lpg(liquefied petroleum gas 的缩写，即液化石油气) 是炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时所得到的副产品，在常温常压下是气体，在一定的压力下或冷冻到一定温度可以液化为液体，具有易燃易爆性、气化性、受热膨胀性、滞留性、带电性、腐蚀性及窒息性等特点。lpg做为一种新型的清洁能源，已经应用越来越广泛，出厂的装车安全与准确称重越来越重要。由于没有计量控制手段，操作人员必须站在罐车口处监控液位，lpg直接影响职工的身心健康，如稍不注意，就会发生跑、冒车事故，给安全生产带来极大危险。为了提高lpg 出厂的称重准确度，避免企业和用户之间发生称重纠纷，实现公平交易，并提高 lpg 储运自动化水平，保障安全生产，我们设计了lpg 集多路自动装车、称重和安全监控功能的综合系统。

1 lp g自动装车的功能需求

1.1 提供自动、半自动和手动三种控制流程

自动时，所有参数设置都由主计算机管理，主计算机随时传递装车信息给可编程控制器，实现装车作业的自动管理，可编程控制器的就地操作除启动和急停外均被禁止，启动装车操作也只有在主计算机下达了允许启动装车命令后才有效;半自动时，灌装的目标量通过称重仪表设置，由称重仪表随时传递装车信息给可编程控制器，实现装车作业的半自动管理。手动时，称重仪表只显示称重数据，由人工启动或停止装车信息给可编程控制器，实现装车作业的手动管理。

1.2对八台数字式汽车衡完成称重数据采集

槽罐车引导至汽车衡台面上后，系统采集槽罐车皮重数据，然后发给汽车衡称重仪表除皮指令，让称重仪表皮，显示清零。开始灌装后，系统动态采集称重数据，并在led 大屏幕显示器上显示 lpg 充装目标量、槽罐车皮和现已装车量等信息。

1.3 实现八路定量设置与控制

可预先设定槽罐车要灌装的目标量，当到达目标量 95%时，可编程控制器发出控制信号，将快装气动阀切换为慢装气动阀，当到达目标量时，plc发出控制信号关闭充装阀，实现定量控制。

1.4具备现场安全监控功能

一是装车现场可燃气体浓度检测及超限报警，鹤位管道压力、温度检测及超限报警;二是汽车衡称重数据与质量流量计测量数据比较，两比较数据超差报警;三是装车的液位超过允许高度时，装在鹤管上部的液位开关动作，送出停止装车信号，实现防溢联锁;四是通过专用的防静电接地夹，使槽罐车接地，并检测槽罐车的接地电阻，如检测到接地电阻大于 100ω 时，不响应启动装车操作，或立即暂停装车，实现接地联锁;五是人工安检确认联锁控制;六是摄像头槽罐车车号拍照和现场监视。

1.5具备通信功能

称重仪表、可编程控制器有 rs- 485 通信接口，通过该通信口可将现场装车情况传送至控制室内的主计算机，也可以由主计算机向各称重仪表、可编程控制器设置参数，发布作业命令。主计算机应用丰富的动态软件功能，还可以完成预装车，装车过程、装车后结算全过程的监控，同时具有报表、存档功能。

2 系统组成

系统组成如图 1 所示，主要分主控室和充装现场两个部分，由 lpg 输送回路、重量数据采集模块、可编程控制器模块、安全监控模块、主计算机和软化系统等组成。lpg 输送回路由球罐、截止阀、质量流量计、气动球阀、lpg 管道、控抽阀8个等组成，控制阀箱包括快装气动阀、慢装气动阀、鹤管、快速连接头、液位检测开关、压力传感器、铂电阻温度计，快、慢装气动阀由阀执行机构进行开关控制，液位检测开关由可编程控制器读取开关信号，压力传感器、铂电阻温度计通过安监仪表显示检测数据。重量数据采集模块由称重仪表 (8 块)、数据采集卡、i/o光电接口转换板 (8 块)、安全栅 (8 个)、隔爆型数字传感器秤台 (8 个)、隔爆型集线盒 (8 个)、隔爆型 led 大屏幕显示器 (8 块)、质量流量计显示仪表和连接电缆等组成。可编程控制器模块由可编程控制器、阀执行机构、输入安全检测信号(5 路)、输出称重仪表除皮信号 (8 路) 等。安全监控模块由安监仪表、安监点 (8 个)、摄像头(16 只) 和摄像监视车牌识别系统等组成。安监仪表包括可燃气体报警器 (8 台)、数显压力仪 (8台)、数显温度计 (8 台)、接地电阻检测仪 (8只) 等，安监点包括现场紧急关停按钮、暂停按钮、手动充装按钮等。

3 系统设计

lpg充装现场属于 0 级气体爆炸危险场所。系统设计时，对在该场所使用的电气设备必须严格按照 《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程》 中防爆电气设备通用技术要求进行选型。

