基于PLC的油田联合站消防控制系统.pdf

过程控制实施技术 石 油 化 工 自 动 化 ，2 0 1 0 ，3 7 7 AU TOM ATI ON I N PETRO CHEM I CAI I NDUS TRY 基于 P LC的油 田联合站消防控制系统 赵 彩年 辽河油 田公 司 兴 隆台采油厂 ， 辽 宁 盘锦 1 2 4 0 1 0 摘 要 油田联合站消防安全工 作 日趋重 要 ， 原有人 工手动操作的消防控制方式急需进行改进 ， 将 PL C的应用 引进 油 田联 合站消防控制系统中 。主要从消防控制工艺流程 、 控制系统的构成 、 系统通信方式 以及 S TE P 7与 WI NC C软件几个方 面介绍 了 s 7 3 0 0 P L C在辽河油 田联合站 消防控制 中的应用 。以太 网通信模 式， 使系统 更加灵活 ， 更 易扩展 。该 系统投入使用 ， 运行 良好 ， 提高 了油田工业 自动化水 平。 关键 词 联合站 ； 消 防； 可 编程控制器 ； WI NC C 中图分类 号 T P 2 7 3 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 0 0 3 - 0 0 7 7 一 o 2 0 引 言 油 田联 合 站 是 油 田油 气 集 输 系统 的重 要 组 成 部 分 ， 油 气联 合站 控制 主要 包括 生 产过程 控 制 系统 和安 全控 制 系 统 。 目前 ， P L C 在 油 田 的应 用 已 经 日趋 广泛 ， 而 辽河油 区的联合 站 控制 大多 数还 是沿 用陈旧的手动控制方式 。通常联合站都 占地 面积 较大 ， 操作人员巡检及记录数据 工作量大 、 劳动强 度高 ， 而 管理 水平 低 ； 出现 火 灾 时 需 要 人 工操 作 消 防设备， 在响应时间和人员安全上都存在隐患 。设 计一套新的联合站消防安全系统十分必要 。同时 ， 为 了便 于扩 展 ， 该控 制 系统 在 控 制 网络 上 ， 其 设 计 思想是 将 系统 组建成 一 个开放 的网络 结构 ， 当用 户 需 要 扩展 时可 以毫无 阻 碍地对 系 统进行 扩 充 。 1 消 防控 制概 述 该设计 采用 P L C为控 制 核 心 ， 设 有 中控 室 ， 包 括 1 个工程师站和 2 个操作员站 ， 其中一个操作员 站设 在 中控 室 ， 另 一 个 操 作 员 站 设 在 消 防 值 班 间 。 P L C系统 由星 型光 纤 传 输 以太 网 1 O M／ I O 0 M 连 接 ， 并对上级 管理 系统 留有 以太 网接 口， 可 以方便 地 将 联合站罐 区所 有 的工艺 检测参 数通 过 以太 网上 传 到上级管理 中心 ， 同时 P L C控制 系统也 可以接收到上 级 管理 中心 的指令 。使整个罐区实 现管理 自动化 。 1 ． 1 消 防工艺 设计 当发生 火灾 时 ， 分别在 中控室 和消 防泵 值班 间 进行声光报警 。经操作人员确认火灾后 ， 在 中控室 和消防泵值班间均可手动远程启动着火罐泡沫混 合液管线 电动阀， 同时启动消防水泵和泡沫泵 。消 防 水主 管线 压力 检 测 ， 设 在 中控 室显 示 、 高 低压 报 警 。当压 力不 大 于 0 ． 9 MP a时 ， 联 锁 启 动 循 环 水 泵 ； 当压 力不 小于 1 ． 0 MP a时 ， 延 时 1 0 S 联 锁 停 循 环水 泵 。消 防水池 液 位 就 地 指 示 及 高 液 位报 警 采 用 磁 浮子液 位计 。 1 ． 2消 防联锁 描 述 在 罐 顶设 有定 温火 灾探 测器 ， 并 在罐 区防火 堤 设置手动火灾报警按钮 ， 当罐区有火灾发生时可以 迅 速地 在 中控室 和 消 防值 班 问 同时 由 P L C系 统报 警 ， 并在 中控 室及 消 防值 班 问设置 火灾 确认 启 动按 钮 ， 经值班工作人员确认火灾后启动火灾确认按钮 P B一 0 1 或 P B一 0 2 ， 实现远程手动启 动罐前 消防 泡沫 电动 阀和罐 前 消防冷 却水 电动 阀 ， 同时启 动泡 沫消 防泵 及冷 却 水泵 ， 中控 室远 程 手 动 关 闭罐 一0 1 和罐一0 2进 ／ 出 口管线上 的电动 阀 门 。 假设 罐一O 1 现场发出火灾信号， 由中控室或 消 防值 班 问 值 班 人 员 确 认 后 按 下 火 灾 确 认 按 钮 P B一 0 1 ， 打开罐一0 1 全部泡沫管线和消防水管线 电动阀门， 1 5 S 后 自动启动消防泡沫泵 A和消防冷 却水泵 A， 当启动 1 0 s 后再 自动启动泡沫泵 B和冷 却水泵 B ， 当泡沫泵 A和 B 及冷却水泵 A和 B 启 动 1 5 s 后将其 自动运行状 态反馈 至 P L C ， 由 P L C做 出逻 辑分 析及 判 断 ， 如果 泡 沫泵 A 和 B 及 冷 却水 泵 A 和 B 均 已经 启动 ， 则不 启 动 泡沫 泵 C和 冷却 水泵 C； 如 果泡沫泵 A和 B 及冷却水 泵 A和 B 其 中有 一个处 于事 故停 状 态 ， 则 不启 动 泡沫 泵 C和冷 却水泵 C 。 1 ． 3 消 防水 主管 线压 力检 测联 锁 当消防水主管线压力不大 于 0 ． 9 MP a时 自动 启动循 环 水 泵 A， 并将 其 运 行 状 态信 号 反 馈 至 收稿 日期 2 0 1 0 0 1 3 0 。 