基于PLC自動加藥控制裝置設計

謝觀?！∴囆l平　周文強

【摘? 要】在很多油田，油井加藥一直是油田生產的重要環節之一;自動加藥控制裝置可使油井加藥實現智能化、精細化，節省大量人力物力成本。電控柜是自動加藥控制裝置實現自動化的關鍵。可編程邏輯控制器（PLC）以微處理器為核心，具有可靠性高、控制功能強，使用靈活方便等有點。本文設計采用臺達TP04P-22XA1R寬屏文本顯示器電控柜的控制核心，并且利用其推薦的WPLSoft2.46編程軟件進行梯形圖程序設計和TTPEditor1.88編程軟件進行顯示文本設計。與傳統自動加藥控制裝置電控柜相比，電路結構簡單、成本低、自動化程度高，易于維護等。

【關鍵詞】自動加藥;電控柜;可編程邏輯控制器

1 引言

PLC可具有結構簡單、編程方便、高可靠性、環境適應性強、通訊聯網方便等優點，已廣泛用于工業過程和位置的自動控制中[2]。本文基于PLC的自動加藥電控柜屬于自動加藥裝置的核心控制部件，就是在油井自動加藥控制場合使用PLC實現加藥時間、加藥量的精確控制，同時油田作業人員通過通訊聯網方式可掌握油井加藥狀態、及時調整加藥工藝。最終實現降本增效，提升油田數字化生產水平。

2 自動加藥控制裝置簡介

油井自動加藥控制裝置包括PLC、藥桶、加藥泵、液位傳感器和控制回路元件等主要部件組成，如圖2.1所示。藥桶用于存儲藥劑，加藥泵用于向油井注入藥劑，液位傳感器可監測藥桶藥劑液位高度，用于計算油井加藥實時劑量。PLC是自動加藥裝置的核心部分，用于實時控制加藥泵工作狀態、讀取液面傳感器信息等實現油井自動加藥。

臺達推出TP04P-22XA1R寬屏文本顯示器，該產品為內含文本顯示功能的PLC主機，提供豐富的指令集，并具有8k steps的程序內存，支持8/8點輸入輸出。其明確的功能鍵分配使操控更加簡易，擁有RS485通訊接口，支持多種通訊協議。

3 自動加藥控制裝置PLC程序設計

本文PLC（TP04P-22XA1R）需要WPLSoft2.46進行梯形圖程序設計和TPEditor1.88進行寬屏文本顯示器編輯設計。

3.1 功能指標

1.實時顯示藥桶液位值;

2.可手動控制加藥泵啟停;

3.可有查看和設置8個自動加藥時間段功能;

4. 能夠按照設置的加藥時段自動控制加藥泵工作;

5. 通過RS485總線傳送液位信息;

6. 具有加藥數據保存功能。

3.2 程序設計

根據功能指標要求，首先規劃TP04P-22XA1R的通訊協議、寄存器地址、程序工作流程，然后進行程序設計實現。

3.2.1通訊協議規劃

TP04P-22XA1R寬屏文本顯示器支持標準Modbus? RTU協議，通訊協議規定如下：

連接方式：有線式RS485;

工作模式：異步串行，半雙工;

通訊地址：PLC地址1;

通訊參數：通訊波特率19200，8位數據位，無校驗，1位停止位;

主從方式：PLC作為從站，服務軟件作為主站;

數據格式：十六進制;

功能碼：讀寄存器03碼、寫單個寄存器06碼、寫多個寄存器16碼。

3.2.2 寄存器地址規劃

TP04P-22XA1R可以大量提供用戶自由使用數據寄存器：掉電不保持數據寄存器D0—D407、D600—D999，供電斷電后數據丟失，常用于數據運算中轉、緩存;掉電保持數據寄存器D408—D599、D2000--D3919，供電斷電后數據依然存在，常用于重要數據保存。因此，自動加藥時段、液位信息等數據需要使用TP04P-22XA1R的掉電保持寄存器。自動加藥時段包含啟動時刻和停止時刻，液位信息包含當前液面信息和可存儲不少于15天的歷史液面信息工作表。同時，油田作業人員服務軟件利用MODBUS RTU協議讀取寄存器數據，可直接獲取加藥控制柜的加藥時間、加藥量。

3.2.3 程序工作流程

TP04P-22XA1R和其他PLC一樣按順序邏輯、逐行掃描執行程序，但由于其內部有獨立的通訊模塊獨立完成RS485數據通訊，因此，在PLC梯形圖程序中只需要配置通訊協議，梯形圖程序工作流程規劃，如圖3.1。

3.2.4 程序設計

TP04P-22XA1R程序設計包括提醒圖設計和文本顯示設計兩部，梯形圖程序用于邏輯控制主要包括：液位采集模塊（利用PLC模擬采集通道0），加藥控制模塊，自動加藥時段判斷模塊等，如圖3.2—3.6所示

寄存器D41、D45、D49、D53分別保存著時段1、2、3、4加藥啟動時刻計算值，寄存器D43、D47、D51、D55分別保存著時段1、2、3、4加藥停止時刻計算值，只有啟動停止時刻值大于啟動時刻值時，該時段才判定有效。

文本顯示器程序用于現場人機交互包括：液位實時顯示界面，控制界面，自動加藥時段界面。梯形圖程序和文本顯示程序是通過TP04P-22XA1R內部的繼電器和寄存器相互作用和聯系的。液面信息界面包含：內部實時時鐘，實時液位寄存器D18分別用數字方式展示、條狀圖方式展示。手動控制界面包含4個繼電器M509、M510、M0、M1，M509和M510分別由數字鍵1和2控制，當M0或M1為1時，各自指示燈點亮，不按鍵需要控制。自動加藥時段界面共有2個，只展示了時段1和時段2的設置顯示界面，如圖3.5所示。

3.2.5 功能實現

串口調試軟件“SSCOM32”配置：波特率19200、停止位1位、無奇偶校驗，將串口線連接PLC的RS485接口，按標準MODBUS RTU協議，可實現PLC數據可靠通訊。智能交互界面如圖3.6所示。

4 總結

本文使用PLC選型及程序設計已在油田應用了約500口油井，利用PLC內部繼電器、寄存器、模擬采集通道和定時器等豐富資源進行自動加藥裝置電控柜設計，系統結構簡單，操作方便，初步實現了自動加藥裝置的自動化控制;重點闡述了PLC程序設計部分，程序邏輯性和可靠性均通過試驗驗證，程序中所用到的數據均可以根據實際情況進行設置和修改。

參考文獻：

[1]社徐林才等：《自動加藥裝置應用效果評價》[J].中國化工貿易

[2]《DVP-ES2/EX2/SS2/SA2/SX2/SE&TP操作手冊（程序篇）》[Z].中達電通股份有限公司