精確控制它們“靈活動(dòng)作”。圖1為本發(fā)明閥門(mén)控制系統(tǒng)的示意圖，如圖所示，本發(fā)明的閥門(mén)控制系統(tǒng)包括液位傳感器1、控制器2、閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器3和閥門(mén)4。液位傳感器I和控制器2相連接，控制器2和閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器3相連接，閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器3和閥門(mén)4相連接。液位傳感器I檢測(cè)液體艙室內(nèi)的液位，生成液位數(shù)據(jù)；控制器2根據(jù)接收到的液位數(shù)據(jù)判斷是否到達(dá)預(yù)定液位，并發(fā)出控制信息；閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器3根據(jù)接收到的控制信息控制閥門(mén)4的關(guān)閉和開(kāi)合。本發(fā)明的液位傳感器可以為多個(gè)，按照實(shí)際需求設(shè)置，并且具體的液位傳感器可以為壓力式傳感器、浮子式傳感器或氣泡式傳感器。同理，本發(fā)明的閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器3也可以為多個(gè)，按照閥門(mén)4的設(shè)置而設(shè)置。具體的，閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器可以為電力驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器、液壓驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于閥門(mén)遙控系統(tǒng)基本構(gòu)成可以看作由三部分閥門(mén)電液驅(qū)動(dòng)頭、控制模塊、監(jiān)控
>J-U ρ α
裝直。對(duì)閥門(mén)的遙控操作，可以在監(jiān)控裝置上實(shí)現(xiàn)，在監(jiān)控設(shè)備上進(jìn)行閥門(mén)遙控操作時(shí)，中間控制模塊采集到對(duì)閥門(mén)的控制信號(hào)，根據(jù)收到的信息，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，完成對(duì)閥門(mén)的遙控操作，然后再將狀態(tài)信號(hào)反饋至監(jiān)控機(jī)。自升式鉆井平臺(tái)具有壓載艙多、容積大的特點(diǎn)，其壓載艙水位、輸油艙的油位監(jiān)測(cè)對(duì)鉆井平臺(tái)的安全和功能具有舉足輕重的作用，由于自升式鉆井平臺(tái)特點(diǎn)，艙多而且相距很遠(yuǎn)，人工測(cè)深尺測(cè)量液位既費(fèi)工費(fèi)時(shí)，又難度大，顯然已經(jīng)不能于適應(yīng)現(xiàn)代化鉆井平臺(tái)，而液位遙測(cè)系統(tǒng)最適合本工況。液位遙測(cè)系統(tǒng)可對(duì)壓載艙、油艙、淡水艙等進(jìn)行液位的監(jiān)測(cè)，液位遙測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)液位傳感器來(lái)檢測(cè)艙內(nèi)液位，然后將艙液位信息接入液位遙測(cè)電腦系統(tǒng)，進(jìn)行艙容計(jì)算等，并在監(jiān)控面板上顯示和報(bào)警。液位遙測(cè)系統(tǒng)是將PLC模塊和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及傳感器等組成，在需要監(jiān)測(cè)的艙安裝液位傳感器，將各路來(lái)的液位傳感器信號(hào)傳輸?shù)絇LC模塊內(nèi)，PLC對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析，然后傳輸?shù)奖O(jiān)控面板上進(jìn)行顯示和報(bào)警等，從而實(shí)現(xiàn)液位的檢測(cè)。這種方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高。目前在自升式鉆井平臺(tái)以及其他船舶項(xiàng)目上，閥門(mén)遙控和液位遙測(cè)系統(tǒng)都是獨(dú)立成為系統(tǒng)，二者之間沒(méi)有任何的關(guān)系。下面就分別介紹現(xiàn)在海工項(xiàng)目上比較常見(jiàn)的閥門(mén)遙控和液位遙測(cè)系統(tǒng)。若閥門(mén)為電力驅(qū)動(dòng)，那么系統(tǒng)就是由控制臺(tái)和電力驅(qū)動(dòng)頭構(gòu)成。