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胜利油田注水站自动化监控系统

更新时间:2016-03-18 13:56:20 点击数:1428

胜利油田注水站无人值守自动化监控系统

一、项目实施背景

本注水站投产于1997年,目前有柱塞式注水泵5台,储水罐2座,设计日注水量450M3,工作压力31MPa,柱塞式注水泵4台,注水量9方/时,功率110KW ; 100方储水罐2座。后又增加1台15方柱塞式注水泵,功率185KW,目前各项生产参数均为人工值班巡检,随着对注水系统精细化管理的要求不断加大,实现全站的自动化数据监控显得越来越迫切,该站地处偏远,同时需要实现站内生产数据的远程网络监控,鉴于此,对纯九注水站实行自动化系统建设。

二、项目实施目标

1、 实现注水泵站数据远程传输,实现站区生产无人值守;

(1) 数据传输采用无线网桥进行远程数据连接;

(2) 在无线网桥的基础上进行远程视频监控,从而实现无人值守;

2、 提供统一的实时现场工况远程监控平台,实现局域网网上浏览,采用C/S结构实现;

(1) 提供现场实时数据采集与传输,并在本地PC进行数据监控,数据采集主要有:

a) 压力

b) 温度

c) 液位

d) 流量

e) 阀门开度

f) 能耗

j) 运行状态与故障检测

(2) 提供现场本地PLC闭环控制,并在本地PC进行控制监控;

(3) 提供现场控制手自切换,在本地控制柜进行开关切换

(4) 提供现场本地PLC闭环控制参数可设,可通过本地PC进行设置

(5) 提供现场数据异常自动报警机制,并在本地PC进行声光报警,主要有:

a) 注水泵进口压力低压报警;


b) 注水泵曲轴箱温度报警;

c) 储水罐液位报警

(6) 提供异常情况下的自动控制策略,主要有:

a) 注水泵井口压力极限低压报警连锁停泵控制;

b) 注水泵曲轴箱温度高温报警连锁停泵控制;

c) 储水罐极限低液位连锁停泵控制;

三、系统方案

1、系统构架

(1)传感器层

传感器层由分布在现场的各类采集模块组成,负责各项数据的采集任务。核心由PLC组成,负责各项数据的采集、报警以及自控,同时将数据通过总线向上位机进行传递,由上位机进行数据显示以及各项信息提示。

(2)通讯层

通讯层在底层传感器与PLC之间,PLC与上位机之间由以太网组成;在上位机与数据库服务器之间由Ethernet以太网组成;服务器与上层管理机构之间由无线网桥组成的以太网组成。底层传感器之间由485总线组成。

(3)业务层

本层主要由数据采集、数据库服务器以及PLC构成,主要完成系统各项功能的实现以及逻辑控制,是系统的核心部分。服务器负责完成PLC数据采集、报警提示、PLC控制设置、数据存储备份、信息发布。PLC主要完成各种底层传感器数据采集,各种异常情况下的控制处理,与各种执行机构形成闭环控制。

   (4) 执行机构

执行机构由现场各个泵的配电柜、位于配电室内的变频器以及阀门执行机构共同构成,主要完成注水泵、喂水泵的启停控制,阀门开度的控制,是具体业务的执行体现者。

(5)用户层

客户端层,本层主要给用户提供友好界面接口,使用户可以在本地与远程浏览现场数据,控制现场设备。

2、 系统功能实现

(1)软件功能说明

a) 数据实时显示,形象的动画显示功能

PLC提供的现场参数,上位机实时显示、更新。压力、轴温、液位状态动画显示如下图:

b) 实时曲线以及历史数据存储、显示、查询;24小时历史数据曲线、报表功能输出打印等

需要进行存储的数据,上位机可根据要求,实时进行曲线显示以及存储,并显示历史曲线。




注水泵实时曲线图

c) 其他历史数据显示、查询、报表等

用户登录历史数据、操作记录历史数据

可以进行用户登录的历史数据记录及查询,操作记录的历史记录及查询打印等。如下图所示:



历史数据统计图

d) 权限设置

可根据要求设置权限级别,一般应包括浏览级别、控制级别两级。

e) 远程控制功能

根据需要,上位机可进行某些闸阀的开关控制,水泵的启停以及某些参数的远程控制等。

f) 提供派生数据的计算、存储、报表等

单耗、标耗、泵干效率等数据的计算、存储、报表等。

g) 静态数据管理

包括基础数据、设备数据的管理,增加修改查询删除等

h) 报警功能

实时报警,并在报警解除后报警记录可进行查询并输出报表。

i) 其他功能

根据用户的实际需求,做必要的改动。

(2)PLC控制功能及流程

本控制系统中,程序的任务主要是针对注水系统的监控及其它设备的联锁。控制系统中的PLC根据工艺运行要求,以完成以下控制功能:

a、在线仪表发出的4-20mA的信号,传输到PLC中,PLC的A/D转换功能,将现场模拟量信号转换成数字量信号。

b、PLC将获得的数据传输并在上位机画面中显示。

c、注水泵的控制:

PLC根据上位机中参数设定,当注水泵进口压力、注水泵曲轴箱温度、储水罐液位低于/高于设定值时,PLC输出控制信号,发出声光报警。当在必要的时候,自动停止注水泵、喂水泵。

d、变频器的控制:

   变频器实现就地/远程控制两种方式。实现注水泵平滑启动、停止,有效减小对电网的冲击。变频器运行频率可以从上位机或者就地面板设定,或者根据注水泵出口压力,实现变频器频率的自动设定。

e、喂水泵的控制:

   实现喂水泵和注水泵的联动。注水泵启动之前,启动喂水泵;注水泵停止之后,停止喂水泵。

f、注水泵进口压力控制:

   通过控制出水阀门的开度,实现注水泵进口压力PID控制。当压力低于设定值时,增大阀门开度;当压力高于设定值时,减小阀门开度。

经过我公司对胜利油田注水站的自动化改造,实现了站内生产数据的远程网络监控。得到了油田各级领导的好评。