基于PLC技术的海上平台电气仪表自动化控制

周世鑫 孟军晓 中海石油（中国）有限公司天津分公司

采用PLC技术对电气仪表进行自动化控制，有效地消除了传统电气仪表自动化控制的缺点和不足，提高了自动化控制的安全性。该方法简单高效，可广泛应用，它可有效地促进自动化电气控制的发展。基于此，本文重点分析了基于PLC技术的海上平台电气仪表的自动化控制。

一、PLC技术的工作原理及其核心技术

PLC是一种可编程逻辑控制器，它通过内容存储器存储程序，然后根据相关指令执行逻辑操作，有效地执行指令。PLC可对内部指令进行完整的分析，内部指令在分析后，在控制信号的帮助下，将控制信号传送到执行端，这些指令通过中央单元以循环的方式执行，从而执行任务。PLC技术的特点是精度高、效率高、执行能力强，这使得传统的方法对复杂的操作过程有了很大的改变，提高工作效率与质量。PLC是一种基于信息通信技术的系统，与计算机技术相结合，具有广泛的应用前景，其精确和高效，大幅提高了工作效率。

PLC技术得到了广泛的应用，涵盖了技术的各个方面，主要是对最核心控制技术的分析。PLC的主要控制技术包括CPU、电源、存储元件、I/O模块组成，这四部分的协调使控制得以进行。中央处理器可根据相应系统自动调整和变动，具有一定的灵活性，可连接到各种外部设备，接收和分析不同类型的指令。电源是整个控制系统的基础，提供开关功能，确保系统正常运行。I/O端口用于连接外部设备和系统，以便进行信息传输和交换。存储器用于存储数据，在需要时提供数据，并以快速和准确的方式向系统提供数据。

二、PLC技术在电气仪表自动化控制中的优势

1.应用简单。首先，通过PLC技术，其在不连接其他电气设备的情况下能实现对设备的自动控制，因而提高了电气仪表的控制效率，简化了其安装。其次，基于PLC技术的设备特点通常是一个简单明了的操作界面，并且电气仪表操作规程清晰明了，使工作人员经一定的培训后能迅速掌握具体的操作方法，从而有效避免了操作人员失误造成的问题。最后，PLC具有报警功能。当系统发生故障时，系统会立即检测到故障并发出报警，由于PLC属于多控制模块，所以也可通过更换控制模块来恢复控制的正常状态，将故障所带来影响降到最低，从而为维修工作带来便利。

2.可靠性高。PLC技术在控制中采用大型集成电路，其能提高控制器的稳定性。同时，在电气仪表生产中采用了抗干扰处理的生产工艺，使生产的控制器具有一定的抗干扰能力。另外，输入电路、电源、输出电路均单独设置接口，避免了线路间的干扰；此外，利用屏蔽、稳压等保护仪表内部电源，其能有效提高PLC技术的稳定性。因此，PLC技术的稳定性不仅体现在一点或多点方面，而是体现在多方面的结合上。而且还对PLC采取了密封、接地和安装防震外壳等措施，这样能有效应对不利条件，最大限度地减少外界环境因素对仪表的影响，使其具有较高的稳定性与适应性。

三、电气仪表在海上采油平台电气自动化中的应用

1.数据收集和处理。海上平台电气仪表使用间隔级单元实现对各个电气设备相关数据的收集，例如模拟量、数值量等，包括开关、CT、PT等。同时，利用间隔级单元对采集到的输入量进行数字化滤波，转换工程质量，运行情况监测、故障诊断及刻度计算等相关处理措施，进而产生能进行数字计算和通讯的正常状态，全面收集各类实时数据，从而有效更新间隔级单元和系统数据库。

2.统计计算。海上平台电气仪表还具有统计计算功能，主要对相关数据进行实时统计计算，如形成的电流、电压等相关数据因素，电量等的极值、平均值、具体发生时间、设备实际动作次数、保护动作次数等，提供相关计算函数，进而满足用户使用要求，进行其它统计计算。

