[电子 ] 采油机自动加药系统毕业设计.doc
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1、中文摘要 辽河油田曙光采油厂第五联合站是整个采油过程中的一个终点站,是采油过程中的关键环节之一。刚开采的原油中均含有大量的水分,油田在原油外输前,原油先送到联合站处理,处理后在统一外输。原油进站时对其进行加药处理,使油水能够分离,是联合站原油处理的工艺之一。以前的加药控制均是由手动控制。但是由于下属井站较多,输油量难以控制以及其它等因素的影响。手动控制不仅使油水分离不彻底,而且浪费了大量的药物及人力,造成经济上的损失。 辽河油田曙光采油厂第五联合站管输自动加药控制系统针对以上问题建立数学模型,通过相应的传感器把这些信号采集到PLC,在PLC内进行数据的规范化处理,根据流量、压力等计算出加药量,
2、把计算好的加药量转化为电信号通过输出模板控制变频器,变频器改变频率调节加药电机的转数,这样就调节了加药量。同时将这些参数采集到计算机保存在数据库中,以报表、趋势图等多种方式显示出来。操作者可以查看实时的或历史的数据,对重要参数(如压力)提供报警功能,并可实现停机功能。 曙五联自动加药控制系统是一种新型的高科技的产品,它的研究和应用是无数人耗用自己的心血和智慧运用新知识和新技术开发的结果。该系统的开发和使用,不仅节省了大量的资源和人力,而且还为开发新技术做出了很大的贡献。该系统使得辽河油田的各井站采油时间和原油质量得到了很大提高,也使得油田的经济发展得到了很大飞跃。它的开发,大大提高了加药工序的
3、管理水平,保证生产的顺利进行和产品质量的提高,为管理向更高水平迈进打下坚实的基础。关键词:自动加药,PLCAbstractDaybreak unite subordinate wells stand crude oil that gather gather at five, After the special technology is dealt with, send the crude oil out in unison . With a large amount of moistures in the crude oil that exploit just, so not in crud
4、e oil go on and add medicine control to their when entering the station, Make the profit can be separated , make the quality of the crude oil improve. Former adding the medicine is controlled but controlled manually. But because subordinate wells stand and relatively more, fail oil quantity difficul
5、t the influences of factor of controlling and not other etcs. Control and make oil moisture from completely, but also waste a large amount of medicine and manpower while being manual, Cause the loss economically. Daybreak unite and in charge of and fail automatic to add medicine set up mathematics m
6、odel to the above issue by control system at five, It gathers PLC of getting these signal through corresponding sensor carry on the standardizations of datum deal with in PLC, At flow, pressure,etc. calculate and publish and add medicine quantity, add medicine turn into symbol through exporting tele
7、communications mould pulls and controls the converter by quantity calculate, Converter change frequency adjust with electrical machinery of medicine revolutions, regulate and add medicine quantity so. Gather and get computer keep among data base, at report form, many kinds of ways show out picture,e
8、tc. trend these parameter at the same time. The operator look over the data of the real-time one or history, offers and reports to the police the function to the important parameter( if the pressure), And can realize and shut down the function . Daybreak unite and add automatic control systems one a
