一种新型混砂橇数据采集系统.pdf

1、10申请公布号CN104132692A43申请公布日20141105CN104132692A21申请号201410380896022申请日20140805G01D21/02200601G05B19/0520060171申请人成都西部石油装备有限公司地址610100四川省成都市经济技术开发区龙工南路1335号72发明人何海波赵原74专利代理机构成都金英专利代理事务所普通合伙51218代理人袁英54发明名称一种新型混砂橇数据采集系统57摘要本发明公开了一种新型混砂橇数据采集系统，它包括主控机、液位计、流量计、压力传感器和转速变送器，液位计、流量计、压力传感器和转速变送器分别与主控机连接；所述的主控

2、机包括人机交互界面、可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，人机交互界面、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块分别与可编程控制器PLC连接。该系统所有采集仪器均可在25度到50度，多粉尘，多雨水的各种恶劣条件下使用，同时还兼具克服零点飘移的周期性自动校验功能。能将采集的数据以直观的实时显示在一体机上，具备数据存储和随时打印功能，成本低、效率高、使用方便。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104132692ACN104

3、132692A1/1页21一种新型混砂橇数据采集系统，其特征在于它包括机架（2），机架（2）上安装有排液泵（8）、吸液泵（1）、混合罐（3）、供砂器（7）和数据采集装置，混合罐（3）内设置有搅拌器，吸液泵（1）通过管道与混合罐（3）连接，排液泵（8）通过管道与混合罐（3）底部连接，供砂器（7）的出口端位于混合罐（3）入口上方，供砂器（7）入口端连接有一砂斗（5），砂斗（5）安装在机架（2）上，所述的数据采集装置包括液位计（4）、流量计（10）、压力传感器（9）和转速变送器（6），液位计（4）、流量计（10）、压力传感器（9）和转速变送器（6）分别与主控机连接，所述的液位计（4）设置在混合罐（3

4、）内，转速变送器（6）设置在供砂器（7）上，流量计（10）设置在吸液泵（1）与混合罐（3）连接的管道上，压力传感器（9）设置在排液泵（8）与混合罐（3）连接的管道上，所述的主控机包括人机交互界面HMI、可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，人机交互界面、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块分别与可编程控制器PLC连接。2根据权利要求1所述的一种新型混砂橇数据采集系统，其特征在于所述的人机交互界面为西门子宽温型一体机，它能够实现参数输入和数据存储与显示。3根据权利要求1所述的一种新型混砂橇数据采集系统，其特征在于所述的液位计

5、（4）为雷达液位计。4根据权利要求1所述的一种新型混砂橇数据采集系统，其特征在于所述的流量计（10）为电磁流量计。权利要求书CN104132692A1/3页3一种新型混砂橇数据采集系统技术领域0001本发明涉及数据采集技术，特别是一种新型混砂橇数据采集系统。背景技术0002随着油气钻探开采难度的日益加升，传统陈旧落后的设备相继淘汰，取而代之是一些先进、高效、节能的新兴设备，其中连续油管作业技术的应用更为普遍，新兴设备的使用的同时也面临一个无法回避的问题，那就是如何进行实时数据的采集，如何搭建数据采集系统。目前通用的主要用于采集多台混砂车数据的数据采集车，其造价高、维护成本高、运行费用高、体积硕

6、大、机动性差，并不适用于新型的混砂橇。0003鉴于以上问题，设计了能将采集的数据以直观的方式实时显示在一体机上，并具备数据存储和随时打印功能，成本低、效率高、使用方便、耐高温、抗严寒的混砂橇数据采集系统。发明内容0004本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能将采集的数据以直观的方式实时显示在一体机上，并具备数据存储和随时打印功能，成本低、效率高、使用方便、耐高温、抗严寒的混砂橇数据采集系统。0005本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种新型混砂橇数据采集系统，它包括机架，机架上安装有排液泵、吸液泵、混合罐、供砂器和数据采集装置，混合罐内设置有搅拌器，吸液泵通过管道与混合罐连接，排液

7、泵通过管道与混合罐底部连接，供砂器的出口端位于混合罐入口上方，供砂器入口端连接有一砂斗，砂斗安装在机架上，所述的数据采集装置包括液位计、流量计、压力传感器和转速变送器，液位计、流量计、压力传感器和转速变送器分别与主控机连接，所述的液位计设置在混合罐内，转速变送器设置在供砂器上，流量计设置在吸液泵与混合罐连接的管道上，压力传感器设置在排液泵与混合罐连接的管道上，所述的主控机包括人机交互界面、可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，人机交互界面、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块分别与可编程控制器PLC连接。0006所述的人机

8、交互界面为西门子宽温型一体，它能够实现参数输入和数据存储与显示。0007所述的液位计为雷达液位计。0008所述的流量计为电磁流量计。0009本发明的有益效果是该系统所有采集仪器均可在25度到50度，多粉尘，多雨水的各种恶劣条件下使用，同时还兼具克服零点飘移的周期性自动校验功能。0010该系统能将采集的数据以直观的方式实时显示在一体机上，并具备数据存储和随时打印功能，成本低、效率高、使用方便、耐高温、抗严寒。说明书CN104132692A2/3页4附图说明0011图1为混砂橇结构示意图；图2为系统组成模块框图；图3为主控机主城模块框图。具体实施方式0012下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方

