专利名称：光纤式防溢油控制系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及ー种在石油运输和转运过程中防止油品溢出的控制系统。
背景技术：
目前，国内传统的液位測量设备主要面向液位变化的持续监测，而且在油品溢出控制这ー领域，缺少低成本、操作简便且高稳定性的无电检测方式的防溢油控制系统，市场上基本都是光纤式液位开关借助其它PLC、DCS等系统控制，通过组态进行系统控制，这样即增加了使用成本，同时使其使用受到限制，且对维护人员的技术能力要求较高。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足提供ー种物理性能稳定、安全可靠、无电检测、结构简单、安装调试维护简便，有效提高工作效率和油品储运安全性的光纤式防溢油 控制系统。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种光纤式防溢油控制系统，包括与供油系统连接的电动阀、声光报警器，计算机，还包括用于检测注油容器中溢油液位的光纤式液位开关、用于控制光纤式液位开关的光纤液位开关控制器，所述的光纤式液位开关与光纤液位开关控制器通过光缆连接，所述的声光报警器与光纤液位开关控制器通过信号线连接；所述的电动阀与光纤液位开关控制器通过信号线连接。进ー步，所述的光纤式液位开关，包括隔离箱、浮球，浮球连杆，在隔离箱的侧壁上设有光缆夹紧接头，所述的浮球连杆通过导柱穿过隔离箱设置，并通过锁紧螺母与隔离箱固定，浮球设置在隔离箱下方的浮球连杆末端；所述的隔离箱内通过隔板分为上、下腔体；在上腔体内设有至少ー个准直器支架，准直器支架上架设有至少两个准直器和用于遮挡准直器输出平行光的挡光轴，所述的准直器设置在挡光轴的上方，所述挡光轴的下端设有磁柱；在所述的下腔体内的浮球连杆上设有磁环座，在磁环座上设有磁环；所述的磁环与磁柱的磁极相同，所述的隔离箱上端设有端盖，隔离箱下端设有法兰座。进ー步，所述的光纤式液位开关，包括隔离箱、浮球，浮球连杆，在隔离箱的侧壁上设有光缆夹紧接头，所述的浮球连杆通过导柱穿过隔离箱设置，并通过锁紧螺母与隔离箱固定，浮球设置在隔离箱下方的浮球连杆末端；所述的隔离箱内通过隔板分为上、下腔体；在上腔体内设有至少ー个准直器支架，准直器支架上架设有至少两个准直器和用于遮挡准直器输出平行光的挡光轴，所述的挡光轴为导磁材料，所述的准直器设置在挡光轴的下方，在所述挡光轴的上端设有弹簧座，在弹簧座上设有挡光轴的回位弹簧，所述的隔离箱上端设有端盖，隔离箱下端设有法兰座。所述的导磁材料包括如纯铁、低碳钢、铁硅合金、铁铝合金等各种具有导磁功能的材料。进ー步，所述的至少两个准直器为两级准直器，其包括发光端和接收端，发光端与接收端在所述的准直器支架上一一对应设置，且两个两级准直器在准直器支架上依次纵向由上而下设置，形成两级准直器队列。
进一歩，所述的光纤式液位开关控制器，包括单片机，声光报警控制単元，电源模块，所述的单片机通过光源驱动电路驱动光源模块发送光纤信号，光纤信号通过光准直器将光纤信号传送至光接收器，光接收器接收到的光纤信号通过电压放大模块和信号整形电路将光信号转变为预警、报警电信号，并将预警、报警电信号发送回单片机进行AD采样和检测；单片机通过声光报警控制単元、指示灯、蜂鸣器及报警音乐芯片模块进行声光预警、报警提示，所述的声光报警控制単元、指示灯、蜂鸣器及报警音乐芯片模块均与单片机电连接。