若是液壓驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)由控制臺(tái)、液壓泵站、電磁閥箱、液壓驅(qū)動(dòng)頭等。若是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)有控制臺(tái)、氣源裝置、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭等。以上三種只是在驅(qū)動(dòng)裝置上不同，其他的構(gòu)造是一致的，無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)的閥門(mén)遙控系統(tǒng)，都是將控制臺(tái)放在中央控制室的，其他的設(shè)備都是放在現(xiàn)場(chǎng)的，閥門(mén)的控制都將在中央控制室內(nèi)完成，環(huán)境舒適，操作方便快捷。由于現(xiàn)在使用最多的還是液壓驅(qū)動(dòng)的這種方式，所以下面對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)方式的閥門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的介紹。從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分析，可分為兩種結(jié)構(gòu)直接操控式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件由控制臺(tái)(包括PLC) ；a智能泵站；b電磁閥箱；c閥門(mén)驅(qū)動(dòng)頭；d應(yīng)急泵等主要部件組成(緊急情況下使用)；軟件部份運(yùn)用組態(tài)程序，執(zhí)行對(duì)閥門(mén)的操控和狀態(tài)的監(jiān)視。由中控室的PLC對(duì)遠(yuǎn)距離和復(fù)雜工作環(huán)境的艙里的電磁閥箱進(jìn)行控制，切換油路從而對(duì)閥門(mén)進(jìn)行監(jiān)視遙控，用戶(hù)可以在PLC控制臺(tái)獨(dú)立操控被控閥門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)；控制臺(tái)(包括PLC)是安裝在中央控制室里面，在控制臺(tái)上安裝有監(jiān)視器、電源開(kāi)關(guān)、急停按鈕等，PLC的DI模塊接受到閥門(mén)控制信號(hào)后，再通過(guò)DO模塊控制電磁閥；泵站和電磁閥箱安裝在離壓載艙較近的地方，有效縮短到液壓驅(qū)動(dòng)頭的距離，閥門(mén)及驅(qū)動(dòng)頭安裝在艙里面，有側(cè)裝或者浸沒(méi)式，由于平臺(tái)壓載系統(tǒng)對(duì)閥門(mén)的開(kāi)度沒(méi)有要求，那么我們的閥門(mén)采用開(kāi)/關(guān)式，只有開(kāi)和關(guān)兩種情況；從泵站到電磁閥箱連接兩路比較大的管系，每個(gè)電磁閥的分油路都是通過(guò)管子鏈接到主液管系上，每一個(gè)電磁閥到控制臺(tái)PLC模塊是用多芯控制線(xiàn)連接起來(lái)，每個(gè)電磁閥的狀態(tài)以及控制都是通過(guò)這根線(xiàn)纜來(lái)實(shí)現(xiàn)；在泵站上有個(gè)選擇電源開(kāi)關(guān)，可以選擇主電源，也可以用應(yīng)急電源，泵站上自帶兩個(gè)液壓泵，一個(gè)正常使用，另一個(gè)處于備用狀態(tài)，兩臺(tái)泵隨時(shí)可以更換，在泵站自帶的控制箱上有液壓泵的啟動(dòng)、停止、電源故障、高低油位報(bào)警、蜂鳴器、就地、遙控等操作按鈕，控制箱與監(jiān)測(cè)報(bào)警箱是連接起來(lái)的，所有的故障和報(bào)警都可以反應(yīng)到那里通知工作人員及時(shí)解決；在電磁閥上自帶個(gè)限位開(kāi)關(guān)，液壓泵工作的時(shí)候輸出油，在油壓的作用下推動(dòng)限位開(kāi)關(guān)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的油管中的液體開(kāi)始流動(dòng)，從而達(dá)到遙控的目的。集中分布式由數(shù)個(gè)分布現(xiàn)場(chǎng)的獨(dú)立操控臺(tái)(下位機(jī))與上位機(jī)操控臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，形成集中分布式控制。