一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)，它包括主控機、液位計、流量計、壓力傳感器和轉速變送器，液位計、流量計、壓力傳感器和轉速變送器分別與主控機連接；所述的主控機包括人機交互界面、可編程控制器PLC、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，人機交互界面、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊分別與可編程控制器PLC連接。該系統(tǒng)所有采集儀器均可在25度到50度，多粉塵，多雨水的各種惡劣條件下使用，同時還兼具克服零點飄移的周期性自動校驗功能。能將采集的數據以直觀的實時顯示在一體機上，具備數據存儲和隨時打印功能，成本低、效率高、使用方便。
【專利說明】
一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及數據采集技術，特別是一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著油氣鉆探開采難度的日益加升，傳統(tǒng)陳舊落后的設備相繼淘汰，取而代之是一些先進、高效、節(jié)能的新興設備，其中連續(xù)油管作業(yè)技術的應用更為普遍，新興設備的使用的同時也面臨一個無法回避的問題，那就是如何進行實時數據的采集，如何搭建數據采集系統(tǒng)。目前通用的主要用于采集多臺混砂車數據的數據采集車，其造價高、維護成本高、運行費用高、體積碩大、機動性差，并不適用于新型的混砂橇。
[0003]鑒于以上問題，設計了能將采集的數據以直觀的方式實時顯示在一體機上，并具備數據存儲和隨時打印功能，成本低、效率高、使用方便、耐高溫、抗嚴寒的混砂橇數據采集系統(tǒng)。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能將采集的數據以直觀的方式實時顯示在一體機上，并具備數據存儲和隨時打印功能，成本低、效率高、使用方便、耐高溫、抗嚴寒的混砂橇數據采集系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)，它包括機架，機架上安裝有排液泵、吸液泵、混合罐、供砂器和數據采集裝置，混合罐內設置有攪拌器，吸液泵通過管道與混合罐連接，排液泵通過管道與混合罐底部連接，供砂器的出口端位于混合罐入口上方，供砂器入口端連接有一砂斗，砂斗安裝在機架上，所述的數據采集裝置包括液位計、流量計、壓力傳感器和轉速變送器，液位計、流量計、壓力傳感器和轉速變送器分別與主控機連接，所述的液位計設置在混合罐內，轉速變送器設置在供砂器上，流量計設置在吸液泵與混合罐連接的管道上，壓力傳感器設置在排液泵與混合罐連接的管道上，所述的主控機包括人機交互界面、可編程控制器PLC、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，人機交互界面、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊分別與可編程控制器PLC連接。
[0006]所述的人機交互界面為西門子寬溫型一體，它能夠實現參數輸入和數據存儲與顯
/Jn ο
[0007]所述的液位計為雷達液位計。
[0008]所述的流量計為電磁流量計。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:該系統(tǒng)所有采集儀器均可在25度到50度，多粉塵，多雨水的各種惡劣條件下使用，同時還兼具克服零點飄移的周期性自動校驗功能。
[0010]該系統(tǒng)能將采集的數據以直觀的方式實時顯示在一體機上，并具備數據存儲和隨時打印功能，成本低、效率高、使用方便、耐高溫、抗嚴寒。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為混砂橇結構示意圖；
圖2為系統(tǒng)組成模塊框圖；
圖3為主控機主城模塊框圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
[0013]如圖1、圖2和圖3所示，一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)，它包括機架2，機架2上安裝有排液泵8、吸液泵1、混合罐3、供砂器7和數據采集裝置，混合罐3內設置有攪拌器，吸液泵I通過管道與混合罐3連接，排液泵8通過管道與混合罐3底部連接，供砂器7的出口端位于混合罐3入口上方，供砂器7入口端連接有一砂斗5，砂斗5安裝在機架2上，所述的數據采集裝置包括液位計4、流量計10、壓力傳感器9和轉速變送器6，所述的液位計4設置在混合罐3內，轉速變送器6設置在供砂器7上，流量計10設置在吸液泵I與混合罐3連接的管道上，壓力傳感器9設置在排液泵8與混合罐3連接的管道上，液位計4、流量計
10、壓力傳感器9和轉速變送器6分別與主控機連接成數據采集系統(tǒng)，所述的主控機包括人機交互界面、可編程控制器PLC、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，人機交互界面、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊分別與可編程控制器PLC連接。
[0014]所述的人機交互界面為西門子寬溫型一體，它能夠實現參數輸入和數據存儲與顯
/Jn ο
[0015]所述的液位計4為雷達液位計。
[0016]所述的流量計10為電磁流量計。
[0017]本發(fā)明的一個具體實施例中西門子寬溫型一體機，其型號為:EPC T120C2D，可編程控制器PLC型號為:6AG1312-5BE03-2AB0，數字量輸入模塊型號為:6AG1321-1BL00-2AA0，數字量輸出模塊型號為:6AG1322-1BH01_2AA0，模擬量輸入模塊型號為:6AG1331-7KF02-2AB0，模擬量輸出模塊型號為6AG1332-5HD01-7AB0，雷達液位計型號為:5401AH1E54SPVCAM1C1，電磁流量計型號為:8705TSA020C1W0E3B3，壓力傳感器的型號為:3051GP2A2B21AB4E5MOT4HR5，轉速變送器的型號為:D421.51ul。
