液化石油氣出廠的裝車安全與準確稱重非常重要。文章基于數字地磅稱 重技術，通過可編程控制器、數據采集卡、電腦軟件系統等與裝車設備配套，實現對八路液 化石油氣槽罐車自動裝車、稱重和安全監控，具有一定的參考應用價值。

LPG[1] (Liquefied Petroleum Gas 的縮寫，即液

化石油氣）是煉油廠在進行原油催化裂解與熱裂 解時所得到的副產品，在常溫常壓下是氣體，在 一定的壓力下或冷凍到一定溫度可以液化為液體， 具有易燃易爆性、氣化性、受熱膨脹性、滯留性、 帶電性、腐蝕性及窒息性等特點。LPG做為一種新 型的清潔能源，已經應用越來越廣泛，出廠的裝車 安全與準確稱重越來越重要。由于沒有計量控制手 段，操作人員必須站在罐車口處監控液位，LPG直 接影響職工的身心健康，如稍不注意，就會發生 跑、冒車事故，給安全生產帶來極大危險。為了提 高LPG出廠的稱重準確度，避免企業和用戶之間 發生稱重糾紛，實現公平交易，并提高LPG儲運 自動化水平，保障安全生產，我們設計了 LPG集 多路自動裝車、稱重和安全監控功能的綜合系統。

1. LPG自動裝車的功能需求

1.1提供自動、半自動和手動三種控制流程 自動時，所有參數設置都由主計算機管理， 主計算機隨時傳遞裝車信息給可編程控制器，實現裝車作業的自動管理，可編程控制器的就地操 作除啟動和急停外均被禁止，啟動裝車操作也只 有在主計算機下達了允許啟動裝車命令后才有效； 半自動時，灌裝的目標量通過稱重儀表設置， 由稱重儀表隨時傳遞裝車信息給可編程控制器， 實現裝車作業的半自動管理。

手動時，稱重儀表只顯示稱重數據，由人工 啟動或停止裝車信息給可編程控制器，實現裝車 作業的手動管理。

1.2對八臺數字式汽車衡完成稱重數據采集 槽罐車引導至地磅臺面上后，系統采集槽 罐車皮重數據，然后發給汽車衡稱重儀表除皮指 令，讓稱重儀表除皮，顯示清零。開始灌裝后， 系統動態采集稱重數據，并在LED大屏幕顯示器 上顯示LPG充裝目標量、槽罐車皮重和現已裝車 量等信息。

1.3 實現八路定量設置與控制 可預先設定槽罐車要灌裝的目標量，當到達 目標量95%時，可編程控制器發出控制信號，將快裝氣動閥切換為慢裝氣動閥，當到達目標量時， PLC發出控制信號關閉充裝閥，實現定量控制。

1.4具備現場安全監控功能

一是裝車現場可燃氣體濃度檢測及超限報警， 鶴位管道壓力、溫度檢測及超限報警；二是汽車 衡稱重數據與質量流量計測量數據比較，兩比較 數據超差報警；三是裝車的液位超過允許高度時， 裝在鶴管上部的液位開關動作，送出停止裝車信 號，實現防溢聯鎖；四是通過專用的防靜電接地 夾，使槽罐車接地，并檢測槽罐車的接地電阻， 如檢測到接地電阻大于100Q時，不響應啟動裝 車操作，或立即暫停裝車，實現接地聯鎖；五是 人工安檢確認聯鎖控制；六是攝像頭槽罐車車號 拍照和現場監視。

1.5具備通信功能

稱重儀表、可編程控制器有RS-485通信接 口，通過該通信口可將現場裝車情況傳送至控制 室內的主計算機，也可以由主計算機向各稱重儀 表、可編程控制器設置參數，發布作業命令。主 計算機應用豐富的動態軟件功能，還可以完成預 裝車，裝車過程、裝車后結算全過程的監控，同 時具有報表、存檔功能。

2.系統組成

系統組成如圖1所示，主要分主控室和充裝 現場兩個部分，由LPG輸送回路、重量數據采集 模塊、 可編程控制器模塊、 安全監控模塊、 主計 算機和軟化系統等組成。LPG輸送回路由球罐、 截止閥、質量流量計、氣動球閥、LPG管道、控制閥箱（8個）等組成，控制閥箱包括快裝氣動 閥、慢裝氣動閥、鶴管、快速連接頭、液位檢測 開關、壓力傳感器、鉑電阻溫度計，快、慢裝氣 動閥由閥執行機構進行開關控制，液位檢測開關 由可編程控制器讀取開關信號，壓力傳感器、鉑 電阻溫度計通過安監儀表顯示檢測數據。重量數 據采集模塊由稱重儀表（8塊)、數據采集卡、I/O 光電接口轉換板（8塊、安全柵（8個）、隔爆型 數字傳感器秤臺（8個）、隔爆型集線盒（8個)、 隔爆型LED大屏幕顯示器（8塊、質量流量計顯 示儀表和連接電纜等組成。可編程控制器模塊由可編程控制器、閥執行機構、輸入安全檢測信號 (5路）、輸出稱重儀表除皮信號（8路）等。安全 監控模塊由安監儀表、安監點（8個)、攝像頭 (16只）和攝像監視車牌識別系統等組成。安監儀 表包括可燃氣體報警器（8臺)、數顯壓力儀（8 臺)、數顯溫度計（8臺)、接地電阻檢測儀（8 只）等，安監點包括現場緊急關停按鈕、暫停按 鈕、手動充裝按鈕等。

