PLC和PID在联合站监控系统中的应用.pdf

第 3 3 卷第 1 1 期 2 0 1 4 ． 1 1 仪表电气 P L C和P I D在联合站监控系统中的应用 石玉峰 甄华 河南 工业 贸易 职 业学院 摘要为了适应油田数字化建设的需要，应用分布式计算机监控系统，采用可编程控制器 P L C和 P l D控制算法，实现联合站 工艺流程的有机衔接和安全运行。P 1 D控制包括 P l 控制和 P D 控制 两种 ，通常分为闭环控 制 系统和开式控制 系统 ，采 用周期采样的方式 ，实现 系统的比例控 制、微分控制和积分控制。P I D系统通过摆杆反馈位置信号实现 同步控制 ，通过卷径的变化修正 P l D前馈量 ，可使整 个系统稳 定运行 。在 了解联合站操作流程的基础上 ，采 用结构化 的设计理 念 ，优选 P L C进行硬件合理配置 ，选择 适合 的通信 协议 ，实现 P L C之 间及与 Wi n C C之 间的通 信 ；利用P l D控制算法编写软件 ，优选Wi n CC组态软件进行 实时监控。 关键词P L C；P I D控制算法 ；联台站 ；Wi n C C 组态 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 1 1 ． 0 4 9 注水开发是原油开采的重要方式 ，随含水率逐 年增加，为了实现油水高效、快速分离 ， 联合站工 艺处理过程 日 益复杂。伴随着计算机技术的不断发 展 ，特别是可编程逻辑控制器 的出现 ，加快 了工业 自动化 的步伐 ，为实现工业智能化发展奠定 了基 础 。联合站是重要的油气分离场所 ，需要进行复杂 的油水分离处理，为实现联合站工艺操作有条不紊 的进行 和对操 作工艺过程 的实 时监控 ，需要利 用 P L C 可编程逻辑控制器设计联合站监控系统 ，实 现联合站与控制平台的有效连接 ，满足有效控制操 作流程和实时监控的设计 目标 ，加快油 田数字化建 设的步伐。 1 可编程逻辑控制器 可编程逻辑控制器 P L C 执行面向用户的指 令和控制机械生产过程 ，可编程逻辑控制器的工作 过程分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个 阶段。可编程逻辑控制器 使用方便 、编程简单， 性能价格比高 ；硬件配套齐全 、适应性强 ，抗干扰 能力强 ；系统的设计 、安装 、调试工作量少 ，维修 工作量小且维修方便 。 通用的应用程序适合所有工业领域的解决方 案 ，在 自动化 中可进行集成和组态 ，在 We b的基 础上不断扩展，简单方便。Wi n C C 实现生产 自动 化和过程 自动化之间的有机整合 ，在大量工业领域 的应用实例中已得到证明。应用先进的分布式计算 机监控系统 ，采用 以太网和 P R O F I B U S 现场总线开 放网络结合的方式 ，Win C C 与网络的结合实现诊 断功能和网络管理功能。 可编程控制器在工业 自动化中应用广泛 ，不仅 为工人减轻了负担 ，而且还能提高效率及安全管理 水平，使工业生产更加人性化和智能化。为了适应 油田数字化建设的需要 ，应用分布式计算机监控系 统，采用可编程控制器P L C 和P I D 控制算法，实现 联合站工艺流程的有机衔接和安全运行。基于P L C 的在线监控系统 中，为方便调试和故障诊断采用模 块化方式配置，以实现数据高效、快速传输；采用 拓扑结构 ，实现现场工作 的实时监控 ；采用组态监 控界面，实现人机交互及利用以太网实现在线数据 传输。P L C 控制系统设计需要最大限度地满足被控 对象的控制要求 ，保证 P L C 控制系统安全可靠 ，力 求简单经济和使用维护方便 。合理选择 P L C机型 ， 需要考虑结构合理性 、功能适应性和是否能在线编 程 ，P L C结构原理如图1 所示。 到国 程师站 妊控中心 操作员站 客户端 图 1 P L C 结构原理 2 P I D 在联合站监控系统中的应用 P I D控制 在工业控制生产中应用广泛 ，其参数 一 9 0一 浦 每 田 蛐 而 I 穗r h 什 ． ／ ／ 、 ⋯ 、 ， 一 ～ m1 第 3 3 卷第 1 1 期 2 0 1 4 ． 