淺談PLC及力控組態在油氣集輸系統上的應用

甘霖 劉琛(長慶油田第一采油廠， 陜西 延安 716000)

淺談PLC及力控組態在油氣集輸系統上的應用

甘霖 劉琛(長慶油田第一采油廠， 陜西 延安 716000)

本文以西門子PLC S7-300為例，對PLC及力控組態在油氣集輸系統的設計與應用進行深入分析，為以后更好的發揮PLC及力控組態系統的功能提供參考。

西門子PLC S7-300；力控組態；油氣集輸系統

可編程邏輯控制器(PLC)是一種利用可編程存儲器，進行邏輯運算、技術以及控制操作的器件。其工作過程主要分為數據采樣、用戶程序執行以及指令輸出三個階段，目前，該項技術在工業自動化控制中的應用較為廣泛。本文針對我國現階段油氣集輸系統的特點和實際需求，研究基于西門子PLC S7-300的自動化控制系統。通過該系統能夠很好地實現對油氣集輸系統自動控制的要求，并且在安全性、實用性以及可靠性上較傳統的手動操作方式有很大的提升。

1 西門子PLC S7-300的概述

西門子PLC S7-300是西門子公司生產的可編程邏輯控制器系列產品之一。S7-300主要采用模塊化結構，能夠很好的實現分布式配置，并且在電磁兼容性和抗震動和抗沖擊性方面具有一定優勢，是一種性價比較高的自動化控制系統。以下對西門子PLC S7-300的特點進行簡要分析：

西門子PLC S7-300進行邏輯運算的速度快、循環周期短；自身具有350多條指令指令集功能強大，可用于復雜環境；西門子PLC S7-300設計緊湊，可以將多個模塊安裝在同一個導軌上，處理電源模塊、中央處理器模塊以及接口模塊外，一個導軌上可以安裝8個信號模塊或者功能模塊，在空間緊湊的情況下也能很好地發揮功效；西門子PLC S7-300采用模塊化設計，結構更加靈活多變，可以根據應用對象選擇相應的型號以及模塊數量與之匹配；西門子PLC S7-300擁有功能模塊和I/O模塊可供選擇；在露天以及惡劣環境下也有相應的適配模塊。

2 西門子PLC S7-300及力控組態的應用

力控組態軟件主要是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行優化配置，達到使計算機或者軟件按照預先設置，自動執行特定任務，滿足用戶需求的目的。在現代科技日新月異的大背景下，實時數據庫、實時控制、實時通信、SCADA、開放式數據接口、對I/O設備的支持已經成了力控組態軟件的主要內容。以下就對PLC及力控組態在油氣集輸系統上的應用進行深入分析：

(1)力控組態軟件的開發環境 力控組態軟件具有靈活、便捷的開發環境，提供各種工程、畫面模板，有效地降低組態開發的工作量。而且力控組態軟件還具有歷史數據庫、快速訪問接口，訪問吞吐量可以達到20000次/秒。力控組態軟件的設備控制層支持大型的PLC冗余方式，如果冗余設備損壞或者通訊出現故障，軟件會根據設備故障標識或者網絡狀態自動進行切換。力控組態軟件支持與控制站的多鏈路網絡通訊，當其中一條網絡中斷時，力控組態軟件會進行自動切換，從而確保網絡通訊的暢通、穩定。力控組態的通訊驅動接口提供串口對象，用戶無不需掌握高級編程就可以自有編譯想要的設備驅動程序，I/O驅動程序為開放式體積解耦股，內部所有接口對代碼源完全公開，用戶可以自行開發新的驅動程序，可以提供SDK開發包。

