孫麗

（大慶油田工程有限公司 黑龍江省大慶市 163712）

1 引 言

目前我國油田開發(fā)技術(shù)突飛猛進(jìn)，油田生產(chǎn)逐漸向自動(dòng)化控制方向發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)是一種新生態(tài)的技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油計(jì)量、油氣田集輸泵站、注水監(jiān)控及污水處理等方面，使得油田開發(fā)過程整體控制與數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，提高了油田企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作的效率。

2 PLC的特點(diǎn)

可 編 程 序 邏 輯 控 制 器(Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱為PLC，在工業(yè)上它實(shí)際是一種控制用的電子計(jì)算機(jī)。

（1）性價(jià)比高。與繼電器系統(tǒng)相比，PLC的價(jià)格較便宜，并且PLC系統(tǒng)集成了許多編程單元，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)量眾多、復(fù)雜的控制功能，同時(shí)，還可以利用通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制的模式，性價(jià)比較高。

（2）使用方便。PLC編程語言的種類較多，有較為簡(jiǎn)明的語句形式及一些邏輯類型的圖等，并且編寫的程序具有很強(qiáng)的規(guī)律性，簡(jiǎn)單易學(xué)，即使沒有很深計(jì)算機(jī)功底的編程人員也很容易掌握。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。PLC 控制系統(tǒng)是由一些相互關(guān)聯(lián)的零部件組成，目前，對(duì)于這些零部件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。用戶根據(jù)自身的需求，對(duì)PLC 系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的配置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同功能的系統(tǒng)進(jìn)行控制。

（4）便于維護(hù)。PLC 程序中帶有較完善的修改程序，優(yōu)良的系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有極高的可靠性與穩(wěn)健性，方便系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的故障調(diào)試，使得維修保養(yǎng)工作變得更加高效。

3 PLC在數(shù)字化油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 PLC與無線技術(shù)的結(jié)合

在信息化整體架構(gòu)生產(chǎn)的最前端，是以井、站、管線等生產(chǎn)基本單元的生產(chǎn)過程監(jiān)控為主，完成數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、動(dòng)態(tài)分析。大慶油田因遠(yuǎn)離城市，地廣人稀，交通通信等設(shè)施較為落后?；跓o線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)建立無線局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信，具有安裝開通快捷、維護(hù)遷移方便、造價(jià)低等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3.1.1 無線監(jiān)控系統(tǒng)

圖1 油田無線組網(wǎng)示意

在方圓幾十平方公里的油田開采區(qū)域內(nèi)，在各單井、計(jì)轉(zhuǎn)站和聯(lián)合站等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)置無線監(jiān)控點(diǎn)；在油田總控室，建立系統(tǒng)中心基站。選用的美國Ubiquitir（優(yōu)波）電信級(jí)無線網(wǎng)橋產(chǎn)品，配合高增益天線，采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線連接方式，建立油田總控室與各監(jiān)控點(diǎn)之間的無線傳輸主鏈路，無線通信設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)PLC設(shè)備完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、原油儲(chǔ)備和運(yùn)輸信息等的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)傳輸，為采油生產(chǎn)的指揮調(diào)度提供準(zhǔn)確及時(shí)的第一手資料料。

3.1.2 前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

（1）抽油機(jī)井?dāng)?shù)據(jù)采集。大慶油田作業(yè)區(qū)抽油機(jī)井井場(chǎng)靠近配電箱處分別設(shè)置一套西門子S7200 PLC設(shè)備，PLC箱體采用鍍鋅槽鋼固定在油井鋼筋混凝土底座上。PLC自身用電取自井場(chǎng)配電箱，同時(shí)從井場(chǎng)配電箱獲取各種電機(jī)綜合參數(shù)；載荷和位移傳感器通過無線方式接入PLC；室外各種傳感器及PLC控制器利用儀表保溫套進(jìn)行保溫。井場(chǎng)所有采集數(shù)據(jù)在PLC進(jìn)行匯總，以IP接口協(xié)議接入井場(chǎng)無線通信模塊，以無線通信方式接入聯(lián)合站監(jiān)控中心。

