套管试压自动控制系统设计要点.doc

套管试压自动控制系统设计 （以单片机为核心） 1前言 鉴于油管试压过程中产生的压力比较大（一般在20.7MPa[01]以上），且现场多为手工控制，缺少相应的自动记录装备，为了保证油管质量及现场操作人员的安全，需要对油管试压装置进行自动监控系统设计。 到目前为止，国内外已经出现了各种各样的套管试压自动控制系统，以工控机为核心油管试压自动监控系统，基于组态软件的监控系统等等。以工控机为核心的监控系统主要是选定抗干扰性能优异的工控机为核心[02]，通过PLC实现对现场设备的控制，操作软件采用微软VC～6实现量参数数据采用Access数据库存储，实时测量数据采用二进制文件格式存储，既减少了大量数据处理的访问时间，又降低数据文件备份时占用的空集控制技术、数据库技术、人机界面技术、网络技术、图形技术于一身，包含动态显示、报警、控件、趋势及网络通信等功能，可提供友好的用户界面，使用户轻松构建完备的工控机监控系统03]。 本课题主要是设计以AT89C52单片机为核心的监控系统， 在深刻研究前人的成果基础上，在给定参数和设计要求的条件下，研究以单片机为核心控制系统硬件原理和编写控制程序，进一步提高控制系统的性能。通过本次毕业设计，可以了解单片机的发展历程、工作特点、工作原理。此次设计的重点是研究以单片机为核心控制系统硬件原理图。能够了解设计的一般要求和规则，获取基本的设计要素；能够使用先进的PROTEL软件设计控制系统硬件；能够熟悉单片机控制核心主要内容；能够掌握控制电路的设计方法及步骤。 2选题背景 本课题主要来自于生产实践。目前，静水压试验装置(简称试压装置)是对石油钻井用油管、套管等管线综合性能检测的重要装备。管线生产进行静水压试验，一方面检查管线是否有渗漏现象，另一方面可以消除管线在成型过程中产生的残余内应力。静水压试验过程中产生的压力比较大，为了保证现场操作人员的安全，必须确保每根管线都能在规定的压力下试验。当前管线生产过程中提出的API等规范也要求试压装置应配备能记录试验参数的相关设备，以满足研发工作以及日后购方所要生产记录等要求。所以综合考虑，要对试压装置进行自动化控制系统设计。不过经过几十年，静水试压装置在自动化控制方面的发展已非常成熟。从《组态软件在油管静水压试验自动监控系统中的应用》这一文献中,可以了解到静水试压自动化控制技术已经发展到非常完善的地步。该文献主要讲述一种基于组态王6．5的油田静水压试验自动监控系统,该试压装置设计的自动化监控系统中，下位机采用松下FPSH10系列PLC进行自动控制，上位机采用工控机配合组态王6．5进行监控[04]。(1).在动态监控方面, 由于静水压试验的危险性，利用组态王6．5的动态显示功能可以实时地仿真出整个工艺流程，便于现场操作人员观测；利用组态王6．5的报警功能，可以在系统中某些监控量的值超过规定界限时，自动产生报警信息，提醒操作人员进行管理维护；利用趋势功能，可以实时或历史地记录参数发展曲线，从而实现对液位、界面、压力和温度等多参数的动态监测。(2).在数据通讯方面，组态王6．5中上位机的数据主要分为内存型和I／0型，其中内存型数据为程序内部定义的变量，可直接访问；I／0型数据的来源一般为其它计算机结点或本机运行的其它程序。在本系统中，上位机采集下位机中来自现场的数据，经过处理，将控制命令传给下位机，以此监控生产过程。(3)在报表功能方面,组态王6．5提供内嵌式报表系统，操作人员可以任意设置报表格式，既可以制作实时报表，也可以制作历史报表。另外，操作人员还可以制作各种报表模板，实现多次使用，以免重复工作。(4)在网络通讯方面，组态王6．5采用了Web发布和浏览的分组方式。同一组内可以打开多个画面，这是对原有单画面系统的一个跨越，实现了画面的动态加载和实时显示。设计了新的网络安全权限设置、Web连接和发布等方案，同时加入了IE界面操作菜单、状态栏等使操作更方便快捷的功能，其最突出的优势在于Intemet功能的增强。组态王6．5运行系统内嵌Web服务器系统可处理远程IE端的访问请求而无需额外的Web服务器；基于通用的TCP／IP、Http协议，具有广泛的广域网互联；B／S结构体系，只需普通的浏览器就可以实现远程组态系统的监视和控制。总之该系统集控制技术、数据库技术、人机界面技术、网络技术、图形技术于一身，包含动态显示、报警、控件、趋势及网络通信等功能，并提供友好的用户界面，方便用户使用计算机进行自动监控。 本课题主要研究方向： ●设计以单片机AT89C52为核心控制系统的硬件，熟悉单片机的内部结构及原理。 ●编写控制程序，实现试压过程的自动化控制。 本课题需要解决的主要问题： ●分析静水试压的过程，确定所要控制的电磁阀数量，并选择合适的电磁阀。 ●选择压力传感器及建立信号初步处理电