運(yùn)行時(shí)控制距離與位置均無(wú)限制要求，減少現(xiàn)場(chǎng)的走線(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由中央控制臺(tái)PLC控制主站、電磁閥箱(包括應(yīng)急閥塊)、遠(yuǎn)程I/O模塊、工控機(jī)、液壓動(dòng)力泵站、液動(dòng)閥門(mén)、應(yīng)急手搖泵組成。在控制臺(tái)PLC控制主站處可對(duì)液動(dòng)遙控閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。閥門(mén)狀態(tài)將顯示在監(jiān)視器上。電磁閥箱遠(yuǎn)程I/O站通過(guò)總線(xiàn)與中央控制PLC主站連接，根據(jù)PLC主站的操作要求，控制相應(yīng)電磁閥的瞬間通電換向并鎖位，從而控制油路進(jìn)出方向，達(dá)到開(kāi)關(guān)閥門(mén)的目的。人機(jī)監(jiān)視界面用于實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)閥門(mén)的控制以及實(shí)時(shí)獲取閥門(mén)狀態(tài)信息。將閥門(mén)和液壓驅(qū)動(dòng)頭分布在各個(gè)對(duì)應(yīng)的位置，同樣也有浸沒(méi)式、側(cè)裝式；2個(gè)電磁閥箱分別分布在平臺(tái)左右舷的艙室里，然后左舷閥門(mén)驅(qū)動(dòng)頭的油管線(xiàn)連接到左舷電磁閥線(xiàn)里，右邊的同理；1個(gè)液壓泵站為電磁閥箱提供油路，液壓泵有2個(gè)，一用一備，確保液壓站的可靠性；電磁閥箱的旁邊設(shè)置有一個(gè)PLC從站,左右舷的電磁閥箱各有I個(gè)，用于對(duì)電磁閥的控制；如有需要的同樣會(huì)在旁邊設(shè)置一個(gè)MMIC板；2個(gè)PLC從站通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到中央控制室里面的PLC主站，PLC主站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與電腦連接，實(shí)現(xiàn)控制。這樣電腦將控制指令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給PLC主站，PLC主站與從站是相同的，所以電磁閥的開(kāi)關(guān)就可以被控制。以上2種是國(guó)內(nèi)現(xiàn)在比較常見(jiàn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，直接操作式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但是設(shè)備的空間大、現(xiàn)場(chǎng)線(xiàn)纜走向復(fù)雜；而集中分布式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，但現(xiàn)場(chǎng)走線(xiàn)簡(jiǎn)潔、節(jié)約空間?，F(xiàn)在應(yīng)用在海洋平臺(tái)上的液位遙測(cè)系統(tǒng)有很多種，其主要還是在于傳感器的不同，考慮到經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性、安裝維護(hù)便捷等原因，目前在自升式鉆井平臺(tái)上應(yīng)用最多的還是吹泡式和壓力式。從大多數(shù)項(xiàng)目上看，液位遙測(cè)系統(tǒng)除了傳感器不同之外，在信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元等結(jié)構(gòu)上也有不同，下面介紹幾種最常見(jiàn)的液位遙測(cè)系統(tǒng)。直接監(jiān)控系統(tǒng)由傳感器、電氣轉(zhuǎn)接箱、監(jiān)控臺(tái)(包括PLC模塊、監(jiān)視器)組成。液位傳感器分布在平臺(tái)需要監(jiān)測(cè)液位的艙里，傳感器可采用壓力式、浮子式、氣泡式；在中央控制室安裝一個(gè)監(jiān)控臺(tái)，用于信號(hào)的采集、參數(shù)的設(shè)定以及系統(tǒng)的報(bào)警控制；若是采用非氣泡式傳感器，會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)安裝幾個(gè)電氣轉(zhuǎn)接箱，用于集中轉(zhuǎn)接傳感器到PLC模塊的電纜，如果每個(gè)傳感器都是直接用線(xiàn)纜連接到監(jiān)控臺(tái)，到監(jiān)控臺(tái)的線(xiàn)纜太多，不利于現(xiàn)場(chǎng)的布置，所以將一個(gè)區(qū)域的液位傳感器集中轉(zhuǎn)接為一根多芯線(xiàn)纜，這樣是現(xiàn)場(chǎng)更加簡(jiǎn)潔、方便。