9、 kind of new-type the products of Hi-Teches medicine at five, The research and use it is countless peoples that consume and intelligence use the result of new knowledge and new technological development ones own energieses of it. Development and use of this system, have not merely saved a large amou
10、nt of resource and manpower , And has also made very great contribution in order to develop new technologies. This system made every well in Liaohe Oil Field stood and recovered the oil time and crude oil quality have been improved greatly, Make the economic development of the oil field get very gre
11、at leap too. Its development, has improved the management level with medicine process greatly , the harmony guaranteeing to produce and improvement of product quality, Strides forward and lays a solid foundation to higher level for management. The developments of it drive whole Liaohe Oil Fields rec
12、over the oil the the leaps of qualities of cause, Have made certain contribution in development of the more whole national economy .The keyword: Add the medicine automatically,PLC第一章 概 述辽河油田曙光采油厂第五联合站是整个采油过程中的一个终点站,是采油过程中的关键环节之一。它下属的各个井站将采集的原油汇集到联合站内,经过特殊工艺处理后,再统一把原油输送出去。刚开采的原油中均含有大量的水分,因此在原油进站时对其进行
13、加药处理,使油水能够分离,使原油的质量提高。以前的加药控制均是由手动控制。但是由于下属井站较多,输油量难以控制以及其它等因素的影响。手动控制不仅使油水分离不彻底,而且浪费了大量的药物及人力,造成经济上的损失。而本次论文所采用的加药自动控制系统就是为了解决以上问题而开始研究并投入使用的。研制曙五联加药自动控制系统的目的,不仅是为了解决油水分离不彻底的问题,而且还为油田节省了大量的资金。在本系统中,具体分为上位机和下位机两部分。下位机部分采用西门子公司生产的S7-200系列可编程控制器,由CPU224、226作为主机,EM235作为模拟量扩展模块组成控制系统,来采集压力、频率、流量等参数并进行数据
14、规格化及报警,并用采集来得频率来控制加药电机的转数以控制加药量。上位机为计算机,运行windows2000或windows NT系统,编程语言为Borland C+Builder5+Oracle,用来作出实时监控,并有数据显示、查询以及修改功能。上位机和下位机之间通过自由端口模式进行串口通讯。在当今这样一个生产已经趋向自动控制的社会,曙五联加药自动控制系统的开发和使用,不仅节省了大量的资源和人力,提高并保证了外输原油的质量,而且还为开发新技术做出了很大的贡献。该系统的开发和使用,会为油田带来非常可观的经济效益。第二章 可编程控制器概述2.1可编程控制器的概况可编程控制器(PROGRAMABLE
15、 CONTROLLER)简称PC,它是以微处理器为基础的新型工业控制装置。它是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计的。它采用了可编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺利控制定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入输出对生产过程进行控制。可编程控制器及其有关外围设备,都按易于与工业系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器问世以来,经过几十年的发展,目前在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织等各个行业。按应用类型来分,PLC的应用大致分如下几个领域:1. 用于逻辑控制。逻辑控制是PLC最