进ー步，还包括有用干与所述系统中的声光报警器进行声光报警装置的继电器控制信号模块，所述的继电器控制信号模块与单片机电连接；用于单片机检测信号输出的DA转换模块和4-20mA信号输出模块，DA转换模块和4_20mA信号输出模块与所述的单片机电连接；用于使用户根据不同需求进行上位机软件配置的RS485信号转换模块，所述的单片机通过RS485信号转换模块与计算机电连接。进ー步，当注油容器中溢油液位达到设定值，设置在注油容器中的光纤式液位开 关发出预警、报警光纤信号，并通过光缆将信号传输给光纤式液位开关控制器，光纤式液位开关控制器将预警、报警光纤信号转换为预警、报警电信号，并发出预警、报警信号，同时关闭电动阀停止对注油容器注油，光纤式液位开关控制器同时将预警、报警通过RS485信号转换器将信息上传给计算机进行溢油预警、报警。本发明还提供一种光纤式液位开关控制器的控制方法，其特征是当溢油液位达到设定值时，所述光纤式液位开关的挡光轴将所述准直器支架上部分准直器光纤信号切断后，即光纤式液位开关发出预警光纤信号，单片机即采样并转换为预警电信号，随即通过声光报警控制单元控制蜂鸣器和指示灯进行预警；当溢油液位达到设定值时，所述光纤式液位开关的挡光轴将所述准直器支架上所有准直器光纤信号切断后，即光纤式液位开关发出报警光纤信号，单片机即采样并转换为报警电信号，随即通过声光报警控制単元控制报警音乐芯片模块驱动喇叭和指示灯报警；进ー步，还包括当光源驱动电路、光源模块、准直器、光接收器发生故障时，单片机I即采样和检测到故障信号，即控制指示灯提示故障。本发明的有益效果是本发明提供的光纤式防溢油控制系统可以在易燃易爆、强腐蚀等各种恶劣环境中使用，其物理性能稳定、安全可靠、无电检测、结构简单、安装调试维护简便，降低劳动力，提高工作效率，同时提高油品储运的安全性。防止油品溢出，高位可声光报警，关闭输油阀。
图I是本发明主视结构示意图；图2是本发明光纤式液位开关的结构示意图；图3是本发明实施例I光纤式液位开关隔离箱剖视结构示意图；图4是本发明实施例2光纤式液位开关隔离箱剖视结构示意图；图5是本发明实施例I光纤式液位开关工作原理结构不意图；图6是本发明实施例2光纤式液位开关工作原理结构不意图；图7是本发明光纤液位开关控制器的结构示意图。
具体实施例方式以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例I :如图I、图2、图3、图5、图7所示，一种光纤式防溢油控制系统，包括与供油系统连接的电动阀I、声光报警器2，计算机3，还包括用于检测注油容器中溢油液位的光纤式液位开关4、用于控制光纤式液位开关的光纤控制器5，所述的光纤式液位开关4与光纤式液位开关控制器5通过光缆连接，所述的声光报警器2与光纤液位开关控制器5通过信号线连接；所述的电动阀I与光纤液位开关控制器5通过信号线连接。所述的光纤式液位开关4，包括隔离箱4-7、浮球4-9，浮球连杆4_2，在隔离箱7的侧壁上设有光缆夹紧接头4-18，所述的浮球连杆4-2通过导柱4-10穿过隔离箱4-7设置，并通过锁紧螺母4-3与隔离箱4-7固定，浮球4-9设置在隔离箱4-7下方的浮球连4_2末端；所述的隔离箱4-7内通过隔板分为上腔体和下腔体；在上腔体内设有准直器支架4-11， 准直器支架4-11上架设有准直器4-13和用于遮挡准直器输出平行光的挡光轴4-12，所述的准直器4-13设置在挡光轴4-12的上方，所述挡光轴4-12的下端设有磁柱4_14 ;在所述的下腔体内的浮球连杆4-2上设有磁环座4-17，在磁环座4-17上设有磁环4_16 ;所述的磁环与磁柱的磁极相同。所述的准直器支架4-11在所述的上腔体内设有两个。所述的准直器
