電動(dòng)機(jī)與泵的運(yùn)行計(jì)時(shí)系統(tǒng)在海上平臺(tái)應(yīng)用探索

姜春起，吳 斌，高連燁

(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300457)

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電動(dòng)機(jī)與泵的運(yùn)行計(jì)時(shí)系統(tǒng)在海上平臺(tái)應(yīng)用探索

姜春起，吳 斌，高連燁

(中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300457)

采用PLC為核心對(duì)電動(dòng)機(jī)與泵進(jìn)行運(yùn)行計(jì)時(shí)，PLC系統(tǒng)計(jì)時(shí)采用串行接口技術(shù)RS-485與光電貓，把計(jì)時(shí)信息通過(guò)以太網(wǎng)以光信號(hào)傳到遠(yuǎn)方控制終端，并通過(guò)光電貓把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，接入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面完成對(duì)計(jì)時(shí)的顯示與復(fù)位控制，系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單，投資較少，可靠性強(qiáng)，便于操作。

PLC；組態(tài)王；人機(jī)界面；通信

目前任何一個(gè)海上平臺(tái)的采油系統(tǒng)都有幾套相應(yīng)的泵系統(tǒng)在支持，這些泵在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下工作，滿足船上生產(chǎn)、工藝、藥劑與船系的需求。然而電動(dòng)機(jī)與泵必須定期對(duì)轉(zhuǎn)子、軸承加潤(rùn)滑油減少磨損，檢查與更換密封，清理泵內(nèi)的臟污，檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)，檢查泵與電機(jī)的對(duì)中情況，還需要關(guān)注罐加藥劑，防止加藥過(guò)量，藥劑溢出會(huì)造成浪費(fèi)和污染。為此必須裝計(jì)時(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)檢查與加注潤(rùn)滑油，更換密封自動(dòng)化，減少員工勞動(dòng)力，使電動(dòng)機(jī)與泵系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠[1]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1)邏輯器件技術(shù)方案。采用PLC系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)與泵進(jìn)行計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)，PLC的存儲(chǔ)器自身可以編程能力，PLC內(nèi)部可以存儲(chǔ)程序[2]，平臺(tái)上使用邏輯器件是PLC，兼容性比較強(qiáng)。

2)通信技術(shù)方案。根據(jù)上述方案，利用的是PLC邏輯器件，按設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，從數(shù)據(jù)的傳輸速度、信號(hào)的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性等幾方面考慮光纖通信最好。

光纖通信不僅傳輸數(shù)據(jù)的頻帶很寬，并且通信容量極大；因?yàn)楣饫w內(nèi)部為全反射，能量衰減很小，在光纖線路的中間沒(méi)有中繼設(shè)備，因此傳輸距離非常遠(yuǎn)[3]；光纖數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇诟蓴_小，并且傳輸信號(hào)的質(zhì)量非常高；光纖通信不僅僅抗電場(chǎng)與磁場(chǎng)干擾，由于材料是二氧化硅，物質(zhì)比較穩(wěn)定，幾乎很難與其他介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，所以特別耐化學(xué)腐蝕。

3)人機(jī)界面。計(jì)算機(jī)(內(nèi)含組態(tài)王)能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，并且可以對(duì)PLC的程序進(jìn)行改變，并且可以對(duì)PLC的程序進(jìn)行改變，開(kāi)發(fā)時(shí)間短，易于擴(kuò)展性。組態(tài)王軟件能充分利用計(jì)算機(jī)的圖像編輯的功能，用戶可以很方便地制作監(jiān)控畫(huà)面，并且可以用動(dòng)畫(huà)方式顯示控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，它也具備實(shí)時(shí)報(bào)警窗口與實(shí)時(shí)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)曲線等，在得到數(shù)據(jù)后，可便利地生成用戶所需要的各類(lèi)報(bào)表[4-5]。

4)系統(tǒng)組成單元。采用PLC為核心對(duì)水泵進(jìn)行運(yùn)行計(jì)時(shí)，PLC系統(tǒng)計(jì)時(shí)采用串行接口技術(shù)RS-485與光電貓，把計(jì)時(shí)信息通過(guò)以太網(wǎng)以光信號(hào)傳到遠(yuǎn)方控制終端，并通過(guò)光電貓把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，接入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面完成對(duì)計(jì)時(shí)的顯示與復(fù)位控制[6]。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)組成