3.1数字汽车衡称重技术

3.1.1工作原理

数字汽车衡具有计量准确度高、数字化传输距离远、安全防爆、抗干扰性强、保密性好、可靠性高的特点，其工作原理是将重物加载在秤台上，再传递给数字式称重传感器，引起称重传感器弹性体变形，粘贴在弹性体上的电阻应变计产生形变，它的阻值也将发生变化，再经相应的测量电路、a/d 转换电路，将这一变化转换成数字信号，集线盒将多路称重传感器输出的数字信号并联连接，经过数字安全栅隔爆后，由连接电缆将数字信号送至控制室的称重仪表，称重仪表按称重传感器编址顺序依次读取各称重传感器重量数字信号，然后对数据进行分析计算，将真实重量结果显示在仪表、大屏幕显示器上，同时将数据以串行方式经 rs- 485 接口送数据采集卡，通过数据采集卡与计算机通迅进行数据管理。

3.1.2主要部件

选用某公司生产的ibⅱbt4 等级防爆部件，称重传感器选用 cmos power cell 系列复合型防爆数传，每台衡器配 8 只，单只最大秤量 22.5t，准确度等约 c3 级，最大信号传输距离 275m;集线盒选用 ajb 系列本质安全型数字集线盒，密封性好，最大数传并联路数 12;安全栅选用双路数字安全栅，能将称重传感器的激励电压和输出信号的能量限制在相应防爆等级的最小点燃能量安全范围之内;称重仪表选用 jaguar 面板式显示仪表，安装在控制柜面板上，它们具有准确度高，响应速度快，操作符号直观，接口丰富，扩充升级灵活，安装方便，稳定可靠等特点，仪表预留有四个无源标准插槽，配置有双向串行口 (rs- 232、rs- 422/485)、并行口 (四个输入点、四个输出点)、标准 pc 键盘接口和 arcnet 网络等接口;i/o 板选用专用光电接口板，实现称重仪表与大屏幕显示屏、计算机、可编程控制器等之间的通信。

3.1.3 称重仪表的网络连接，如图 2 所示。

arcnet 是一种工业标准网络技术，使所有网络中的jaguar称重仪表能共享显示器、键盘和串行口，能与计算机、文件服务器进行数据交换。每台jaguar 称重仪表的地址可以用控制板上的跨接器设定，不能重复相同地址。

3.1.4 称重仪表的输入输出接口

jaguar 称重仪表共有四个输入点、四个输出点，与 ttl 电平兼容，可以接收 5v~30vdc 电压或输出最大 35ma 电流信号。输入口信号为：in1- clear (清除)、 in2- tare (除皮)、 in3-print (打印)、in4- zero (置零);输出口为重量预置点设定值输出信号，可以控制 4 个预置点的称入和称出过程。

3.2 数据采集

本系统数据采集来源：一是 8 台数字汽车衡称重数据，是与客户进行贸易结算的依据，也是实行定量阀门控制的参数;二是质量流量计累计量，它与数字汽车衡称重数据比较，动态监视称重数据的准确性，防止数字汽车衡发生故障时出现计量失准;三是安监仪表的可燃气体检测浓度、鹤管内的压力值、温度值和槽罐车接地电阻值;四是槽罐车车号 ccd 摄像头拍照和现场监视图像数据。数据采集使用 pcl- 745 多功能高速数据采集卡和 dh- cg300 图像与数据采集卡，安装在工控机箱内 pci 槽。pcl- 745 多功能高速数据采集卡支持rs- 422、rs- 485通讯协议，它带有光电隔离功能，能防止 500vdc 的电压冲击，对于一般的电磁干扰可完全屏蔽，以管理某公司生产的jaguar称重仪表、某 9739 型质量流量计和安监仪表的数据采集，采用 rs- 485 双工通讯方式，地址口通过仪表设置;dh- cg300 图像与数据采集卡是彩色视频 / 音频采集卡，具有使用灵活、集成度高、功耗低及 pci 图像卡的特点，图像采集传输基本不占用 cpu 时间，并可将图像直接传送到计算机内存或显存，三路复合视频和一路 y/c 输入，支持单场、单帧、连续场、连续帧的采集方式、支持单机多卡，以管理车号拍照、监视图象数据的采集，由软件自动切换不同监控点。数据采集设计方框图，如图3 所示。

3.3 阀门控制

如图 4 所示，可编程控制器接收主计算机、称重仪表或安监仪表的指令信息后，运行检测、判断程序，驱动阀执行机构打开或关闭相应的气动控制阀或给称重仪表发除皮指令信息。可编程控制器选用 simatic s7- 300 系列，它具有高速的指令处理、浮点数运算、人机界面 (hm)i、诊断、口令保护等功能。阀执行机构由固态继电器电路板、电磁阀和压缩空气回路组成。

4结束语

本系统经过某炼油厂液化气站一年多的成功运行使用，系统稳定性好，故障率低，lpg 出厂的称重准确度有了较大提高，安全生产得到了可靠保障，具有较好的实际价值和使用性。