原油计量采集系统设计与研制

论文摘要

本文叙述了原油计量采集系统的研制过程,所研制的计量采集仪以台湾新茂公司生产的具有51内核的SM89516A单片机为主控芯片,在实时时钟的调度下实现了原油产量数据的采集、存储和显示。文中阐述了从原油计量系统的系统需求分析、硬件设计、软件设计的原理和方法,并给出了具体设计方案。原油计量采集系统包括上位机子系统和下位机子系统(原油计量采集仪)。下位机子系统负责原油产量数据采集、存储、显示、查询和数据上传;它将液位计测量到的储油罐内液位高度信号(4～20 mA模拟电流信号)经安全隔离、采样、量化编码后送至单片机,单片机依据储油罐体积数据模型公式,计算出原油的体积、重量,然后存储、显示和上传;而上位机系统则负责对下位机的参数设置、参数查询、时钟同步、用户管理等功能,并将来自下位机的产量数据存入SQL数据库,以方便管理员依用户权限进行产量查询、报表生成等任务。文中首先分析了原油计量现状和计量技术发展趋势,然后对系统的软硬件需求做了具体分析,给出了硬件设计具体实现方法、软件设计思想及数字滤波器实现原理,并详细阐述了上、下位机通信接口电路设计和通信协议,还给出了上位机软件设计思想和关键技术,最后还就计量误差来源作了具体分析。原油计量采集系统的研制,改变了川内原油生产计量完全依靠手工操作的传统计量方式,克服了传统手工计量误差大、效率低、安全隐患突出的缺点。该系统在川中油气矿试用半年余,取得了较好的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 油井产量计量现状
• 1.1.1 玻璃管液面计量油
• 1.1.2 电报量油
• 1.1.3 翻斗量油
• 1.1.4 检尺法量油
• 1.2 油井产量计量新技术
• 1.2.1 静压计量法
• 1.2.2 液位法
• 1.3 原油计量技术发展趋势
• 1.3.1 向仪表化方向发展
• 1.3.2 向高精度方向发展
• 1.3.3 向快速化方向发展
• 1.3.4 向自动化、智能化方向发展
• 1.4 原油计量安全防护标准
• 1.5 课题意义及价值
• 1.6 原油计量采集系统需求分析
• 1.6.1 安全防护功能
• 1.6.2 数据采集功能
• 1.6.3 数据存储功能
• 1.6.4 数据实时查询功能
• 1.6.5 数据传输功能
• 1.6.6 实时计量显示功能
• 1.6.7 上位机计量管理软件功能
• 第二章 下位机系统硬件研制
• 2.1 硬件电路总体研制
• 2.2 MCU特点
• 2.2.1 主要特点
• 2.2.2 内部结构框图
• 2.2.3 存储器组织
• 2.3 系统监控电路设计
• 2.3.1 X25045芯片功能
• 2.3.2 芯片内部操作指令
• 2.4 实时时钟电路设计
• 2.5 LCM显示模块设计
• 2.5.1 液晶显示控制器T6963C特点
• 2.5.2 液晶显示控制器指令参数
• 2.5.3 CGM-240128与单片机的接口电路
• 2.6 存储器接口电路设计
• 2.7 安全栅接口电路设计
• 2.7.1 RS-232-C接口标准的缺点
• 2.7.2 RS-485接口标准的特点
• 2.7.3 隔离安全栅通讯协议
• 2.7.4 RS485接口电路设计
• 第三章 上、下位机通信接口研制
• 3.1 系统结构
• 3.2 USB系统概述
• 3.2.1 USB的特点
• 3.2.2 USB总线接口设备的优点
• 3.3 USB芯片简介
• 3.3.1 CP2102的特性
• 3.3.2 工作原理
• 3.4 USB通信接口电路设计
• 第四章 下位机系统监控软件研制
• 4.1 系统主程序总体设计
• 4.2 实时时钟中断服务子程序设计
• 4.3 上位机通信中断服务子程序设计
• 4.4 键盘中断服务子程序设计
• 4.5 数字滤波子程序设计
• 4.5.1 数字滤波器优点
• 4.5.2 滑动平均滤波器的基本原理
• 第五章 上位机软件研制
• 5.1 系统结构
• 5.2 上位机通信子系统的实现
• 5.2.1 MSComm控件介绍
• 5.2.2 上、下位机通信的基本过程
• 5.3 上位机软件界面简介
• 5.3.1 串行口参数设置界面
• 5.3.2 数据上传界面
• 5.3.3 参数设置界面
• 5.3.4 产量查询界面
• 5.3.5 产量曲线
• 5.3.6 用户管理界面
• 5.3.7 系统帮助界面
• 第六章 原油计量误差分析
• 6.1 原油含气
• 6.2 原油物性改变引起的误差
• 6.3 计量仪表误差
• 6.4 其他因素影响引起的误差
• 第七章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果