（2）集油間配注間數(shù)據(jù)采集。在作業(yè)區(qū)每個(gè)集油間配注間值班室內(nèi)以壁掛方式分別新建一套計(jì)量間S7300 PLC設(shè)備，利用新建傳感器信號(hào)電纜將集油間內(nèi)所有溫度、壓力變送器、調(diào)節(jié)閥接入新建PLC中，同時(shí)從集油間值班室內(nèi)的可燃?xì)怏w報(bào)警裝置獲得報(bào)警信號(hào)接入新建 PLC設(shè)備中。所有采集數(shù)據(jù)在 PLC進(jìn)行匯總，以IP接口協(xié)議接入井場(chǎng)無線通信模塊，以無線通信方式接入聯(lián)合站監(jiān)控中心。

3.2 PLC控制系統(tǒng)在石油計(jì)量中的應(yīng)用

目前，我國石油行業(yè)在人工間歇計(jì)量方式的基礎(chǔ)上加用了PLC控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)量的智能化，在相關(guān)的程序控制下，每天定時(shí)對(duì)每口油井的油、氣、水三相自動(dòng)進(jìn)行循環(huán)計(jì)量。在計(jì)量時(shí)，PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)判斷油井的工作狀態(tài)，若其不工作則跳過此油井，繼續(xù)對(duì)下一個(gè)油井進(jìn)行計(jì)量。此外，PLC 控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，人機(jī)界面設(shè)計(jì)友好，系統(tǒng)運(yùn)行性能穩(wěn)定，不但方便了員工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還提高了油田計(jì)量效率。

3.3 PLC控制系統(tǒng)在油田污水處理中的應(yīng)用

在油田開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)的成套移動(dòng)式PLC自動(dòng)控制作業(yè)廢水處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了油田作業(yè)廢水的有效回收利用。當(dāng)污水處理設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)檢測(cè)與診斷，系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)的故障位置顯示在控制中心的界面上，維修人員根據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果迅速找到故障發(fā)生的準(zhǔn)確位置，然后采取相應(yīng)的措施對(duì)故障源進(jìn)行維修，確保油田廢水及時(shí)而科學(xué)地處理，減少了環(huán)境污染，提高了油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3.1 污水站系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)采用S I M E N S 公司的S7-300系列PLC完成數(shù)據(jù)采集、控制；所有采集數(shù)據(jù)上傳至衛(wèi)一聯(lián)中控室操作員站、工程師站；操作員站和PLC之間通過以太網(wǎng)連接完成數(shù)據(jù)通信。

3.3.2 自動(dòng)反沖洗

為了降低生產(chǎn)成本、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在衛(wèi)一聯(lián)2#污水站建立一套自動(dòng)反沖洗控制系統(tǒng)。它由一個(gè)操作員站、一套西門子S7300 PLC污水處理控制系統(tǒng)，以及外圍反沖洗水泵和電動(dòng)閥門組成。濾罐過濾裝置選擇自動(dòng)控制：濾罐正常進(jìn)水、出水時(shí)，進(jìn)、出水電動(dòng)閥常開，反沖洗進(jìn)、出水電動(dòng)閥常關(guān)；當(dāng)設(shè)定的反洗時(shí)間到（也可以在任意時(shí)間，點(diǎn)擊反洗開始按鈕進(jìn)行自動(dòng)反沖洗），系統(tǒng)進(jìn)入反沖洗狀態(tài)：關(guān)閉進(jìn)、出水管電動(dòng)閥，打開反沖洗水泵，開啟泵后控制反洗水量，自動(dòng)開啟罐反沖洗進(jìn)、出水閥，攪拌反洗共歷時(shí)25分鐘，電動(dòng)閥復(fù)位，罐進(jìn)行正常過濾。以上為一個(gè)罐的反沖過程，完成一個(gè)罐的反沖洗后，自動(dòng)倒向下一個(gè)罐，共12座，每個(gè)罐24小時(shí)反洗一次。

4 結(jié)論

在信息化與自動(dòng)化迅速發(fā)展的背景下，PLC控制系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用比例逐漸升高，操作簡(jiǎn)便的系統(tǒng)和良好的兼容性使PLC控制系統(tǒng)有著舉足輕重的地位，保證了油田生產(chǎn)的安全性，使生產(chǎn)施工過程更加可靠，在信息化整體架構(gòu)生產(chǎn)的最前端，以井、站、管線等生產(chǎn)基本單元的生產(chǎn)過程監(jiān)控為主，通過PLC系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集、過程監(jiān)控、動(dòng)態(tài)分析、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題維持正常生產(chǎn)。網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)平臺(tái)方式是油田生產(chǎn)的大勢(shì)所向，因此，PLC控制系統(tǒng)也將在數(shù)字化油田生產(chǎn)中有更廣闊的應(yīng)用前景。