油田聯(lián)合站消防控制系統(tǒng)

宋敬江 朱潁莉 江西科技師范大學(xué)通信電子學(xué)院

油田聯(lián)合站消防控制系統(tǒng)

宋敬江 朱潁莉 江西科技師范大學(xué)通信電子學(xué)院

基于PLC控制的聯(lián)合站消防控制系統(tǒng)采用了Win XC 4.0系統(tǒng)操作平臺(tái)，并且內(nèi)部的軟件和硬件系統(tǒng)都進(jìn)行了新的技術(shù)改造。該控制系統(tǒng)具有兼容性強(qiáng)、可靠性能高、功能完善、易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。PLC在聯(lián)合站消防控制系統(tǒng)中應(yīng)用范圍最廣的是自動(dòng)控制功能。PLC控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)水位的具體變化，將下線(xiàn)的水位顯示在控制終端屏上，精確標(biāo)出管道水位具體下降多少，溫度漲幅情況也能夠定位檢測(cè)。

PLC；聯(lián)合站；消防控制系統(tǒng)；水位檢測(cè)

基于PLC控制的聯(lián)合站消防控制系統(tǒng)采用了Win XC 4.0系統(tǒng)操作平臺(tái)，并且內(nèi)部的軟件和硬件系統(tǒng)都進(jìn)行了新的技術(shù)改造。系統(tǒng)包含了自動(dòng)滅火操作系統(tǒng)，對(duì)溫度的變化及其敏感，與傳統(tǒng)滅火裝置相比，不但使油氣田安全管理的穩(wěn)定性得到提高，而且還簡(jiǎn)化了石油生產(chǎn)的操作流程。

1 PLC控制系統(tǒng)

當(dāng)前PLC控制系統(tǒng)的創(chuàng)作理念是依據(jù)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備操作流程的控制，其中包含輸入、傳輸和輸出三部分。輸入部分主要是輸入操作命令程序，其中涉及到了編程。傳輸部分涉及到了加密和解密，以及信道的傳輸質(zhì)量和速度。輸出部分主要是信號(hào)的解密過(guò)程，以及信道的擴(kuò)容壓縮。在傳輸過(guò)程中信道的寬度加大，在輸出部分占用不了太大的信道容量，使其不斷壓縮，供給其他信息源；同時(shí)還要將輸出的執(zhí)行命令反饋到聯(lián)合站信息終端中，使之控制相應(yīng)設(shè)備的操作。

2 PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）兼容性強(qiáng)。PLC系統(tǒng)應(yīng)用起來(lái)比較靈活，在編寫(xiě)程序時(shí)針對(duì)多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行不同程序的改寫(xiě)，其中兼容的系統(tǒng)主要有Windows 2000、Windows XP、Linux、Windows7、MAC等操作系統(tǒng)，彌補(bǔ)了多個(gè)漏洞。針對(duì)不同的操作系統(tǒng)可以自行調(diào)整，運(yùn)行不同程序的軟件。

（2）可靠性能高。在PLC內(nèi)部硬件系統(tǒng)全部采用耐火材料，對(duì)電路板的設(shè)計(jì)要求十分精細(xì)，大規(guī)模電路部分具有抗電磁干擾的能力。其利用電磁直通線(xiàn)圈，而傳統(tǒng)在抗電磁干擾系統(tǒng)上用的都是電磁雙軸曲線(xiàn)圈，主要是為了節(jié)省成本。并且還引進(jìn)了數(shù)字濾波器對(duì)信道夾雜的噪音信號(hào)波進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)設(shè)定好的載波頻率進(jìn)行篩選，濾除其余噪音波；在傳輸通道上進(jìn)行了加密，可防止病毒的攻擊。