[0018]系統(tǒng)在運行中首先采用變送器將各傳感器的采集值轉換為Γ20πιΑ模擬電流值，該電流值進入模擬量輸入模塊，經PLC計算得到640(Γ32000的數字量，并將其存于內部存儲器中，完成A/D轉換(模數轉換)。然后并通過PLC內部程序將該值轉換為Γ20πιΑ的模擬量，顯示于觸摸屏上，完成D/A轉換(數模轉換)。最后，采用一體機內部的工控機編程軟件Wincc將需要顯示的值以坐標曲線的形式，顯示于設定的畫面中，便于實時查看；同時將這些變量以設定的采集周期存儲于工控機自帶的大容量硬盤中，方便數據存儲以及隨時打印。
[0019]其中一個【具體實施方式】如下:
1.將模擬量通道AIWO的數據通過PLC編程的I_DI指令轉換為DINT數據類型，并存放入ACO中。
[0020]2.將ACO中的數據使用DI_R轉換為浮點數，提升計算精度。因為西門子不允許整型數據直接轉換為浮點數，因此必須通過1，2步驟轉換。
3.將AC0-6400，因為4-20mA的采集在西門子200系列中是通過坐標移動進行的，也就是因為對于0-20mA來說，西門子S7-200的采集數據在0-32000，也就是說每ImA對應的數值為32000/20=1600，那么4_20mA就是6400-32000，因此要將輸入值減去6400來完成坐標的移動。
[0021]4.然后除以(DIV_R) 25600，得到輸入值占用整個輸入范圍的百分比，32000-6400=25600，25600 就是 4_20mA 對應的輸入范圍。
5.然后通過乘以(MUL_R) 100，就得到了 0-100的數據。通過上述程序，將輸入的模擬量信號對應的6400-32000之間的數據轉換為0-100之間的數據，完成線性轉換。
[0022]6.信號變換中的數學計算。假定物理量為A，范圍即為AO— Am，實時物理量為X ;標準電信號是BO - Bm,實時電信號為Y ；A/D轉換數值為C0_Cm，實時數值為Z。如此，BO對應于A0，Bm對應于Am，Y對應于X，及Y=f (X)。由于是線性關系，得出方程式為Y= (Bm-BO) * (X-AO) / (Am-AO) +BO。又由于是線性關系，經過A/D轉換后的數學方程Z=f (X)可以表示為Z= (Cm-CO)* (X-AO)/(Am-AO)+CO。那么就很容易得出逆變換的數學方程為X= (Am-AO) * (Z-CO) / (Cm-CO) +AO。方程中計算出來的X就可以在顯示器上直接表達為被檢測的物理量。PLC中逆變換的計算方法以S7-200和4 一 20mA為例，經A/D轉換后，我們得到的數值是 6400— 32000，及 C0=6400，Cm=32000。于是，X= (Am-AO)*(Z-6400)/(32000-6400)+AO0例如某溫度傳感器和變送器檢測的是_10 — 60°C，用上述的方程表達為 X=70*(Z-6400)/25600-10。
[0023]7.經過PLC的數學運算指令計算后，一體式工控機可以從結果寄存器中讀取并直接顯示為工程量。用同樣的原理，可以在上述一體式工控機上輸入工程量，然后由軟件轉換成控制系統(tǒng)使用的標準化數值。
最后由一體式工控機實時顯示并存儲數據。該功能通過Wincc編程使得每組數據按照設定的周期將數據存儲于工控機的硬盤內，同時通過該軟件還可實時控制以及查看該系統(tǒng)各個數據。使得整個采集系統(tǒng)更加穩(wěn)定、操作便捷、成本低、自動化程度高。
【權利要求】
1.一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)，其特征在于:它包括機架(2)，機架(2)上安裝有排液泵(8 )、吸液泵(I)、混合罐(3 )、供砂器(7 )和數據采集裝置，混合罐(3 )內設置有攪拌器，吸液泵(I)通過管道與混合罐(3)連接，排液泵(8)通過管道與混合罐(3)底部連接，供砂器(7 )的出口端位于混合罐(3 )入口上方，供砂器(7 )入口端連接有一砂斗(5 )，砂斗(5 )安裝在機架(2)上，所述的數據采集裝置包括液位計(4)、流量計(10)、壓力傳感器(9)和轉速變送器(6)，液位計(4)、流量計(10)、壓力傳感器(9)和轉速變送器(6)分別與主控機連接，所述的液位計(4)設置在混合罐(3)內，轉速變送器(6)設置在供砂器(7)上，流量計(10)設置在吸液泵(I)與混合罐(3)連接的管道上，壓力傳感器(9)設置在排液泵(8)與混合罐(3)連接的管道上，所述的主控機包括人機交互界面HM1、可編程控制器PLC、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，人機交互界面、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊分別與可編程控制器PLC連接。
2.根據權利要求1所述的一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的人機交互界面為西門子寬溫型一體機，它能夠實現參數輸入和數據存儲與顯示。
3.根據權利要求1所述的一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的液位計(4)為雷達液位計。
4.根據權利要求1所述的一種新型混砂橇數據采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的流量計(10)為電磁流量計。
【文檔編號】G01D21/02GK104132692SQ201410380896
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權日:2014年8月5日
【發(fā)明者】何海波, 趙原 申請人:成都西部石油裝備有限公司