9、案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。0013如图1、图2和图3所示，一种新型混砂橇数据采集系统，它包括机架2，机架2上安装有排液泵8、吸液泵1、混合罐3、供砂器7和数据采集装置，混合罐3内设置有搅拌器，吸液泵1通过管道与混合罐3连接，排液泵8通过管道与混合罐3底部连接，供砂器7的出口端位于混合罐3入口上方，供砂器7入口端连接有一砂斗5，砂斗5安装在机架2上，所述的数据采集装置包括液位计4、流量计10、压力传感器9和转速变送器6，所述的液位计4设置在混合罐3内，转速变送器6设置在供砂器7上，流量计10设置在吸液泵1与混合罐3连接的管道上，压力传感器9设置在排液泵8与混合罐3连接的管道上，液位

10、计4、流量计10、压力传感器9和转速变送器6分别与主控机连接成数据采集系统，所述的主控机包括人机交互界面、可编程控制器PLC、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，人机交互界面、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块分别与可编程控制器PLC连接。0014所述的人机交互界面为西门子宽温型一体，它能够实现参数输入和数据存储与显示。0015所述的液位计4为雷达液位计。0016所述的流量计10为电磁流量计。0017本发明的一个具体实施例中西门子宽温型一体机，其型号为EPCT120C2D，可编程控制器PLC型号为6AG13125BE032AB0，数字量输

11、入模块型号为6AG13211BL002AA0，数字量输出模块型号为6AG13221BH012AA0，模拟量输入模块型号为6AG13317KF022AB0，模拟量输出模块型号为6AG13325HD017AB0，雷达液位计型号为5401AH1E54SPVCAM1C1，电磁流量计型号为8705TSA020C1WOE3B3，压力传感器的型号为3051GP2A2B21AB4E5M5D4HR5，转速变送器的型号为D42151U1。0018系统在运行中首先采用变送器将各传感器的采集值转换为420MA模拟电流值，该电流值进入模拟量输入模块，经PLC计算得到640032000的数字量，并将其存于内部存储器中，完

12、成A/D转换（模数转换）。然后并通过PLC内部程序将该值转换为420MA的模拟量，显示于触摸屏上，完成D/A转换（数模转换）。最后，采用一体机内部的工控机编程软件WINCC将需要显示的值以坐标曲线的形式，显示于设定的画面中，便于实时查看；同时将这些变量以设定的采集周期存储于工控机自带的大容量硬盘中，方便数据存储以及随时打印。0019其中一个具体实施方式如下1将模拟量通道AIW0的数据通过PLC编程的I_DI指令转换为DINT数据类型，并存放入AC0中。说明书CN104132692A3/3页500202将AC0中的数据使用DI_R转换为浮点数,提升计算精度。因为西门子不允许整型数据直接转换为浮点

13、数，因此必须通过1，2步骤转换。3将AC06400，因为420MA的采集在西门子200系列中是通过坐标移动进行的，也就是因为对于020MA来说，西门子S7200的采集数据在032000，也就是说每1MA对应的数值为32000/201600，那么420MA就是640032000，因此要将输入值减去6400来完成坐标的移动。00214然后除以（DIV_R）25600，得到输入值占用整个输入范围的百分比，32000640025600，25600就是420MA对应的输入范围。5然后通过乘以（MUL_R）100，就得到了0100的数据。通过上述程序，将输入的模拟量信号对应的640032000之间的数据转

14、换为0100之间的数据，完成线性转换。00226信号变换中的数学计算。假定物理量为A，范围即为A0AM，实时物理量为X；标准电信号是B0BM，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0CM，实时数值为Z。如此，B0对应于A0，BM对应于AM，Y对应于X，及YFX。由于是线性关系，得出方程式为YBMB0XA0/AMA0B0。又由于是线性关系，经过A/D转换后的数学方程ZFX可以表示为ZCMC0XA0/AMA0C0。那么就很容易得出逆变换的数学方程为XAMA0ZC0/CMC0A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。PLC中逆变换的计算方法以S7200和420MA为例，经A/D转

15、换后，我们得到的数值是640032000，及C06400，CM32000。于是，XAMA0Z6400/320006400A0。例如某温度传感器和变送器检测的是1060，用上述的方程表达为X70Z6400/2560010。00237经过PLC的数学运算指令计算后，一体式工控机可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。用同样的原理，可以在上述一体式工控机上输入工程量，然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。最后由一体式工控机实时显示并存储数据。该功能通过WINCC编程使得每组数据按照设定的周期将数据存储于工控机的硬盘内，同时通过该软件还可实时控制以及查看该系统各个数据。使得整个采集系统更加稳定、操作便捷、成本低、自动化程度高。说明书CN104132692A1/2页6图1图2说明书附图CN104132692A2/2页7图3说明书附图CN104132692A