16、基本的应用,它可以取代传统继电器控制装置,如机床电气控制、各种电机控制等;还可用来取代顺序控制和程序控制,如电梯控制、矿山机械提升设备控制和皮带运输机控制等。它即可用于单机控制,又可用于多机群控制以及生产自动线控制。2. 用于闭环过程控制。PLC具有D/A、A/D转换、算术运算及PID运算等功能,可以实现对模拟量的处理,可以实现闭环的位置控制、速度控制和过程控制。如锅炉、冷冻、水处理器、酿酒等的过程控制,比例阀阀芯的位置控制,矿山提升机中主电机的速度控制等。3. 用于数字控制。PLC能和机械加工中的数字控制(NC)及计算机数字控制(CNC)组成一体,实现数值控制。随着PLC技术的迅速发展,今后
17、计算机数控系统将变成以PLC为主的控制系统。4. 用于机器人控制。随着工厂自动化网络的形成,使用机器人的领域将越来越广。对于机器人,许多使用单位也选用PLC来控制,自动地来处理它的各种机械动作。5. 用于组成多级控制系统。近年来,随着自动化控制技术的发展,不但能实现生产过程自动化,还可使生产过程长期在最佳状态下运行,这就需要把生产过程自动化和信息管理自动化结合起来。高功能的PLC具有较强的通讯联网功能,PLC之间、PLC与上位机之间可以通讯,从而形成多级控制系统。 可编程控制与传统的继电器控制有着不同之处,主要表现如下:1. 组成器件不同。继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成,而可编程控制
18、器编程语言中的梯形图则是由许多所谓“软继电器”组成,这些“软继电器”实质上是存储器中的每一位触发器,可以置“0”或“1”。硬件继电器易磨损,而“软继电器”则无磨损现象。2. 触点数量不同。硬继电器的触点数量有限,而梯形图中每只“软继电器”供编程使用的触点数有无限对。3. 实施控制的方法不同。在继电器控制中,要实现某种控制是通过各种继电器之间的硬接线解决的。而可编程控制是通过软件编程来解决的,所以灵活多变。4. 工作方式不同。在继电器控制线路中,当电源接通时,线路中各继电器都处于受约束状态,这种工作方式称并行工作方式,而在梯形图的控制线路中,图中各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中,受同一条
19、件制约的各个:继电器“的动作次序决定于程序扫描次序。这种工作方式有时称为串行工作方式。2.2可编程控制器的结构和工作原理 可编程控制器采用典型的计算机结构,由中央处理单元,存储器,输入输出接口电路,总线单元和电源单元组成。图1-1为PLC组成结构简图。电源中央处理单元存储器输入模块输出模块用户输出设备编程器用户输入设备外部设备 图1.1 PLC组成基本控制系统简图(一) 中央处理单元(CPU)CPU是可编程控制器的核心部件。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线,数据总线和控制总线与存储单元,输入输出接口电路连接。CPU主要完成
20、以下功能:1. 从存储器中读取指令CPU从地址总线上给出存储地址,从控制总线上给出读命令,从数据总线上得到读出的指令,并放到CPU内的指令寄存器中去。2. 执行指令对存入在指令寄存器中的指令操作码进行译码,执行指令规定的操作。3. 取下一条指令CPU在执行完一条指令后,能根据条件产生下一条指令的地址,取出和执行下一条指令。在CPU的控制下,程序的指令可以顺利执行,也可以进行分支或转移。4. 处理中断CPU除了能按顺序执行程序外,还能接收输入输出接口发来的中断请示,并进行处理,中断处理完后,在返回原址,继续顺序执行。CPU再加上存储器和一些接口就组成了微处理机。(二) 存储器存储器是具有记忆功能
21、的半导体电路,用来存放系统程序,用户程序,逻辑变量和其他一些信息。存储器一般由存储体,地址译码电路,读写控制电路和数据寄存器组成。(三) 输入输出接口电路可编程控制器的输入输出接口电路是联系外部现场和CPU的桥梁。输入接口电路接收从按钮开关、选择开关、行程开关等来的开关量输入信号和由电位器热电偶、测速发电机等连续变化的模拟量输入信号,然后送入PLC。输入接口电路一般由光电耦合电路和微电脑的输入接口电路组成。PLC通过输出接口电路控制现场的执行部件。如接触器、继电器、电磁阀及指示灯等数字显示装置,报警装置等。(四) 电源单元 PLC的电源单元包括系统的电源和备用电源。电源单元的作用就是把外部电源
22、换成内部工作电源。可编程控制器是以微处理机为核心的数字式电子自动控制,也具有相应的操作系统 ,也是由硬件和软件两大部分组成。PLC的软件部分分为系统软件和应用软件类。系统软件一般用来管理,协调PLC各部分工作,翻译用户程序,进而故障诊断等等。应用软件是为了解决某个具体任务而编写的用户程序,它是针对具体任务而编制的。同一台PLC配上不同的应用软件,可以完成各种不同的控制任务。顺次扫描各输入点的状态,按用户程序解释控制逻辑,然后顺序向各输出点发出相应的控制信号。PLC的基本工作方式是在系统软件的控制下,采用周期式工作方式,也即扫描工作方式,PLC在每次扫描期间,除了读入各输入点的状态,用户逻辑输出
23、控制信号外,还进行故障自诊断和处理与编程器,计算机等的通讯请求。整个扫描周期如图1-2所示: 1. 自诊断在自动控制系统中,大多数生产过程可分为一系列不断重复的顺序执行的操作。如果发生故障必然会影响整个系统的正常运行。为了防患于未然及有故障时尽快修复,PLC在每次扫描用户程序以前,都必须先执行故障自诊断程序。一般包括输入输出部分、存储器、CPU等部分的故障诊断,有的还包括对通讯区域,外部设备检查等。PLC在执行自诊断程序时,一旦发现有异常,即启动关机程序并保留现行工作状态,把所有输出置成“OFF”状态后停机,并发出报警信号和显示出错信息;如果自诊断正常,则继续往下扫描。2. 与编程器,计算机通
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