加油站液位計量-卸油聯動控制研究

朱允龍，王方平 ，雷靜靜，王德慶，董麗娜

（1.貴陽職業技術學院，貴州貴陽，550081；2.中石油貴州銷售公司，貴州貴陽，550081；3.山東省東營市技師學院，山東東營，257100）

加油站液位計量-卸油聯動控制研究

朱允龍1，王方平1，雷靜靜1，王德慶2，董麗娜3

（1.貴陽職業技術學院，貴州貴陽，550081；2.中石油貴州銷售公司，貴州貴陽，550081；3.山東省東營市技師學院，山東東營，257100）

傳統加油站卸油過程存在一些不足，如：卸油中，從人為觀察液面達標的液位到油罐車停止卸油之間，存在一定的時間差，易造成超標卸油，增加安全隱患。研究將從計量-卸油聯動控制入手，對加油站卸油方案作改進設計，為精準卸油提供參考方案。

超標卸油；改進設計；聯動控制

1 研究目的

項目研究對象系加油站卸油控制系統，因加油站卸油過程中，存在諸多不足：液面計量與防溢之間不能形成有效聯動，無法實現精準卸油。本文將通過對計量-防溢聯動控制方案進行研究，解決因控制缺失而引起的卸油油量誤差無法消除等問題，在理論上，為石油石化公司提供可行的控制方案。

2 油品計量-防溢操作的聯動控制設計

2.1 現行接卸油操作流程

（1）油罐車停到卸油罐卸油口、接好靜電接地線、按規定備好消防器材，罐車靜置15分鐘后準備接卸。

（2）導除人體靜電、接卸人員上罐車用玻璃器皿取樣檢查，測量油高、水高、計算油品數量。油品超過定額損耗，但在規定的互不補幅度內，可直接接卸；超過額定損耗，又超過互不找補幅度，應報告站長，通知發貨油庫派計量員共同復測。

（3）復核待卸油罐油品液位并通知與卸油罐相連的加油機停止加油作業、打開快速卸油口接上卸油軟管，另一頭與罐車卸油口連接、駕駛員緩慢開啟油罐車卸油閥。

（4）卸油完畢，關閉卸油閥，拆下卸油管，關好快速卸油口，靜置時間達5min，收回靜電接地線，引導油罐車離站。

（5）消防器材放回原位，整理好現場。

2.2 現行接卸流程存在的缺陷及設計啟發

駕駛員關閉卸油閘的操作根據卸油員提示進行，但會存在數據讀取和手動閉閘的時間差，卸油準確性不高，超出標的界面在所難免，更有甚者，油液溢出法蘭。

由于儲罐容積不同（10～60m3不等，合1～6萬升），其規格尺寸也不一樣，加之油品氣體揮發特性各異，儲罐具體的卸油標的液位也不盡相同。通常，加油站卸油后的油品標的液量為90%～92%，但實際卸油后液量誤差較大，精準卸油則成為各加油站的訴求。

“液位計量-卸油聯動控制”的內容為：1.液位達到設定值時開始倒計時，油罐車卸油閘閥進入待命狀態，工作人員提前進入準備狀態；2.采用keil軟件和proteus軟件進行程序設計和電路仿真，由C語言設定標的液量值，當液面達到標的面時，閘閥關閉，實現自動精準卸油。

2.3 “計量-卸油”聯動控制設計思路

2.3.1 主要硬件簡介

油品液位測量設備：維德路特液位儀（VEEDER-ROOT）（型號TLS-S1）。

倒計時數顯LED管：該管系多段發光二極管，其形狀有7段8字形的、14段米字形等。每一段由一個引腳控制，根據要求，對各個引腳加上不同的電壓，使其顯示需要的數字或字符。

控制芯片：AT89C51。該芯片能提供以下標準功能：4k 字節Flash 閃速存儲器，128字節內部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。

2.3.2 系統總體控制方案

液位數據獲取與傳送的途徑是：利用 “路特維德”液位計量器及數顯盒測顯液位，再通過無線模塊CC1100實現加油站總控室與油罐車卸油控制系統之間的數據傳送，如圖1所示。