2 硬件系統(tǒng)配置

1)PLC的I/O資源配置。PLC的I/O配置表見(jiàn)表1，電動(dòng)機(jī)與泵攜帶一個(gè)接受與發(fā)射器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)與泵開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)射器發(fā)出信號(hào)給PLC，與PLC相連的開(kāi)關(guān)接到信號(hào)后閉合，每一個(gè)電動(dòng)機(jī)與泵的開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)I/O接口，當(dāng)電動(dòng)機(jī)與泵的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，I0.1～I(xiàn)0.6接口發(fā)出連續(xù)的脈沖信號(hào)，時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)與泵的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)與泵停止運(yùn)行時(shí)，發(fā)射器發(fā)出信號(hào)，I0.1～I(xiàn)0.6接口停止發(fā)出脈沖，時(shí)鐘停止計(jì)時(shí)，所以正確的I/O資源配置非常重要。

表1 PLC的I/O輸入配置表

2)PLC接線。按照表1的PLC資源分布，PLC的接線圖如圖2所示。按照西門(mén)子S7-200系列PLC產(chǎn)品的要求，運(yùn)用VISO畫(huà)圖工具繪制PLC的I/O資源配置圖，然后通過(guò)資源配置圖進(jìn)行PLC接線。

圖2 PLC接線

3)控制系統(tǒng)電路。控制系統(tǒng)電路見(jiàn)圖3與圖4，圖3顯示的電氣控制電路，當(dāng)接通電源的時(shí)候繼電器C1～C6通電時(shí)，循環(huán)水泵的開(kāi)關(guān)C1～C6閉合，循環(huán)水泵運(yùn)行。由于PLC與電氣電路之間有電氣隔離于安全隔離，故此控制電路帶有信號(hào)發(fā)射器與接收器，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，發(fā)射器發(fā)出信號(hào)，PLC的I/O接口閉合，給PLC脈沖信號(hào)。

圖3 控制系統(tǒng)電路1

圖4 控制系統(tǒng)電路2

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

要求對(duì)6臺(tái)電動(dòng)機(jī)與泵進(jìn)行計(jì)時(shí)，并通過(guò)遠(yuǎn)程通信與人機(jī)界面對(duì)電動(dòng)機(jī)與泵運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行監(jiān)視與控制，6臺(tái)循環(huán)水泵相互獨(dú)立，互相沒(méi)有影響，所以只需要設(shè)計(jì)1個(gè)電動(dòng)機(jī)與泵的程序流程與程序，其余6臺(tái)程序相似。

根據(jù)方案要求與問(wèn)題分析，確定流程見(jiàn)圖5。

圖5 程序流程

4 應(yīng)用效果

自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了控制加液量的數(shù)量，防止藥劑的浪費(fèi)與環(huán)境污染，對(duì)電機(jī)與泵進(jìn)行定期保養(yǎng)，交替使用泵與電機(jī)，使泵與電機(jī)的保養(yǎng)周期更為規(guī)律可靠，延長(zhǎng)泵與電機(jī)的使用壽命。

[1] 胡鑫，劉彥莉，朱琳.電子計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)使用現(xiàn)狀及計(jì)量及計(jì)量管理對(duì)策[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2008.

[2] 陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[3] 趙光.西門(mén)子S7-200系列PLC應(yīng)用實(shí)例詳解[M].第一版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[4] 李江全,劉榮,禮花，等.西門(mén)子S7-200通信及測(cè)控應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

[5] 傅鐘慶.PLC控制系統(tǒng)和人機(jī)對(duì)話[M].北京：中國(guó)電力出版社,2013.

[6] 李尚容.電氣控制PLC原理與組態(tài)應(yīng)用：基于S7-300PLC及Eview觸摸屏[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.

Application of Motor and Pump Run-timing System in Offshore Platform

JIANG Chun-qi, WU Bin, GAO Lian-ye

(CNOOC Energy Technology & Service-Oil Production Services Co., Tianjin 300457, China)

The PLC was adopted as the core of the pump run-timing system, making use of the RS-485 serial interface technology and photoelectric cat. The timing information was transferred to the distant control terminal by optical signals via Ethernet, and converted into electrical signals by the photoelectric cat, completing the timing of display and reset control by the man-machine interface of the computer. The system is simple, less investment, reliability, and easy to operate.

PLC; Kingview; man-machine interface; communication

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.026

2016-07-10

姜春起(1980—)，男，學(xué)士，工程師

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0103-03

修回日期：2016-08-10

研究方向:邊際油田開(kāi)發(fā)裝置現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理

E-mail:jiangchunqi2004@163.com