當(dāng)PLC接受到采集回來(lái)的液位信號(hào)，會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，然后顯示在監(jiān)控臺(tái)上，若超出液位設(shè)定值等PLC輸出報(bào)警信號(hào)，從實(shí)現(xiàn)液位遙測(cè)。氣泡式液位遙測(cè)主要由氣管線(xiàn)(單向閥、隔離閥)、氣電測(cè)量箱、監(jiān)視系統(tǒng)(本地、遠(yuǎn)側(cè)顯示器)、氣源構(gòu)成。在平臺(tái)上，一般將監(jiān)視器安裝在控制室里，氣電測(cè)量箱安裝在艙室里面，氣源給測(cè)量箱提供4-8Bar氣體，氣管連接氣電控制箱至被測(cè)艙，氣電測(cè)量箱控制氣體壓力，把氣體吹到各個(gè)需要檢測(cè)的艙內(nèi)。簡(jiǎn)單的講，該系統(tǒng)的基本原理就是通過(guò)氣電測(cè)量箱不斷地向被測(cè)艙里面吹氣，不斷地加大氣壓力直到液面有氣泡冒出，氣電測(cè)量箱將此時(shí)的壓力值轉(zhuǎn)化為液位高度的電信號(hào)，通過(guò)RS-485或其他網(wǎng)絡(luò)形式將數(shù)據(jù)傳到監(jiān)視系統(tǒng)，進(jìn)行液位的監(jiān)測(cè)。集中分布式液位檢測(cè)系統(tǒng)這種結(jié)構(gòu)的液位遙測(cè)與集中分布控制的閥門(mén)遙控系統(tǒng)的結(jié)果比較類(lèi)似。該系統(tǒng)包含了 PLC主站、從站、液位傳感器、監(jiān)控臺(tái)，在現(xiàn)場(chǎng)的布置也與閥門(mén)遙控系統(tǒng)大致相同。液位遙測(cè)系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)艙室的液位進(jìn)行檢測(cè)與報(bào)警。所有的信號(hào)都通過(guò)安裝在各個(gè)采集箱中的PLC從站I/O模塊進(jìn)行采集，保證所采集信號(hào)的準(zhǔn)確性。PLC從站的I/O模塊通過(guò)總線(xiàn)與安裝在中央控制室的PLC主站通信，將所采集的信號(hào)發(fā)送到PLC的CPU模塊，然后主站與監(jiān)視器相連接，安裝監(jiān)視器上的人機(jī)界面，可以實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)獲取以及對(duì)報(bào)警信息的處理。這樣的一套系統(tǒng)，依照40個(gè)點(diǎn)來(lái)講大約需要50萬(wàn)人民幣左右。相比上面講述的幾個(gè)液位遙測(cè)系統(tǒng)，氣泡式是最經(jīng)濟(jì)、最安全、最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，所以現(xiàn)在越來(lái)越多的項(xiàng)目在使用氣泡式的液位測(cè)量系統(tǒng)。以一個(gè)典型的自升式鉆井平臺(tái)為例，在平臺(tái)上需要閥門(mén)遙控和液位遙測(cè)系統(tǒng)對(duì)壓載水系統(tǒng)、艙底水系統(tǒng)、油艙、吃水等進(jìn)行液位監(jiān)測(cè)與控制。根據(jù)輪機(jī)專(zhuān)業(yè)、管系專(zhuān)業(yè)對(duì)閥門(mén)、液位的要求和設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的監(jiān)控，需要控制的閥門(mén)大約有101個(gè)，其中壓載水系統(tǒng)的33個(gè)艙有66個(gè)閥門(mén)，艙底水系統(tǒng)有35個(gè)閥門(mén)；而需要監(jiān)測(cè)的大約液位有41個(gè)點(diǎn)，其中22個(gè)壓載水艙各I個(gè)點(diǎn)、3個(gè)飲用水艙各I個(gè)點(diǎn)、2個(gè)燃油艙各I個(gè)點(diǎn)、3個(gè)壓載/鉆井水艙各I個(gè)點(diǎn)、I個(gè)海水艙(2個(gè)測(cè)量點(diǎn))、1個(gè)基油艙(2個(gè)測(cè)量點(diǎn))、1個(gè)鉆井水艙各I個(gè)點(diǎn)、6個(gè)吃水點(diǎn)。需要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)以上的這些閥門(mén)進(jìn)行遙控，對(duì)艙的液位進(jìn)行遙測(cè)。將閥門(mén)遙控與液位遙測(cè)系統(tǒng)利用PLC技術(shù)、通訊技術(shù)、監(jiān)控軟件、DCS，將2者緊密集成起來(lái)，構(gòu)成一套自動(dòng)/手動(dòng)一體的系統(tǒng)。