青海油田油井水泥干混装置计算机控制系统.doc

青海 青海油田油井水泥千混装置计算机控制系统 耿艳峰廖明燕雷国江戴永寿 石油大学(华东)自动化系 山东·东营257062 擅蔓t本文较为详细地介绍r由西门子公司s7—PLc和台湾艾讯公司工业Pc机组成的油井水泥 十混装置监测、控制系统的组成及其软、硬件设计，该系统是一个典型的由PLC完成控制功能、 工业Pc机完成监视与人机交互任务的小型分散式控制系统． 关t词t P址油井水泥水掘千混监控熏统 一、引言 随着油田开发进入中、后期，开采难度逐渐增加，各种深井、超深井、水平井、高压 井、低渗井等复杂油井相继出现。相应的固井J：作对油井水泥的各种物理、化学性能要求 也越来越多、越来越高，单靠增加水泥品种已经远远不能解决问题。予是大量应用油井水 泥外加剂、外掺料来改变圆井水泥浆的性能以满足现场固井生产的需要。传统的“湿混” 方案由于密度的检测与控制较为困难眺及某些外加剂不溶于水等缘故，应用受到一定程度 的限制；于是与之对应的“干混”工艺就应运而生，油井水泥干混技术绝大多数是以压缩 空气为动力，使几种粉状物料在气化状态下分级稀释，从而完成均匀混拌。 目前，国内各大油田应用的干混装置基本上都是国外的产品，如：美国BJ公司、啥里 伯顿公司、道威尔公司等，其控制方式多为继电器或者PLC控制，缺乏对T艺过程的宏观 监控并且要求操作人员具有较高的素质。本系统是由石油大学(华东)自动化系开发、与胜 利油田新潮技术公司产品“油井水泥干混装置”配套的监控系统，克服了同类产品的不足， 更适合于我们国家的国情，该系统应用于青海油田特车公司干混厂。 通常，油井水泥干混装置都是由原料罐区、药品罐区、成品罐区和混拌罐区等主要设 备以及配套的动力装置(压缩机、储气罐等)、水泥、药品拆袋、转运装置六太部分组成。 其目的是在常规水泥中加入一定比例的几种添加剂，并使这几种粉状物料在气化、流化状 态卜I均匀混合，从而达到各种固井水泥的性能指标。 该装置实际工作过程中要求有手动、自动、统计三种方式。其中：手动方式要求通过 工业Pc机显示器利用鼠标操作实现人工打开、关闭某一气动截止阀、调节阀，进而控制 水泥、添加剂等物料的流向与流量，该操作方式类似丁国内早期引进的同类产品在人【：操 作台上的操作：自动方式则要求从原料罐、药品罐的充气、出料开始，经过成比例的加药、 药品与水泥计量、初混、批混、再混等流程，最后到合格的成品进入成品罐-全过程自动 控制与监视以及相应的故障处理，该操作方式是本系统的重点：统计方式要求给出各个罐 的 的物料进、出量．并以日报、月报、年报的形式形成报表，以便核算生产成本与生产效率， 为进一步的生产管理提供依据。 三、监控系统设计 1．硬伟堙计与说明 系统硬件设计主要考虑的是系统的性能价格比．鉴于上述控制要求，在充分调研的基 础上，我们选用德国西门子公司 产品SIMATIc s7中型PLC和 台湾艾讯公司AX6145工业PC 机构成该监控系统。SIMATIC 可以灵活地选择输入输出接口类 型，其最大可扩充的I／O点数为 t024，利用它完成对现场设备的 控制与参数检测：AX6145工业 PC机性能稳定、可靠，适合于 工业现场使用，利用它完成对整 图I系统结构图 个工作过程的监控与人机对话； 二者之间通过西门子PROFIBUS--NET模块cP一342和插入Pc机的$75412／PG5412插 卡进行通讯；现场一次设备选用通用的压力变送器、称重仪、电动调节阀、开关电磁阀和 电容式料位开关等。监控系统硬件结构图如图l所示。 2．软件设计与说明 整个系统的软、硬件结构实际上就是一个小型的分散式控制系统。上位监控软件选用 美国Imellution公司的组态软件FIX 6．02，其运行平台为Windows 4．0，FIX与PLC之 间由FIX提供的s7 Driver来实现通讯，下位的控制功能通过对PLC编程实现。 上位监控软件FIX已经提供了丰富的数据处理与数据采集、控制等功能，基本上满足 了系统的实际需要。三种工作方式分别是这样实现的：手动方式由操作者通过FIX的VIEW 界面用鼠标点按不同按钮、拖拉相应的操作画面从而改变FIX DATABASE中数字量、模拟 量的输出值，然后由FIX DATABASE通过FO DRIVER直接驱动PLC的输出接口、而现 场开关量与模拟量的值由PLC自动采集，然后通过I／O DRIVER读入FIX数据库并显示在 FIX的VIEW界面上f统计方式通过FIX与Excel 7．0之间的动态数据交换．然后对Excel 接收到的数据利用VBA进行编程，从而完成报表的生成与打印功能；较为困难的是该系 统自动工作方式，自动工作过程中要求人机交互进行．某些步骤必须由人工做出选择，方 可进入F一步，FIX与PLC均无法直接实现。为此．我们利用FIX