目前国内使用的石油钢管长度测量设备在性能上存在一定的不足,优化设计一种新型的钢管长度测量系统具有重要的实用价值。本文在科研项目的基础上,全面完成了石油钢管长度测量系统的优化方案设计及误差分析。首先,通过调研对目前使用的石油钢管长度测量设备的测量原理进行分析与总结。对接触式和非接触式两类最典型测量系统的误差进行了分析,并提出减小系统误差的措施。重点结合项目实现的功能及指标要求,提出了系统方案优化和系统组成设计。从测长原理、测长计算公式、专用线扫描CCD长度测量传感器工作原理及选型四个方面来叙述测长系统原理设计。其次,对系统的电气原理和PLC控制系统进行了设计。分析了系统的电气控制部分功能要求,设计出了气压回路和硬件通讯连线图。对PLC控制系统进行IDEFO及重要控制信号分析,设计PLC系统运行的流程程序。介绍了系统机械结构部分实现的功能及机械结构部分设计。接着,重点设计了系统上位机组态监控控制软件。通过对上位机的控制系统的IDEFO分析,确定了组态监控系统的功能模块。文中从组态监控软件的功能模块、界面、权限管理、关系数据库报表、系统运行流程等五个方面详细介绍了组态软件设计。对组态软件与PLC控制系统的通讯及诊断,系统报警组态进行了设计,总结了上位机组态监控系统的优点。最后,对测量系统的校准方法和误差进行了研究。通过对影响测量系统精度的各种误差因素进行综合分析,并运用误差理论知识将系统误差进行合成,对误差补偿的方法进行了研究。结果表明,优化后的测量系统总误差小于设计误差范围,满足设计精度要求。本文优化设计的石油钢管长度测量系统具有适用性广泛,测量精度高、速度快等优点。另外测量系统组成简单,价格低等优势,具有很好的工程应用推广价值。