從閥門(mén)和液位檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)目與分布來(lái)看，可以將系統(tǒng)一分為二，將左舷的閥門(mén)與液位檢測(cè)點(diǎn)集成在一起，將右舷的閥門(mén)與液位檢測(cè)點(diǎn)集成在一起，然后再將左右舷的系統(tǒng)集成在一起。按這個(gè)思路，在左舷建立一個(gè)PLC主站，左舷的閥門(mén)和液位傳感的相關(guān)信號(hào)、控制電纜接到PLC主站，并帶觸摸屏對(duì)液位、閥門(mén)進(jìn)行本地控制；右舷建立一個(gè)PLC從站，右舷的閥門(mén)和液位傳感的相關(guān)電纜信號(hào)接到PLC從站，PLC主站與從站通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接，實(shí)現(xiàn)在觸摸屏上對(duì)所有閥門(mén)和液位的監(jiān)控；另外，PLC主站與中控室的DCS系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，用DCS的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)程對(duì)閥門(mén)與液位的監(jiān)控。這樣實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)控制硬件上的集成。閥門(mén)驅(qū)動(dòng)的選擇，閥門(mén)的個(gè)數(shù)多、安裝空間有限、工作環(huán)境等情況，考慮到成本、安裝難度、維護(hù)和可靠性等因素，在這個(gè)項(xiàng)目上，我們將采用液壓驅(qū)動(dòng)的方式。依照液壓驅(qū)動(dòng)的方案，所以還需要配置有液壓站、電磁閥箱、PLC模塊、觸摸屏等。液位傳感器的選擇，液位傳感器的種類(lèi)諸多，適合不同的工作條件下，按照HHJl項(xiàng)目的情況，被測(cè)點(diǎn)位多，安裝環(huán)境較惡劣，甚至有些危險(xiǎn)區(qū)域，考慮到安裝、經(jīng)濟(jì)性、日后維護(hù)等因素，采用氣泡式傳感器最為合適，它安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受危險(xiǎn)環(huán)境影響。液壓站系統(tǒng)有I個(gè)液壓站，放在左舷袋裝[材料]艙，為所有液壓驅(qū)動(dòng)頭提供液壓源，并有自我診斷及報(bào)警提示。電磁閥箱2個(gè)電磁閥箱分別放在左舷袋裝[材料]艙和右舷的機(jī)修間，左舷電磁閥箱安裝了 50個(gè)2位4通閥為左舷區(qū)域的50閥門(mén)進(jìn)行油路的切換，左舷電磁閥箱安裝了51個(gè)2位4通閥為左舷區(qū)域的51閥門(mén)進(jìn)行油路的切換，從而改變油路流向，達(dá)到閥門(mén)開(kāi)和關(guān)的功能。另外閥門(mén)打開(kāi)與否，也可以從電磁閥箱里面每一單油路的壓力反饋出來(lái)。PLC300控制箱在左舷袋裝[材料]艙放PLC主站，右舷的機(jī)修間放PLC從站。PLC為系統(tǒng)的控制核心，可進(jìn)行信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理等功能。通過(guò)PLC可以對(duì)電磁閥進(jìn)行控制，同時(shí)采集電磁閥的狀態(tài)。另外，PLC可以讀取液位的數(shù)據(jù)和設(shè)置液位的高度等。氣電測(cè)量箱分別在左舷袋裝[材料]艙和右舷的機(jī)修間安裝I個(gè)。通過(guò)左舷的氣電測(cè)量箱檢測(cè)左舷區(qū)域的22個(gè)被測(cè)點(diǎn)的液位高度，通過(guò)右舷的氣電測(cè)量箱檢測(cè)右舷區(qū)域的22個(gè)被測(cè)點(diǎn)的液位高度，將信號(hào)裝換為電信號(hào)，并可通過(guò)RS485傳送給其他設(shè)備。觸摸屏在左舷袋裝[材料]艙設(shè)置2個(gè)觸摸屏，設(shè)計(jì)友好的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的本地監(jiān)測(cè)與手動(dòng)控制。DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在中控室里面的DCS計(jì)算機(jī)，通過(guò)DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，對(duì)閥門(mén)遙控、液位遙測(cè)。本系統(tǒng)對(duì)閥門(mén)的控制以及液位的監(jiān)測(cè)可以分為手動(dòng)/自動(dòng)模式，在手動(dòng)模式下有本地/遠(yuǎn)程控制模式，并設(shè)置手動(dòng)操作站。手動(dòng)模式