4-13在所述的准直器支架4-11上设有两个。所述的准直器4-13为两级准直器，其包括发光端4-13-2和接收端4-13-1，发光端4-13-2与接收端4_13_1在所述的准直器支架4_11上一一对应设置。所述的两级准直器在准直器支架4-11上纵向设置，形成两级准直器队列。所述的隔离箱4-7上端设有端盖，隔离箱4-7下端设有法兰座4-8。所述的导柱4-10通过盖型螺母4-4固定于隔离箱4-7内。所述光纤式液位开关4的工作原理是首先将浮球4-9手动调整到监测位置，并用锁紧螺母将浮球连杆加紫，当注油容器中溢油液位上升到限定高度，浮球4-9上升，带动浮球连杆4-2上移，浮球连杆带动导套及磁环16上移，由于磁环16的磁力与设置在档光轴下部的磁柱4-14磁极相同，在同极相斥作用下，使得挡光轴12上移，将准直器发生的直线光遮挡，使光路不导通。通过光路的导通、断开反应开关状态。所述的光纤式液位开关控制器5,包括单片机5-1,声光报警控制单兀5-2,所述的单片机5-1通过光源驱动电路5-3驱动光源模块5-4发送光纤信号,光纤信号通过光准直器5-5将光纤信号传送至光接收器5-6，光接收器5-6接收到的光纤信号通过电压放大模块5-7和信号整形电路5-8将光信号转变为预警、报警电信号，并将预警、报警电信号发送回单片机5-1进行AD采样和检测；单片机通过声光报警控制単元5-2、指示灯5-10、蜂鸣器
5-9及报警音乐芯片模块5-11进行声光预警、报警提示，所述的声光报警控制単元5-2、指TjV灯5-10、蜂鸣器5-9及报警音乐芯片5-11模块均与单片机5_1相电连接。还包括有用干与外界声光报警器进行声光报警装置的继电器控制信号模块5-13和继电器驱动电路5-19，所述的继电器控制信号模块5-13和继电器驱动电路5-19与单片机5-1电连接。还包括有用于单片机检测信号输出的DA转换模块5-14和4-20mA信号输出模块5-15，DA转换模块5-14和4_20mA信号5_15输出模块与所述的单片机5_1电连接。还包括有用于使用户根据不同需求进行上位机软件配置的RS485信号转换模块5-16，所述的单片机I通过RS485信号转换模块5-16与计算机3相电连接。实施例2 :如图4、图6所示，与实施例I相同，不同的是所述的光纤式液位开关4，包括隔离箱4-7、浮球4-9，浮球连杆4-2，在隔离箱7的侧壁上设有光缆夹紧接头4_18，所述的浮球连杆4-2通过导柱4-10穿过隔离箱4-7设置，并通过锁紧螺母4-3与隔离箱4_7固定，浮球4-9设置在隔离箱4-7下方的浮球连4-2末端；所述的隔离箱4-7内通过隔板分为上腔体和下腔体；在上腔体内设有准直器支架4-11，准直器支架4-11上架设有准直器
4-13和用于遮挡准直器输出平行光的挡光轴4-12，所述的挡光轴4-12为导磁材料，所述的准直器4-13设置在挡光轴4-12的下方，在所述挡光轴4-12的上端设有弹簧座4_14，在弹簧座4-14上设有挡光轴的回位弹簧4-20，所述的导磁材料包括如纯铁、低碳钢、铁硅合金、铁铝合金等各种具有导磁功能的材料。所述光纤式液位开关4的工作原理是首先将浮球4-9手动调整到监测位置，并用锁紧螺母将浮球连杆加紫，当注油容器中溢油液位上升到限定高度，浮球4-9上升，带动浮球连杆4-2上移，浮球连杆带动导套及磁环16上移，由于磁环16的磁力与导磁材料制成的 挡光轴12相吸作用下，使得挡光轴12下移，将准直器发生的直线光遮挡，使光路不导通。