3.系統設計

LPG充裝現場屬于0級氣體爆炸危險場所。 系統設計時，對在該場所使用的電氣設備必須嚴格按照《中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全 規程>〉中防爆電氣設備通用技術要求進行選型[2]。

3.1數字地磅稱重技術

3.1.1工作原理

數字地磅具有計量準確度高、數字化傳輸距 離遠、安全防爆、抗干擾性強、保密性好、可靠 性高的特點，其工作原理是將重物加載在秤臺上， 再傳遞給數字式稱重傳感器，引起稱重傳感器彈 性體變形，粘貼在彈性體上的電阻應變計產生形 變，它的阻值也將發生變化，再經相應的測量電 路、A/D轉換電路，將這一變化轉換成數字信 號，集線盒將多路稱重傳感器輸出的數字信號并 聯連接，經過數字安全柵隔爆后，由連接電纜將 數字信號送至控制室的稱重儀表，稱重儀表按稱 重傳感器編址順序依次讀取各稱重傳感器重量數 字信號，然后對數據進行分析計算，將真實重量 結果顯示在儀表、大屏幕顯示器上，同時將數據 以串行方式經RS-485接口送數據采集卡，通過數 據采集卡與計算機通迅進行數據管理。

3.1.2主要部件

選用某公司生產的ibllBT4等級防爆部件，稱 重傳感器選用CMOS Power Cell系列復合型防爆數 傳，每臺衡器配8只，單只最大秤量22.5t，準確 度等約C3級，最大信號傳輸距離275m；集線盒 選用AJB系列本質安全型數字集線盒，密封性好， 最大數傳并聯路數12；安全柵選用雙路數字安全 柵，能將稱重傳感器的激勵電壓和輸出信號的能 量限制在相應防爆等級的最小點燃能量安全范圍 之內；稱重儀表選用JAGUAR面板式顯示儀表， 安裝在控制柜面板上，它們具有準確度高，響應 速度快，操作符號直觀，接口豐富，擴充升級靈 活，安裝方便，穩定可靠等特點，儀表預留有四 個無源標準插槽，配置有雙向串行口（RS-232、 RS-422/485、并行口 （四個輸入點、四個輸出 點)、標準PC鍵盤接口和ARCnet網絡等接口 ； I/O板選用專用光電接口板，實現稱重儀表與大屏 幕顯示屏、計算機、可編程控制器等之間的通信。

3.1.3稱重儀表的網絡連接，如圖2所示。

ARCnet是一種工業標準網絡技術，使所有網 絡中的JAGUAR稱重儀表能共早顯示器、鍵盤和 串行口，能與計算機、文件服務器進行數據交換。 每臺JAGUAR稱重儀表的地址可以用控制板上的跨接器設定，不能重復相同地址。

3.1.4稱重儀表的輸入輸出接口

JAGUAR稱重儀表共有四個輸入點、四個輸 出點，與TTL電平兼容，可以接收5V-30VDC電 壓或輸出最大35mA電流信號。輸入口信號為: IN1-CLEAR (清除）、IN2-TARE (除皮）、IN3- PRINT (打印）、IN4-ZERO (置零)；輸出口為重 量預置點設定值輸出信號，可以控制4個預置點的 稱入和稱出過程。

數據采集

本系統數據采集來源：一是8臺數字地磅稱重數據，是與客戶進行貿易結算的依據，也是 實行定量閥門控制的參數；二是質量流量計累計 量，它與數字地磅稱重數據比較，動態監視稱 重數據的準確性，防止數字地磅發生故障時出 現計量失準；三是安監儀表的可燃氣體檢測濃度、 鶴管內的壓力值、溫度值和槽罐車接地電阻值; 四是槽罐車車號CCD攝像頭拍照和現場監視圖像 數據。數據采集使用PCU745多功能高速數據采 集卡和DH-CG300圖像與數據采集卡，安裝在工 控機箱內PCI槽。PCU745多功能高速數據采集 卡支持RS-422、RS-485通訊協議，它帶有光電 隔離功能，能防止500VDC的電壓沖擊，對于一 般的電磁干擾可完全屏蔽，以管理某公司生產的 JAGUAR稱重儀表、某9739型質量流量計和安監 儀表的數據采集，采用RS-485雙工通訊方式，地 址口通過儀表設置；DH-CG300圖像與數據采集 卡是彩色視頻/音頻采集卡，具有使用靈活、集成 度高、功耗低及PCI圖像卡的特點，圖像采集傳 輸基本不占用CPU時間，并可將圖像直接傳送到 計算機內存或顯存，三路復合視頻和一路Y/C輸 入，支持單場、單幀、連續場、連續幀的采集方 式、支持單機多卡，以管理車號拍照、監視圖象 數據的采集，由軟件自動切換不同監控點。數據 采集設計方框圖，如圖3所示。

3.3閥門控制

如圖4所示，可編程控制器接收主計算機、稱重儀表或安監儀表的指令信息后，運行檢測、 判斷程序，驅動閥執行機構打開或關閉相應的氣 動控制閥或給稱重儀表發除皮指令信息。可編程 控制器選用SIMATIC S7-300系列，它具有高速的 指令處理、浮點數運算、人機界面（HMD、診斷、口令保護等功能。閥執行機構由固態繼電器電路 板、電磁閥和壓縮空氣回路組成。

4.結束語

本系統經過某煉油廠液化氣站一年多的成功 運行使用，系統穩定性好，故障率低，LPG出廠 的稱重準確度有了較大提高，安全生產得到了可 靠保障，具有較好的實際價值和使用性。