液位監(jiān)測(cè)操作員可以通過(guò)中控室DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)或本地的觸摸屏上設(shè)定液位報(bào)警值、觀察液位高度。氣電測(cè)量箱將液位高度以電信號(hào)傳輸，通過(guò)RS485 (MODBUS)與PLC相連，由于PLC沒(méi)有MODBUS接口，所以在PLC主站和從站各安裝I個(gè)MODBUS轉(zhuǎn)PR0FIBUSDP的網(wǎng)關(guān)。液位值傳到PLC后，分別通過(guò)PROFIBUS DP顯示在觸摸屏上，和通過(guò)PR0FINET在DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上顯示液位值。液位值通過(guò)氣電測(cè)量箱實(shí)時(shí)傳到PLC，PLC通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量的值與預(yù)先設(shè)置的液位報(bào)警上、下限值比較，一旦超出范圍，PLC將會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)至報(bào)警設(shè)備，同時(shí)在觸摸屏和DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上報(bào)警提示。閥門(mén)控制操作員首先通過(guò)觸摸屏或者DCS計(jì)算機(jī)觀察液位值來(lái)判斷是否應(yīng)該開(kāi)或關(guān)閥門(mén)，此時(shí)操作員可以用觸摸屏通過(guò)PROFIBUS DP將開(kāi)/關(guān)的指令傳到PLC，也可以用DCS計(jì)算機(jī)通過(guò)PR0FINET將將開(kāi)/關(guān)的指令傳到PLC，PLC模塊將輸出信號(hào)使電磁閥動(dòng)作，同時(shí)，PLC采集電磁閥那的油路壓力信號(hào)，將壓力作為開(kāi)關(guān)的狀態(tài)指示顯示在觸摸屏和DCS計(jì)算機(jī)上，操作員可以知道閥門(mén)的狀態(tài)。自動(dòng)模式與手動(dòng)模式基本原理是一樣的，唯一的區(qū)別在于，部分功能可以利用PLC來(lái)代替操作員去開(kāi)關(guān)閥門(mén)，現(xiàn)在自動(dòng)化監(jiān)控，可以大大的減輕操作員頻繁的動(dòng)作，減輕疲累度，提高工作效率。例如在平臺(tái)進(jìn)行壓載時(shí)，需要壓載艙的液位為2m，若是手動(dòng)模式下，當(dāng)艙的液位到2m時(shí)，操作員需要一個(gè)一個(gè)在觸摸屏上點(diǎn)擊關(guān)閉對(duì)應(yīng)的進(jìn)水閥門(mén)，這樣操作頻繁，效率低，存在延遲等影響關(guān)閉閥的時(shí)間。反之，需要將壓載艙的水排掉時(shí)，若是手動(dòng)操作時(shí)，需要一個(gè)一個(gè)的去點(diǎn)擊打開(kāi)排水閥門(mén)，最后排完之后，又在逐個(gè)關(guān)閉排水閥。但若在自動(dòng)模式下壓載，操作員將33個(gè)壓載艙液位值設(shè)定為2m后,打到自動(dòng)模式就不用在做其他操作了，此后PLC會(huì)輸出信號(hào)到電磁閥，打開(kāi)對(duì)應(yīng)的閥門(mén)；同時(shí)PLC不斷將測(cè)量回來(lái)的液位值與預(yù)先設(shè)置的2m進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)被測(cè)的液位到達(dá)2m時(shí)，PLC自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的進(jìn)水閥門(mén)。反之，需要將壓載艙的水全部排掉時(shí)，自動(dòng)模式下就不用逐個(gè)去點(diǎn)擊關(guān)閉了，會(huì)又PLC完成，當(dāng)液位值為O時(shí)對(duì)應(yīng)水排完畢，PLC會(huì)完成自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)的動(dòng)作。無(wú)論是手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式，PLC CPU都是控制核心，以PROFIBUS DP、PROFINET、MODBUS為通訊形式連接各個(gè)控制設(shè)備，以硬接線(xiàn)的方式連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者傳感器。觸摸屏與PLC主站、從站連接觸摸屏與PLC主站CPU、從站ET200構(gòu)成對(duì)系統(tǒng)的本地控制，它們之間用PROFIBUSDP通訊，PLC CPU、ET200、觸摸屏都有PROFIBUS DP接口，應(yīng)用起來(lái)非常方便。