作者简介 赵 彩年 1 9 7 9 一 ， 男 ， 毕 业于西 安石油大 学油气储 运专业 ， 主要 从 事采 油 、 联合 站 工 艺技 术研 究 等 工作 ， 任 助 理 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工 自动化 P L C， 1 0 S 后如 果循 环水 泵 A 已 经启 动 运 行 ， 则 不 启 动循 环水 泵 B； 如 果 循 环 水 泵 A 处 于 事 故 停 止 状 态 ， 则 启动 循环 水泵 B。当消防 水 主管线 压 力不 小 于 1 ． 0 MP a时延 时 1 0 S 后 自动停 止循 环水泵 A 或 B ； 当消防水 主管线压力不小于 0 ． 7 MP a时 自 动 启动 消 防水泵 ， 停止循 环 水泵 A或 B 。 2系统 硬 件配置 根 据 上 述 控 制 工 艺 要 求 ， 选 用 S 7 3 0 0系列 P L C。设中控室和消防值班间。中控室设置工程 师 站与 操作 员 站 ， 消 防 值 班 间设 置 一 个 消 防操 作 站 。设备 之 间通过 2台工 业 以太 网交 换 机 实 现 网 络 通信 。 主 控单元 选用 C P U 3 1 5 2 P N／ D P， 该控 制 器 具有中等规模 的程序存储 容量和程序框架 ， 集成的 P R OF I NE T 接 口。系 统 选 用 了 1个 电 源 模 块 ， 3 个 数字 量输人 模块 ， 3个数 字量 输 出模 块 ， 5个模 拟 量 输入 模 块 ， 如 图 1 所 示 。另 外 ， 配 置 交换 机 工业 以太 网交换机 2台 ， 分别 用 于 中控 室 和消 防间 。配 备 DE L L微机 2台 ， 分别 用 于 中控 室工 程 师 站 、 操 作员站和消防间操作员站 ； 为确保数据传输的稳定 性 ， 三 台 微 机 均 选 用 6 GK1 1 6 13 AA0 1以太 网 1 0 M／ 1 0 0 M 自适应 ， P C I 总线 网卡 。 图 1 PL C模块 配 置示 意 3系统 软件设 计 3 ． 1 P L O编程 P L C系统 编程是 以 S T E P 7编 程 软件 为 开 发 环境 。可采用梯形 图语言进行编程， 使用上操作简 洁 、 方便 ， 易 于用 户掌握 。 根据 消 防控 制 系 统 控 制工 艺 进 行 P L C编 程 ， 图 2所 示 为消 防安 全控 制流 程 图 。 3 ． 2人机 界面设 计 工程师站及操作员站均由 D E L L计算机组成 ， 软件采用 S I MA T I C Wi n C C V6 ． 0， 实现控制工艺画 面、 参数设定、 消防控制等系统管理功能， 支持报表 打印及网络发布功能。在该油田联合消防安全控制 系统中， 具体实现功能 主画面 整个系统控制工艺 流程图 ； 参数设定画面 设定温度 、 压力、 液位报警 上下 限 ； 消防控 制 界面 设置 应急 手 动控 制 阀 ； 报 表界面 显示 日报表 、 周报 表 、 月报 表 ， 并存档 管理 ； 报警画 面 报警 指示 、 历史报警 记录 ； 用户管 理界面 使用人员账 户管理 。 Y 系统初始化 防报 亡土 l 号罐火灾确认J j 2 号罐火灾确认 盥 邈 IB N N N ． 、启 动姚 ＼ 消防水泵C 消防水泵A l l泡沫泵A 5 s 计时 5 s 计时 YY 消防水泵Bl l 泡沫泵B 启动成功 泡沫泵C Y 消防水泵运行f l 泡沫泵运行 图 2消 防安 全控 帝 3 流程 示意 4 结束 语 采用 P L C来实现油田联合站消防控制， 可使整 个系统操作简单， 维护方便 ， 系统具有较高的可靠性、 安全性 ， 大大地提 高 了生 产效益 ； 确 保油 田联合 站安 全 、 高效运行。基于以太网的通信方式 ， 使系统具有 极大的灵 活性 ， 可 随时根 据 联合 站 规模 进行 系统 升 级 ； 支持远程下载、 修改程序 ， 使 系统维护更加方便 。 参考文献 [ 1 ] 西 门子 中国 有限公司．S I MAT I C s 7 S TE P 7 V5 ． 4编程 手 册 [ G] ． 西门子 中国 有 限公 司， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 邹丹． Wi n C C组 态软 件 的编 程 技巧 [ J ] ． 化 工 自动 化及 仪 表 ， 2 0 0 1 ， 3 6 3 6 4 ． E 3 3 刘合． 联合站集输系统控制技术[ M] ． 北京 石油工业 出版 社 ， 2 0 03 ． E 4 ] 郑学志． 油罐灭火系统 的设计与应用[ M] ． 北京 中国石 化出 版 社 ， 1 9 9 9 ． E s ] 刘美俊． 西门子 s 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C应用 案例解 析I- M] ． 北京 电子工业 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 6 ] 崔 坚． 西门子 s 7可编程控制器s TE P 7 编 程指南E M] ． 北 京 机械工业出版社 ， 2 0 0 7 ． E 7 ] 王 蕊 ， 苗宝增． 基于 S I MATI C P L C和触摸屏 的喷泉监控系 统[ J ] ． 电工技术 ， 2 0 0 6 ， 1 0 4 5 4 6 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m