基于S7—300 PLC的油田监控系统

基于Ｓ７—３００　ＰＬＣ的油田监控系统　曹凌　，吴晓君　，杜学普　（１．西安建筑科技大学，陕西西安７１００５５；２．宝鸡文理学院，陕西宝鸡７２１００７）　Ｍｏｎｉｔｏｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　Ｓｔａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｓ７—３００　ＰＬＣ　ＣＡＯ　Ｌｉｎｇ　，＿，ＷＵ　Ｘｉａｏ—ｊｕｎ　，ＤＵ　Ｘｕｅ—ｐｕ　（１＿Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５５，Ｃｈｉｎａ；２．ＢａＮｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ａｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，　Ｂａｏｊｉ　７２１００７，Ｃｈｉｎａ）　摘要：油田监控的主要对象是井口作业，油气集　一３００　ＰＬＣ来说明其监控部分。　输及注水系统等以采油为中心的地面自动化系统，　针对其生产过程的特殊性、复杂性和控制难度，采用　１　系统简介　高性能的工业控制计算机（ＩＰＣ）作为上位机，ＰＬＣ　本站的任务是将井场来油管线、增压点来油管　作为监控系统的数据采集及监控模块，设计了一种　线来的油气汇集起来，先进入电加热快速收球装置　油田监控系统的方案。　将来油电加热，以防止来油因冷却而凝结；加热后的　关键词：油田监控系统；工控机；ＰＬＣ　原油进入分离缓冲罐，为气液分离作准备；污油等杂　中图分类号：ＴＰ２７３　质进入污油箱；气液分离器分离出来的气体（天然　文献标识码：Ｂ　气）引至站内加热炉，液体引回分离缓冲罐；污油箱　文章编号：１００１—２２５７（２００８）０２—００７９—０２　满时启污油泵，将油打回分离缓冲罐；随后原油混合　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔａｒｇｅｔ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｉｎ　ｏｉｌｆｉｅｌｄ　物经管线从接进油汇管引入溢流沉降脱水罐；净化　ｉｓ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ　过的原油经外输泵至外输计量回路；经管道阻火器、　ｗｅｌｈｅａｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｇａｔｈｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ　ｏｆ　快开过滤器进入外输流量计计量外输原油的总流　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ，ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｉ　ｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．　量，同时对原油进行含水分析。部分工艺过程如图　Ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｈａｓ　ｓｏｍｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　１所示。　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．Ｈｅｒｅ　ｗｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ＩＰＣ　ａｓ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎｆｒａｍｅ　ａｎｄ　ＰＬＣ　ａｓ　ｄａｔａ　ａｃ—　ｑｕｉｓｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｏｄｕｌｅ　ｉｎ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｓｏ　ｗｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｗａｙ　ｏｆ　ｏｉｌｆｉｅｌｄ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｉｌｆｉｅｌｄ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｏｙｓｔｅｍ；ＩＰＣ；ＰＬＣ　０　引言　图１邵分工艺过程　实现油田生产系统的动态监测，对于及时发现　２　油田监控系统构架　泄漏等故障、优化生产运行参数以及提高油田的现　代化管理水平等具有重要的意义。