PLC與氣電測(cè)量箱的連接氣電測(cè)量箱為與其他的設(shè)備相連設(shè)計(jì)了 2個(gè)RS485 (MODBUS)的接口，它要與PLCCPU以及ET200相連接，但是都沒(méi)有MODBUS的接口，所以需要各增加I個(gè)MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUSDP的網(wǎng)關(guān)。PLC 與 DCS 系統(tǒng)DCS與其他系統(tǒng)連接采用的是PROFINET的形式，所以在我們的系統(tǒng)與DCS通訊時(shí)采用PROFINET就比較簡(jiǎn)單了，選擇一個(gè)帶有FR0FIBUS DP和PROFINET的接口的CPU即可滿(mǎn)足要求。本發(fā)明的閥門(mén)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)液位、自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)，大量減少工人的頻繁操作帶來(lái)的疲倦；而且將兩者集成起來(lái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，減少設(shè)備安裝空間與成本。無(wú)縫集成閥門(mén)遙控、液位遙測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)壓載時(shí)液位、閥門(mén)的自動(dòng)化控制，減少操作員頻繁的操作，提供系統(tǒng)的自動(dòng)化程度；并設(shè)置手動(dòng)模式，操作員可以手動(dòng)操作系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全性。以上所述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門(mén)控制系統(tǒng)包括 液位傳感器，用于檢測(cè)液體艙室內(nèi)的液位，生成液位數(shù)據(jù)； 控制器，用于根據(jù)接收到的液位數(shù)據(jù)判斷是否到達(dá)預(yù)定液位，并發(fā)出控制信息； 閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)接收到的控制信息控制閥門(mén)的關(guān)閉和開(kāi)合。
2.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液位傳感器為多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液位傳感器具體為壓力式傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液位傳感器具體為浮子式傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液位傳感器具體為氣泡式傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器為多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器具體為電力驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器具體為液壓驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器。
9.根據(jù)權(quán)利要去I所述的閥門(mén)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器具體為氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閥門(mén)控制系統(tǒng)，所述閥門(mén)控制系統(tǒng)包括液位傳感器，用于檢測(cè)液體艙室內(nèi)的液位，生成液位數(shù)據(jù)；控制器，用于根據(jù)接收到的液位數(shù)據(jù)判斷是否到達(dá)預(yù)定液位，并發(fā)出控制信息；閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)接收到的控制信息控制閥門(mén)的關(guān)閉和開(kāi)合。本發(fā)明閥門(mén)控制系統(tǒng)液位檢測(cè)與閥門(mén)控制的同時(shí)處理，處理速度快，實(shí)時(shí)性好。
文檔編號(hào)F16K31/00GK103062471SQ20111032474
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者張聰, 廖文忠, 韓藏宇 申請(qǐng)人:成都宏天電傳工程有限公司