完成遮挡恢复时，所述的回位弹簧带动挡光轴恢复原位，即通过光路的导通、断开反应开关状态。实施例3 :本发明还提供一种光纤式液位开关控制器的控制方法，当注油容器中溢油液位达到设定值，设置在注油容器中的光纤式液位开关4发出预警、报警光纤信号，并通过光缆将信号传输给光纤式液位开关控制器5，光纤式液位开关控制器5将预警、报警光纤信号转换为预警、报警电信号，并发出预警、报警信号，同时关闭电动阀I停止对注油容器注油，光纤式液位开关控制器5同时将预警、报警通过所述光纤式液位开关控制器5的RS485信号转换器5-16将信息上传给计算机3进行溢油预警、报警。其中，当溢油液位达到设定值时，所述光纤式液位开关4的挡光轴4-12将所述准直器支架4-11上部分准直器4-13光纤信号切断后，即光纤式液位开关4发出预警光纤信号，单片机5-1即采样并转换为预警电信号，随即通过声光报警控制单元控制蜂鸣器5-9和指示灯5-10进行预警；当溢油液位达到设定值时，所述光纤式液位开关4的挡光轴4-12将所述准直器支架4-11上所有准直器光纤信号切断后，即光纤式液位开关4发出报警光纤信号，单片机5-1即采样并转换为报警电信号，随即通过声光报警控制単元5-2控制报警音乐芯片模块5-11驱动喇叭5-12和指示灯报警5-10 ；还包括当光源驱动电路5-3、光源模块5-4、准直器5_5、光接收器发生故障吋，单片机I即采样和检测到故障信号，即控制指示灯提示故障。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种光纤式防溢油控制系统，包括与供油系统连接的电动阀、声光报警器，计算机，其特征是还包括用于检测注油容器中溢油液位的光纤式液位开关、用于控制光纤式液位开关的光纤液位开关控制器，所述的光纤式液位开关与光纤液位开关控制器通过光缆连接，所述的声光报警器与光纤液位开关控制器通过信号线连接；所述的电动阀与光纤液位开关控制器通过信号线连接。
2.如权利要求I所述的光纤式防溢油控制系统，其特征是所述的光纤式液位开关，包括隔离箱、浮球，浮球连杆，在隔离箱的侧壁上设有光缆夹紧接头，所述的浮球连杆通过导柱穿过隔离箱设置，并通过锁紧螺母与隔离箱固定，浮球设置在隔离箱下方的浮球连杆末端；所述的隔离箱内通过隔板分为上、下腔体；在上腔体内设有至少一个准直器支架，准直器支架上架设有至少两个准直器和用于遮挡准直器输出平行光的挡光轴，所述的准直器设置在挡光轴的上方，所述挡光轴的下端设有磁柱；在所述的下腔体内的浮球连杆上设有磁环座，在磁环座上设有磁环；所述的磁环与磁柱的磁极相同，所述的隔离箱上端设有端盖，隔离箱下端设有法兰座。
3.如权利要求I所述的光纤式防溢油控制系统，其特征是所述的光纤式液位开关，包括隔离箱、浮球，浮球连杆，在隔离箱的侧壁上设有光缆夹紧接头，所述的浮球连杆通过导柱穿过隔离箱设置，并通过锁紧螺母与隔离箱固定，浮球设置在隔离箱下方的浮球连杆末端；所述的隔离箱内通过隔板分为上、下腔体；在上腔体内设有至少一个准直器支架，准直器支架上架设有至少两个准直器和用于遮挡准直器输出平行光的挡光轴，所述的挡光轴为导磁材料，所述的准直器设置在挡光轴的下方，在所述挡光轴的上端设有弹簧座，在弹簧座上设有挡光轴的回位弹簧，所述的隔离箱上端设有端盖，隔离箱下端设有法兰座。
