油田联合站的数字化监控系统.pdfVIP

摘 要 摘 要 油田联合站是油气集输系统的重要组成部分，联合站计算机监控系统的硬件 软件设计，不仅会影响到整个联合站的生产能力和能耗大小，而且也决定了生产 过程的安全平稳运行及原油生产的经济效益。以往油田联合站监控系统大多以单 个 PLC 控制为主，在 PLC 损坏时会造成整个联合站运行瘫痪。本文采用了基于 S7-300 PLC 软冗余控制方式，可以在主PLC 损坏时，自动切换到另一个PLC ，从 而提高联合站监控系统运行的可靠性。 本论文基于陕北定边采油厂联合站的自动化项目，介绍了联合站的工艺流程 和控制流程，紧接着研究了计算机监控系统的硬件方案及硬件设计。硬件系统采 用高性能的两台工控机作为双冗余的上位监控主机，通过PROFINET 总线与两台 下位S7-300 PLC 连接，两台PLC 又通过PROFIBUS 总线与现场ETM200 系统连 接。现场各种传感器、执行器都接入 ETM200 系统的各种 I/O 模块，实现现场数 据的采集及控制。论文确定了PLC 的I/O 点数、选择了PLC 及其I/O 模块的型号， 绘制PLC 的I/O 分配表，并对检测仪表进行了选型，研究了S7-300 系列PLC 与上 位机、ETM200 系统及远程设备之间的通信实现，研究了现场液位 PID 控制的实 现。 在设计好硬件部分以后，同时也对监控系统的软件部分做了详细的设计。首 先采用西门子PLC 编程软件Step7 5.5 进行了梯形图编程，编制了软冗余、液位PID 控制、启停泵逻辑、沉降罐及电脱水等监控子程序。监控计算机上运行的监控软 件采用了 “组态王6.53 ” 组态软件设计，实现了工况图、参数设置、报警纪录、 历史趋势、报表记录等画面。最后，系统通过软硬件联合调试和测试，最终达到 了预期的监控效果。 本文所研究的基于 S7-300 软冗余方案的联合站监控系统，当监控系统在主 PLC 损坏或失效时，从PLC 可以自动识别状况，接手整个监控系统控制，具有极 大的可靠性。监控系统自运行以来，数据检测准确，油水界面控制精度高，生产 运行平稳。该监控系统采用软冗余方案、运用先进PROFINET 及PROFIBUS 总线 大幅提高了整个系统的生产效率，保障了系统运行的平稳性以及可靠性，社会效 益与经济效益均十分显著。 关键词：联合站 软冗余 PID 控制 PLC 油田联合站的数字化监控系统 Abstract Abstract Oilfield multi-purpose station is an important part of the oil and gas gathering and transferring system. Design of the software and hardware of the computer monitoring system in multi-purpose station not only affects the productivity and energy cost of the station, but also determines the safe and smooth process and economic returns of the crude oil production. In the past, the monitoring system in oilfield multi-purpose station was mainly controlled by a single PLC, and the damage of PLC would cause paralysis of the whole station. The software redundancy controlling system adopted in the paper is mainly based on S7-300 PLC, and it will automatically switch to another PLC when the main PLC is damaged, ther