1 1 仪表电气 基于物联网的油泵温度监测系统 王冬 星’ 王 秀琴’ 马林 张瑞秋 1 大庆师 范 学院 2昆 仑集团 摘要 利用AT 8 9 C5 2 单片机和 DS 1 8 8 2 0 温度传感器研 究设计 了一个基 于物联 网的油泵温度 监测 系统 ，系统模块主要 由油泵温度检测、键盘输入 、温度显示、报警控制和数据传送五部分 组成。本 系统 以单片机 为控制核 心 ，能实时监测 油泵轴承温度并显 示，可将温度上传到计算机 或手持 终端；当温度超过预警值 时 ，能 自动发 出报警信号提示工作人 员处理 。本 系统具有灵活 的接 口，方便 与其他 系统对接 ，具有良好的扩展性。 关键词 A T 8 9 C 5 2 ；温度监测 ；温度传感器 ；流程 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 1 1 ． 0 5 0 ． 1 监测系统设计背景 物联网技术就是以约定协议为依据 ，借助射频 识别 、全球定位系统 、红外感应系统 以及激光扫描 器等技术设备 ， 在物品与互联网之间建立起有效连 接，开展交换信息、通信等操作。随着油田开发进 程的不断推进，信息采集及现代化计算机通信技术 的迅猛发展 ，互联网、移动通信网与传感网结合程 度将会进一步加强 ，为石油领域大范围引入物联网 创造了有利条件n 。 近年通过在大庆多个采油作业区调研 ，发现 目 前大庆油田油泵 的轴承温度监测主要采取人工定期 巡检方式 ，即在每个油泵上插一个水银温度计 ，工 作人员定时去查看每个温度计 的数值 。轴承是套在 泵轴上支撑泵轴的构件 ，在油泵运行过程 中，如果 固定 ，结构简单、可靠性高、针对性强及调整方 便 ，因简单易懂被广泛应用 ，但特别要注意 比例控 制单元 的选择 。P I D控制包括 P I 控制和 P D控制两 种 ，通常分为闭环控制系统和开式控制 系统 ，采用 周期采样的方式，实现系统的比例控制、微分控制 和积分控制 。P I D系统通过摆杆反馈位置信号实现 同步控制，通过卷径的变化修正P I D 前馈量，可使 整个系统稳定运行。 数字式 P I D控制 算法 包括位置型控制算 法和 增量型控制算法 ，需要进行模块化 的程序设计 。系 统选用模块化的设计理念 ，首先进行功能模块 的程 序编写 ，然后建立相应数据块 ，最后进行系统调试 和综合测试 。选用西 门子 S 7 3 0 0 型号 的P L C进行 软件设计 ，与 S T E P 7 接 口统一 ，原有程序和新程序 可一起使用，拥有内存丰富的软件工具箱。 联合站是油水处理的重要组成部分 ，在含水率 日益增加的今天 ，联合站的工作量非常庞大 ，需要 利用先进的计算机技术 ，建立联合站监控系统 ，实 现油水高效分离 。联合站工艺流程需具备节约成 本和 自动化管理的特点 ，且在生产过程中能进行调 整与改造。 3 结论 在了解联合站操作流程的基础上 ，采用结构化 的设计理念，优选P L C 进行硬件合理配置，选择适 合的通信协议 ，实现 P L C之 间及与 Wi n C C之间的 通信 ；利用 P I D控制算法 编写软件 ，优选 Wi n C C 组态软件进行实时监控。应用先进 的分布式计算机 监控系统 ，采用以太 网和 P R O F I B U S 现场总线开放 网络结合的方式，实现故障诊断功能和网络管理功 能 。经油 田现场实践 可知 ，在联合站生产过程 中 P I D和 P L C起着重要 的作用 ，可减少现场工人的工 作量，提高工作效率。 参考文献 [ 1 ] 郑瑜平．可编程序控制器[ M 】 ．北京 北京航空航天大学出版 社 ．1 9 9 5 ． [ 2 ] 谢克明，夏路易．可编程控制器原理与程序设计[ M ] ．北京电 子工业 出版社 ，2 0 0 2 ． [ 3 ] 付晓光．基于P L C的含油污水处理 自动化系统设计与实现[ D ] ． 武汉 华 中科 技大学 ，2 0 0 7 ． [ 4 ] 王建智．基于P L C的采油联合站控制系统研究[ D ] ．大庆 大庆 石油学 院，2 0 0 7 ． [ 5 ] 袁任光．可编程序控制器应用技术与实例[ M】 ．广州华南理工 大学 出版社 ，1 9 9 7 ． 栏 目主持关梅君 基金论文 黑龙江 省教 育厅科 学技术研究项 目 “ 在软件系统 开发 中组件 技术的研 究与应用” 1 1 5 5 3 0 0 8 。 t llt I 田 地 面 工 程 h t t ／ ／ V ,／V vV ．v q t d m q c ．c 。 m 一 9 一