这里针对某个原　原油生产集输的每个环节都涉及到监控，其监　油生产集输，对油田地面工程的自动控制系统作了　控的主要对象是井口作业，原油集输处理，天然气处　分析。以微处理器为核心的可编程控制器（ＰＬＣ）的　理，水处理，注水系统等以采油为中心的地面自动化　控制系统，适用于现场设备的就地控制，并提供了顺　生产工艺系统。这里我们采用两级式ＤＣＳ，分别是　序控制和连锁保护的有效手段，本文选用西门子Ｓ７　过程控制级和过程管理级，对整个原油生产集输过　程进行监控，两级之间采用ＲＳ４８５无线传输模块，　收稿日期：２００７—１０～１８　由ＲＳ４８５串行接口组成通信网络。监控系统设在　《机械与电子｝２００８（２）　・　７９　・　维普资讯 http://www.cqvip.com

值班室内对生产过程进行集中监控，操作台选用可　靠性更高，连续运行的ＩＰＣ作为过程管理级的核心　组件，进行上位机监控，可以实现良好的人机界面，　３．２软件的编写［４　ＰＬＣ的程序是在ＳＩＭＡＴＩＣ　ＳＴＥＰ７　Ｖ５．２软件　平台上完成的，通过编程电缆和上位机通信，实现实　时监控和操作。ｓ７系列ＰＬＣ提供了各种类型的　块，可以存放用户程序和相关数据。其中程序块包　含组织块ＯＢ、功能块ＦＢ、功能ＦＣ、系统功能块ＳＦＢ　同时进行下位机应用控制软件的开发。　３　电气控制系统的设计　控制柜选用西门子ＰＬＣ３００作为过程控制级的　核心组件，进行原油生产过程的各项监测参数的采　集和记录、数据的处理、实时监控、远程通讯和集中　和系统功能ｓＦｃ；数据块包含背景数据块和共享数　据块。ＯＢ作为主程序，其它的功能块都可以由它　来进行调用。这里使用了ＯＢ，ＦＣ，ＦＢ功能块。部　管理等功能。ＰＬＣ的全集成自动化控制系统，通过　通信电缆向下与现场级相连，接收油气集输系统现　场各项检测参数，并对现场设备运行状态进行控制；　向上与ＩＰＣ相连，通过ＲＳ４８５／２３２串行接口向ＩＰＣ　传输现场生产过程的各项参数。其系统配置如图２　所示，数据传送程序如图３所示。　温度压力液位流量泵电磁阀调节阀ＶＦＤ　图２系统配置　图３数据传送程序流程　３．１硬件系统的组成Ｌ３］　西门子Ｓ７—３００／４００可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）　属于中大型器件，这里选用的Ｓ７—３００　ＰＬＣ　ＣＰＵ型　号是３１２Ｃ，一个数字量输入模块ＳＭ３２１　ＤＩ１６×　ＤＣ２４Ｖ，一个数字量输出模块ＳＭ３２２　ＤＩ１６×　ＤＣ２４Ｖ／０．５Ａ，一个模拟量输入／输出模块ＳＭ３２３　ＤＩ　８／ＤＯ　８×２４　ＶＤＣ／０．５Ａ　６ＡＧ１３２３—１ＢＨ０１—　２ＡＡ０，一个电源模块ＰＳ３０７　２Ａ。各个模块之间通　过总线连接器相连，ＰＬＣ和ＰＣ之间通过ＵＳＢ—　ＭＰＩ＋编程电缆相连，上位机通过ＣＰ５６１３通讯卡　和Ｐｒｏｆｉｂｕｓ网络实现与ＰＬＣ之间的数据通信。　・　８０　・　分地址分配表如图４所示。　图４部分地址分配表　部分程序代码说明如下（ＦＣ１实现电加热收球　装置通断电控制）：　１０．０，系统上电开关；１０．１，电加热开关；Ｍ０．０，　系统上电一天；Ｍ０．１，电加热收球断电一天；Ｍ０．２，　油温≥５５。Ｃ；Ｍ０．３，加热时间≥１５　ｒａｉｎ。　４　结束语　Ｓ７—３００是一种通用型ＰＬＣ，适合自动化工程　中的各种场合，尤其是在生产制造工程中的应用，利　用它来实现监控的功能，使得系统操作简单方便，容　易编程调试，可用于实现原油生产过程的自动监控，　从而实现油田的无人值守。　参考文献：　［１］廖常初．ｓ７—３００／４００　ＰＬＣ应用技术［Ｍ］．北京：机械　工业出版社，２００７．　［２］胡健．西门子ｓ７—３００　ＰＬＣ应用教程［Ｍ］．北京：机　械工业出版社，２００７．　［３］　ｓ７—３００可编程序控制器［ｚ］．产品目录，２００５．　［４］　胡学林．可编程控制器教程（提高篇）［Ｍ］．北京：电子　工业出版社，２００５．　作者简介：曹凌（１９７８一），女，陕西宝鸡人，硕士研究生，　研究方向为机械电子工程；吴晓君（１９６４一），女，江苏扬州人，副教　授，研究方向为机械电子工程、先进制造技术等。　《机械与电子｝２００８（２）