4.如权利要求2或3所述的光纤式防溢油控制系统，其特征是所述的至少两个准直器为两级准直器，其包括发光端和接收端，发光端与接收端在所述的准直器支架上一一对应设置，且两个两级准直器在准直器支架上依次纵向由上而下设置，形成两级准直器队列。
5.如权利要求I所述的光纤式防溢油控制系统，其特征是所述的光纤式液位开关控制器，包括单片机，声光报警控制单元，电源模块，所述的单片机通过光源驱动电路驱动光源模块发送光纤信号，光纤信号通过光准直器将光纤信号传送至光接收器，光接收器接收到的光纤信号通过电压放大模块和信号整形电路将光信号转变为预警、报警电信号，并将预警、报警电信号发送回单片机进行AD采样和检测；单片机通过声光报警控制单元、指示灯、蜂鸣器及报警音乐芯片模块进行声光预警、报警提示，所述的声光报警控制单元、指示灯、蜂鸣器及报警音乐芯片模块均与单片机电连接。
6.如权利要求5所述的光纤式防溢油控制系统，其特征是还包括有用于与所述系统中的声光报警器进行声光报警装置的继电器控制信号模块，所述的继电器控制信号模块与单片机电连接；用于单片机检测信号输出的DA转换模块和4-20mA信号输出模块，DA转换模块和4-20mA信号输出模块与所述的单片机电连接；用于使用户根据不同需求进行上位机软件配置的RS485信号转换模块，所述的单片机通过RS485信号转换模块与计算机电连接。
7.—种如权利要求I至6所述的光纤式液位开关控制器的控制方法，当注油容器中溢油液位达到设定值，设置在注油容器中的光纤式液位开关发出预警、报警光纤信号，并通过光缆将信号传输给光纤式液位开关控制器，光纤式液位开关控制器将预警、报警光纤信号转换为预警、报警电信号，并发出预警、报警信号，同时关闭电动阀停止对注油容器注油，光纤式液位开关控制器同时将预警、报警通过RS485信号转换器将信息上传给计算机进行溢油预警、报警。
8.如权利要求7所述的光纤式液位开关控制器的控制方法，其特征是 当溢油液位达到设定值时，所述光纤式液位开关的挡光轴将所述准直器支架上部分准直器光纤信号切断后，即光纤式液位开关发出预警光纤信号，单片机即采样并转换为预警电信号，随即通过声光报警控制单元控制蜂鸣器和指示灯进行预警；或 当溢油液位达到设定值时，所述光纤式液位开关的挡光轴将所述准直器支架上所有准直器光纤信号切断后，即光纤式液位开关发出报警光纤信号，单片机即采样并转换为报警电信号，随即通过声光报警控制单元控制报警音乐芯片模块驱动喇叭和指示灯报警。
9.如权利要求8所述的光纤式液位开关控制器的控制方法，其特征是还包括当光源驱动电路、光源模块、准直器、光接收器发生故障时，单片机I即采样和检测到故障信号，即控制指示灯提示故障。
全文摘要
本发明涉及一种在石油运输和转运过程中防止油品溢出的控制系统。一种光纤式防溢油控制系统，包括与供油系统连接的电动阀、声光报警器，计算机，还包括用于检测注油容器中溢油液位的光纤式液位开关、用于控制光纤式液位开关的光纤液位开关控制器，所述的光纤式液位开关与光纤液位开关控制器通过光缆连接，所述的声光报警器与光纤液位开关控制器通过信号线连接；所述的电动阀与光纤液位开关控制器通过信号线连接。本发明还提供光纤式液位开关控制器的控制方法。本发明提供的装置与方法可提高工作效率，同时提高油品储运的安全性，防止油品溢出。
文档编号G05D9/12GK102830719SQ201210355818
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月23日 优先权日2012年9月23日
发明者刘信, 尚文博, 李晓焱 申请人:兰州奥普信息技术有限公司