圖1 液位監控系統原理方框圖

精準卸油的控制思路是:將“路特維德”液位計采集到的液位信息，經A/D轉換送入加油站總控室進行處理，然后，經單片機由CC1100無線模塊傳輸到油罐車無線接收端，再通過串口通訊技術，利用MX232芯片將數據傳到油罐車控制系統進行實時存儲，并由單片機輸出“卸油倒計時LED管”閃爍和后期的閘閥關閉，以自動實現精確卸油。

2.4 “計量-卸油”聯動控制的軟件設計

2.4.1 “計量-卸油”聯動控制電路圖

如圖2所示，加油站卸油過程中的油罐車部分的“計量-卸油聯動控制電路圖”。本設計基于項目客觀情況，只針對“油罐車卸油控制端”進行聯動控制設計。

圖2 加油站“計量-卸油”聯動控制圖

該電路主要由6個模塊組成：

（1）AT89C51單片機，作為數據傳輸和信號控制的核心部件；

（2）時鐘電路，提高系統頻率提高定時計數準確性；

（3）復位電路，最小微機系統的基本配置，便于重啟后RAM清空，輸入輸出引腳信號重置；

（4）儲罐液面信號，用行程開關和按鈕的方式簡化了CC1100無線模塊傳送的液位信息及手動關閘信息，將信號接收端設計為p1引腳；

（5）卸油閘閥控制部份，其閘閥設置為敞開，即無指令時一直處于卸油狀態，不必進行定時計數，只有當卸油達到臨界液位時才立即關閉閥門，臨界液位可以通過keil語言進行程序設定；

（6）“卸油倒計時”用7位數碼管表示，當油品液位逼近“標的”液量時，采取“倒計時”提醒，也起到檢測CC1100模塊無線傳輸是否正常的作用。以90%為標的液量為例：LED燈管序號6-代表80%液量，5-代表82%液量，4-代表84%液量，3-代表86%液量，2-代表88%液量，1-代表90%液量。當液面倒計時為1時，閥門啟動，指示燈打開，閘閥迅速關閉。

2.4.2 程序調試效果和模擬電路運行效果

本設計使用keil軟件、proteus軟件作為工具，采用c語言進行編制，語法正確，運行效果良好。加油站“計量-卸油聯動控制”程序經由keil程序生成*.hex文件后，燒錄進利用proteus模擬電路中，運行成功。

3 加油站“計量-卸油”聯動控制設計總結

本設計利用keil、proteus軟件對“計量-卸油”聯動控制進行了設計和模擬，提出了卸油倒計時和單片機自動控制理念，為加油站“計量-卸油聯動”控制提供可靠的控制理念，從理論上規避了人為液面觀察誤差與卸油員操作時差。此外，還可設置“標的”液位，以適應不同的液位要求。

該“計量-卸油聯動控制”采用“雙保險”設計，即標的液位信號與閘閥聯動控制、手動急停與閘閥聯動控制，以適應突發情況。

[1]高國焱,余文杰.自動控制原理[M].廣州：華南理工大學出版社 ,2013，（4）：55-60.

[2]朱玉紅,林小軍.單片機原理與接口技術[M].北京：機械工業出版社,2015,（5）：33-40.

[3]譚浩強.C語言程序程序設計[M].北京：清華大學出版社,2000,（8）：112-130.

Research on liquid level metering oil unloading linkage control in gas station

Zhu Yunlong1,Wang Fangping1,Lei Jingjing1,Wang Deqing2,Dong Lina3
(1.Career Technical College of Guiyang,Guiyang Guizhou,550081;2.PetroChina Guizhou sales company,Guiyang Guizhou, 550081;3.Technician College of Dongying, Dongying Shandong,257100)

The oil unloading process has some disadvantages, such as: the traditional gas station oil unloading, from liquid level to the artificial observation standard tanker unloading stop between some of the time difference, easily exceed the standard oil unloading, increase security risks. The research will start with the metering oil unloading linkage control, improve the design of the oil unloading scheme of the gas station, and provide reference for precise unloading.

over standard oil unloading; improved design; linkage control