浅谈PLC及力控组态在油气集输系统上的应用

甘霖 刘琛(长庆油田第一采油厂， 陕西 延安 716000)

浅谈PLC及力控组态在油气集输系统上的应用

甘霖 刘琛(长庆油田第一采油厂， 陕西 延安 716000)

本文以西门子PLC S7-300为例，对PLC及力控组态在油气集输系统的设计与应用进行深入分析，为以后更好的发挥PLC及力控组态系统的功能提供参考。

西门子PLC S7-300；力控组态；油气集输系统

可编程逻辑控制器(PLC)是一种利用可编程存储器，进行逻辑运算、技术以及控制操作的器件。其工作过程主要分为数据采样、用户程序执行以及指令输出三个阶段，目前，该项技术在工业自动化控制中的应用较为广泛。本文针对我国现阶段油气集输系统的特点和实际需求，研究基于西门子PLC S7-300的自动化控制系统。通过该系统能够很好地实现对油气集输系统自动控制的要求，并且在安全性、实用性以及可靠性上较传统的手动操作方式有很大的提升。

1 西门子PLC S7-300的概述

西门子PLC S7-300是西门子公司生产的可编程逻辑控制器系列产品之一。S7-300主要采用模块化结构，能够很好的实现分布式配置，并且在电磁兼容性和抗震动和抗冲击性方面具有一定优势，是一种性价比较高的自动化控制系统。以下对西门子PLC S7-300的特点进行简要分析：

西门子PLC S7-300进行逻辑运算的速度快、循环周期短；自身具有350多条指令指令集功能强大，可用于复杂环境；西门子PLC S7-300设计紧凑，可以将多个模块安装在同一个导轨上，处理电源模块、中央处理器模块以及接口模块外，一个导轨上可以安装8个信号模块或者功能模块，在空间紧凑的情况下也能很好地发挥功效；西门子PLC S7-300采用模块化设计，结构更加灵活多变，可以根据应用对象选择相应的型号以及模块数量与之匹配；西门子PLC S7-300拥有功能模块和I/O模块可供选择；在露天以及恶劣环境下也有相应的适配模块。

2 西门子PLC S7-300及力控组态的应用

力控组态软件主要是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行优化配置，达到使计算机或者软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足用户需求的目的。在现代科技日新月异的大背景下，实时数据库、实时控制、实时通信、SCADA、开放式数据接口、对I/O设备的支持已经成了力控组态软件的主要内容。以下就对PLC及力控组态在油气集输系统上的应用进行深入分析：

(1)力控组态软件的开发环境 力控组态软件具有灵活、便捷的开发环境，提供各种工程、画面模板，有效地降低组态开发的工作量。而且力控组态软件还具有历史数据库、快速访问接口，访问吞吐量可以达到20000次/秒。力控组态软件的设备控制层支持大型的PLC冗余方式，如果冗余设备损坏或者通讯出现故障，软件会根据设备故障标识或者网络状态自动进行切换。力控组态软件支持与控制站的多链路网络通讯，当其中一条网络中断时，力控组态软件会进行自动切换，从而确保网络通讯的畅通、稳定。力控组态的通讯驱动接口提供串口对象，用户无不需掌握高级编程就可以自有编译想要的设备驱动程序，I/O驱动程序为开放式体积解耦股，内部所有接口对代码源完全公开，用户可以自行开发新的驱动程序，可以提供SDK开发包。

此外，PLC及力控组态软件还可以对油气集输系统的启动顺序进行逻辑控制，极大的降低人工操作的复杂性和失误率；网络层可以为用户提供不同权限的功能拓展。油库泵房的自动化控制系统采用局域网连接，网络计算机中心配备以太网服务器，主频100MHz，采用TCP/IP协议，通过soft/XML的方式向控制中心数据库定时的发送油气集输机组的实时信息。在网络层中还设置有用于监控组态软件的中心监测站，通过开放是数据库ODBC的方式连接，ODBC 缓解了独立软件供应商和企业开发人员了解多个应用程序编程接口的需要。ODBC现在提供了一个通用的数据访问接口。应用程序开发人员可以使用 ODBC，允许应用程序同时访问、 查看和修改数据从多个不同的数据库。用于访问关系和非关系数据库管理系统的异构环境中的数据。

(2)系统监控软件 基于西门子PLC S7-300及力控组态的油气集输系统的监控软件主要是通过LNS DDE SERVER与人机交互界面(Human Machine Interaction，HMI)进行动态的数据连接。人机交互界面是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互以及信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人机交互界面具有良好的可视性和操作性，其功能包括油气集输设备的控制方式选择、泵房参数调节以及工作状态的安全报警等。软件设计过程中可以与关系型数据库或者是第三方应用程序进行数据信息的交换，并且支持DDE、ODBC以及OPC，借助B/S的方式与油库泵房局域网中心数据库进行数据信息的实时交换。基于西门子PLC S7-300及力控组态软件的油气集输系统结构图如图1。

(3)实时数据库在油气集输系统中的应用 PLC及力控组态软件通过以太网可以轻松实现DCS数据的采集。本地实时数据库需要通过与西门子PLC S7-300相匹配的通讯接口实现数据信息的采集。针对油气集输系统信息采集点众多的特点，可以选择自动控制系统。西门子PLC S7-300包含有六个控制室、四个现场控制室以及一个操作员工作站，能够很好的实现油气集输系统全岗位的监控。整个油气集输控制系统使用两个冗余的控制器，其中流量计岗位和计量岗位各配备一套。各岗位控制器的I/O信号模块安装在本地控制柜当中，他们和控制器之间通过现场总线系统进行通信连接。此外，由于西门子PLC S7-300系统具有直接发布功能，现场操作人员通过力控组态软件配置I/O驱动中softnets7直接从以太网上读取I/ O数据信息，力控组态软件相当于一个操作站，针对其他转换可以使用pSpace的脚本加以实现，而且可以很好地采集西门子PLC S7-300系统的所有数据信息，并且实时地向控制中心的服务器进行数据传输。西门子PLC S7-300及力控组态软件在油气集输系统上的应用，集成了大量的生产实时数据，并进行统一的存储和管理，这样一来就可以轻松实现全网数据信息的共享。在生产调度中通过远程监测，可以全面了解各个岗位的生产情况，并且对各种突发事件进行及时处理。PLC及力控组态将长时间的开发和应用，目前在石油化工、办公自动化等行业得到了广泛应用，尤其适合专业汗液自动化软件系统的快速构建。伴随着互联网的快速发展，力控组态软件借助移动网络在石油、热网、能源等行业的地位越来越重要。

图1 基于西门子PLC S7-300及力控组态的油气集输系统的软件框图

3 结语

综上所述，随着信息技术的大力发展，可编程逻辑控制器的应用越来越广泛，它在电力、化工、铁路、石油等领域的应用起到了重要的作用。计量工作是油田生产管理工作中不可或缺的一部分，它主要是针对油田产量和流量进行测定。新形势下，以西门子PLC S7-300及力控组态为基础的油气集输系统有很大的发展，该系统的不仅提高了油气集输系统自动化水平，还实现了泵房设备的实时监测、信息采集等功能，确保了油气集输管理质量。

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