油田放射性源存儲管理遠程控制系統

周寰

(沈陽海陸采油設備制造有限公司，遼寧 沈陽 100122)

1 項目簡介

放射性源是油田檢測油井必備的檢測工具，然而放射性源的電離輻射對人體的危害極大，放射性源庫原始的管理方法（人工進庫提取和發放）已不能適應現代石油工業發展的需要，因此提高源庫的自動化管理水平、保證中子源提取的準確率、減少（甚至完全解除）源輻射對人體危害成為油田管理干部與源庫工作人員的共同愿望和要求。基于以上原因并根據油田放射性源存放倉庫的特殊環境，設計開發了油田放射性源庫自動管理設備。

2 系統介紹

2.1 工藝簡介

由于放射性源輻射對人體的危害極大，為最大限度地減少源輻射對人體的危害，操作值班室與源庫直線距離要求200米，要通過閉路監控畫面遠程操作放射性源存取的全過程，同時對源庫進行現代化管理。

2.2.1 值班操作間與源庫兩地距離200米

2.2.2 采用兩臺雙軌行吊 (其中一臺為備用)，機械手安裝于行吊小車上，為減少行車行走中的不平行度加裝平行調整裝置，驅動電機為交流變頻電機以確保運行平穩。其特點是要求定位準確可靠、定位誤差小于2.5mm，機械手抓取重量500千克，行走區間30×13.5米，行走最大速度:380mm/s。

PROFIBUS-DP總線布置示意圖

2.2.3 機械手抓取部位具有力矩及行程檢測功能，以進一步提高工作可靠性。

2.2.4 閉路監控圖象根據控制要求可進行定位監視、自動跟蹤目標監視、自動搜尋指定目標監視等運行方式。

2.2.5 對源罐內放射性源進行劑量測量，并根據計算機內存儲的檔案記錄自動判別檢查。

2.2.6 源坑數量 600mm 63個，1100mm 18個。

2.2.7 閉路監控范圍:全方位。

3 控制系統構成

3.1 系統主要配置，從工控機、PLC到變頻器、以及低壓電器件均采用了西門子公司的自動化和驅動產品。

2013年公司更是迎來了飛躍性的發展，公司的專家團隊經過不斷摸索、考察、研究，掌握了一系列湖泊、濕地、河流的綜合生態整治方案和技術措施。公司以生態治理的新思路、新技術拓展新市場，全面向水生態修復領域進軍。

3.2 控制系統采用西門子S7-300，S7-200系列PLC，主機與各遠程子局及驅動裝置連接方式均為分布式機PROFIBUS-DP總線結構。連接方式見總線布置示意圖。

3.3 S7-315-2DP做系統主站，子站有ET200M,S7200,MM440組成共7個子站。

3.4 計算機采用西門子PCIL40工控機帶5611通訊卡，操作界面（HMI）為西門子WINCC v6.2系統計算機作為全線生產過程的視窗控制中心，采用全中文操作界面，對自動控制設備進行有效監測和控制。它提供了監視、控制及數據存儲、打印等必要的全部功能，以滿足源庫自動管理化的使用要求。

3.5 行車及機械手運行部分采用交流變頻調速電機，其驅動設備選用西門子公司MM440系列變頻器。

3.6 S7-200PLC主要控制機械手定位，抓取及負責機械手部分監控攝像處理。

3.7 IC卡作為提取放射性源的憑證以加強倉庫管理秩序及安全。

4 系統主要完成功能

4.1 中子源罐的存取全部自動控制

4.2 值班室與源庫兩地均可操作

4.3 監視器可模擬顯示源庫中源罐的存放及運行狀態

4.4 中子源罐的存儲狀態記錄及信息查詢并打印

4.5 中子源劑量檢測

4.6 閉路圖象全方位自動監控

4.7 手動/自動切換控制

5 應用體會

普通的編程適配器只能插在CPU的接口上編程調試，對于較分散的現場設備的調試感覺非常不便，本設備中控制機械手的子站S7-200距地面高度即為7.5米要帶著編程器上去是非常困難的，在此系統中使用了CP5611卡（工控機用）及5511卡（筆記本電腦用）可以在帶DP接口任何一個站點對任意一個CPU進行調試編程，使調試的勞動量大大減少且非常方便。

本項目的控制系統采用SIEMENS公司S7-300，S7-200PLC，MM440變頻器等系列產品和PROFIBUS-DP總線結構，在此系統中充分體現SIEMENS Profibus-DP網絡的穩定高速，WinCC監控軟件作為現場操作站也非常方便。尤其以前使用的變頻器控制方式是采用端子控制，變頻器信息的傳送，如啟動、停機、頻率設定等都依靠數字或模擬量的輸入/輸出模板進行，本次設計中所有的變頻器都采用了DP總線方式，所有的信息均由網線來進行數據傳送，給程序設計及監控參數選擇帶來了較大的自由度，給監控系統或上位機提供更加靈活的監控信息如變頻器運行頻率、運行電流、變頻器的溫度等運行信息。

結語

本控制系統的運行解決了放射源對操作人員身體的輻射危害并減輕了操作人員的勞動強度，提高了源庫管理的安全性，系統于2002年底投入生產運行，三年多來系統設備工作正常達到了工藝要求和設計指標，此控制系統第二臺設備于2004年在遼河測井公司源庫投入使用，2008、2009年又陸續在天津大港油田、新疆塔里木油田投入使用，取得了非常滿意的效果。

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