3.自动控制和保护功能。在大多数情况下，高压设备和大电流开关设备的体积庞大，其主要功能是控制系统，完成合、分闸。在设备运行明显异常的情况下，只有一套更完整的自动运行设备才能有效调控供电系统。在实际工作中，其应用技术繁多，包括电机自动化技术、信息信号处理技术、电子通信技术等，实现对相关仪表设备功能的优化和整合，例如：测量仪、自动装置等，进而达到全面监控、自动化测量及控制、保护和通信调度的目的，因此自动化控制具有全面性。

四、基于PLC技术的海上平台电气仪表自动化控制方法

1.对电气仪表参数进行合理设置。以PLC技术为基础的电气仪表自动控制方法已得到了广泛应用，效果明显，可对工作周边环境进行有效监测分析，并能保证数据收集的全面性和合理性。结合工作现状展开分析，企业在进行产品生产前，其中一项重要内容便是对相关数据信息进行检测，同时需保证其准确性。以往工作模式中多使用信号灯等装置进行设备运行检测作业，但不能准确分析设备的实际运行情况。要深入了解其运行情况，则需在其中加设电气仪表，这样才能有效提高工作水平和自动化控制水平。本次设计中主要对电气仪表参数进行合理设定，进而实现对仪表自身自动化功能的改善。通过PLC实现对设备数据信息的有效收集，内容涵盖了压力、温度等参数。结合相关公式，将检测值转换为物理量，其公式为：

式中：P主要指检测点的物理量；IN主要指检测点的实时值。

完成转换作业后，将完成设置的参数上传在控制站平台，结合设备运行参数对运行趋势进行绘制作业，此方法有助于工作人员了解设备的运行状态。

2.电气仪表故障预测。在实际应用PLC时，系统具有较高的故障发生风险，设计人员在设计时，需保证电源在长期稳定运行状态，因使用时间较长，会导致其散热性能下滑，进而引发故障问题。为有效解决上述问题，需对总线设计进行一定的优化和改善。其中断路器和接触器对主电路具有重要作用，能加强对设备的控制，减少故障发生风险。继电器和接触器功能的联系，能产生控制逻辑，提高自动化控制水平。基于这一情况，由于需要进行控制的设备类型繁多，因此工作人员要在技术室完成操作。同时控制方法包括就地、集中控制，两种方法存在明显差异，对工作人员专业能力有较高要求。所以将其应用于电气仪表故障检测中能解决相关问题。完成故障检测后，为了确保传输数据的准确性，需通过稳定性较好的元器件，合理调整其中的误差情况，并对其进行校正。

参数的设计是为了实现设备的自动化控制，在校正过程中，现场测试设备的稳定性与安全性，综合分析数据问题，在具体环节，首先，取出内测设备和待测部件，分开测试，并要注意维护问题。PLC技术对周围环境有更高的要求，若某一指标存在故障，会导致发生设备风险问题，因此工作人员需提高维护保养水平。其次，对传感器等一系列硬件配置来说，硬件配置程度对故障检测效果有决定性作用。最后，范围问题，不要盲目扩大检测范围，可能会影响成本。

3.海上平台电气仪表自动化控制。完成参数校正工作后，需对其进行储存。系统再将其传输到工作站，通过Web服务器将仪表信息传送到局域网内，这一流程十分便捷。电气元器件的作用十分重要。自动化元件的选择直接影响电气仪表自动化控制的效果，因此工作人员需对其进行合理选择，这样才能确保系统始终处于稳定运行状态下。在自动化控制环节，还需对元器件耐久度进行全面、实时的监测，并对全部检测参数和设备运行情况数据进行全面、实时传输。其中远程监控是主要组成部分之一，其能使用动态化图形及报警等形式提高自动化控制水平，并且在这一过程中全面收集现场传输相关数据信息，例如工艺流程相关参数、设备运行参数等。以人机对话形式为基础，实现对设备的远程设置，对工艺检测参数进行全面控制。

通过对远程监控界面的应用有助于了解设备运行参数，并根据参数运行绘制曲线，深入了解其运行情况。数据的收集也是一项重要的工作内容，主要为对控制器产生的数据进行全面扫描及有效处理，若数据范围不合理则会自动报警。除上述工作内容外，相关人员需深入分析数据变化，这些都需使用控制器完成。在对通信进行设计时，用户可将数据收集装置得到的信息储存于储存器中，通过网络传输到系统，通过TCP协议，对现有网络功能加以利用，防止资源流失，从而保证传输信息的精准及传输的通畅。