此外，PLC及力控組態軟件還可以對油氣集輸系統的啟動順序進行邏輯控制，極大的降低人工操作的復雜性和失誤率；網絡層可以為用戶提供不同權限的功能拓展。油庫泵房的自動化控制系統采用局域網連接，網絡計算機中心配備以太網服務器，主頻100MHz，采用TCP/IP協議，通過soft/XML的方式向控制中心數據庫定時的發送油氣集輸機組的實時信息。在網絡層中還設置有用于監控組態軟件的中心監測站，通過開放是數據庫ODBC的方式連接，ODBC 緩解了獨立軟件供應商和企業開發人員了解多個應用程序編程接口的需要。ODBC現在提供了一個通用的數據訪問接口。應用程序開發人員可以使用 ODBC，允許應用程序同時訪問、 查看和修改數據從多個不同的數據庫。用于訪問關系和非關系數據庫管理系統的異構環境中的數據。

(2)系統監控軟件 基于西門子PLC S7-300及力控組態的油氣集輸系統的監控軟件主要是通過LNS DDE SERVER與人機交互界面(Human Machine Interaction，HMI)進行動態的數據連接。人機交互界面是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統的重要組成部分。是系統和用戶之間進行交互以及信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。人機交互界面具有良好的可視性和操作性，其功能包括油氣集輸設備的控制方式選擇、泵房參數調節以及工作狀態的安全報警等。軟件設計過程中可以與關系型數據庫或者是第三方應用程序進行數據信息的交換，并且支持DDE、ODBC以及OPC，借助B/S的方式與油庫泵房局域網中心數據庫進行數據信息的實時交換。基于西門子PLC S7-300及力控組態軟件的油氣集輸系統結構圖如圖1。

(3)實時數據庫在油氣集輸系統中的應用 PLC及力控組態軟件通過以太網可以輕松實現DCS數據的采集。本地實時數據庫需要通過與西門子PLC S7-300相匹配的通訊接口實現數據信息的采集。針對油氣集輸系統信息采集點眾多的特點，可以選擇自動控制系統。西門子PLC S7-300包含有六個控制室、四個現場控制室以及一個操作員工作站，能夠很好的實現油氣集輸系統全崗位的監控。整個油氣集輸控制系統使用兩個冗余的控制器，其中流量計崗位和計量崗位各配備一套。各崗位控制器的I/O信號模塊安裝在本地控制柜當中，他們和控制器之間通過現場總線系統進行通信連接。此外，由于西門子PLC S7-300系統具有直接發布功能，現場操作人員通過力控組態軟件配置I/O驅動中softnets7直接從以太網上讀取I/ O數據信息，力控組態軟件相當于一個操作站，針對其他轉換可以使用pSpace的腳本加以實現，而且可以很好地采集西門子PLC S7-300系統的所有數據信息，并且實時地向控制中心的服務器進行數據傳輸。西門子PLC S7-300及力控組態軟件在油氣集輸系統上的應用，集成了大量的生產實時數據，并進行統一的存儲和管理，這樣一來就可以輕松實現全網數據信息的共享。在生產調度中通過遠程監測，可以全面了解各個崗位的生產情況，并且對各種突發事件進行及時處理。PLC及力控組態將長時間的開發和應用，目前在石油化工、辦公自動化等行業得到了廣泛應用，尤其適合專業汗液自動化軟件系統的快速構建。伴隨著互聯網的快速發展，力控組態軟件借助移動網絡在石油、熱網、能源等行業的地位越來越重要。

圖1 基于西門子PLC S7-300及力控組態的油氣集輸系統的軟件框圖

3 結語

綜上所述，隨著信息技術的大力發展，可編程邏輯控制器的應用越來越廣泛，它在電力、化工、鐵路、石油等領域的應用起到了重要的作用。計量工作是油田生產管理工作中不可或缺的一部分，它主要是針對油田產量和流量進行測定。新形勢下，以西門子PLC S7-300及力控組態為基礎的油氣集輸系統有很大的發展，該系統的不僅提高了油氣集輸系統自動化水平，還實現了泵房設備的實時監測、信息采集等功能，確保了油氣集輸管理質量。

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