（3）功能完善。目前的PLC系統(tǒng)所擁有的功能逐漸完善，不僅擁有自動(dòng)控制功能，并且還追加了定時(shí)計(jì)數(shù)運(yùn)算功能以及電位數(shù)值模數(shù)、數(shù)模之間的轉(zhuǎn)換功能。自動(dòng)控制功能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)維護(hù)安全這一方面，當(dāng)PLC系統(tǒng)被黑客攻擊后進(jìn)入系統(tǒng)修改系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)原有的備份資料進(jìn)行掃描分析，若是修改數(shù)據(jù)和備份資料中的數(shù)值差距很大時(shí)便會(huì)停止運(yùn)行，并且通知系統(tǒng)管理人員及時(shí)處理。

（4）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的需要，線(xiàn)型的選定標(biāo)準(zhǔn)共分為兩種傳輸網(wǎng)絡(luò)：一種是低速的傳輸網(wǎng)絡(luò)，另一種是高速的傳輸網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)傳輸信道共分32個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙8 bit，低速傳輸網(wǎng)絡(luò)劃分信道的頻率為8 000 Hz，所傳輸?shù)乃俾蕿? 024 kbit/s，只是用于普通線(xiàn)路數(shù)據(jù)的傳輸；而對(duì)于令牌環(huán)數(shù)據(jù)信息的傳輸用高速傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳送的數(shù)據(jù)比低速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)高出十幾倍，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一般都在10 M左右，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的數(shù)據(jù)流自行選擇數(shù)據(jù)傳送信號(hào)。

3 PLC在消防控制系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）自動(dòng)化控制。PLC在聯(lián)合站消防控制系統(tǒng)中應(yīng)用范圍最廣的是自動(dòng)控制功能。原有油井故障率高，并且消防系統(tǒng)也不完善，每年都有油井漏油導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的現(xiàn)象，每次完全憑借消防人員搶險(xiǎn)救災(zāi)加大了危險(xiǎn)性。隨著科技發(fā)展的不斷進(jìn)步，PLC自動(dòng)化控制功能在油田中起到了作用，主要基于對(duì)溫度的感應(yīng)，在硬件系統(tǒng)中添加了溫度感應(yīng)裝置。假如油井設(shè)施出現(xiàn)故障導(dǎo)致漏油現(xiàn)象，達(dá)到著火點(diǎn)的溫度，該P(yáng)LC自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)采取自動(dòng)降溫裝置，降低石油液的著火點(diǎn)。在一些突發(fā)情況下，導(dǎo)致石油鉆井管道內(nèi)起火，便會(huì)自動(dòng)封閉管道內(nèi)的所有通道，斷絕與外部空氣的接觸，啟動(dòng)滅火裝置系統(tǒng)。在面對(duì)不同的火勢(shì)時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)噴嘴中二氧化碳的含量，最終以最快的速度撲滅大火。該P(yáng)LC自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)火勢(shì)的延伸能起到一定的限制作用，以防造成重大損失。

（2）水位數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)?？刂葡到y(tǒng)不僅是用在滅火范圍內(nèi)，并且還能夠監(jiān)測(cè)石油儀器表中水位的變化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的自動(dòng)化控制功能。在一些時(shí)候，水位檢測(cè)系統(tǒng)易發(fā)生故障，導(dǎo)致油井內(nèi)不同管道內(nèi)排水量的供給。由于各個(gè)管道內(nèi)石油供應(yīng)液的溫度變化不一，易使儀表發(fā)生內(nèi)部失靈，并且管道內(nèi)層的玻璃管受熱不均勻，導(dǎo)致內(nèi)壁炸裂，增大了內(nèi)壁之間的摩擦程度，加大了對(duì)設(shè)備的損害程度。但PLC控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)水位的具體變化，將下線(xiàn)的水位會(huì)顯示在控制終端屏上，精確標(biāo)出管道水位具體下降多少，溫度漲幅情況也能夠定位檢測(cè)。

（3）遇險(xiǎn)報(bào)警。石油的開(kāi)采首先要確保生產(chǎn)的安全性，能夠?qū)?zāi)情做出預(yù)測(cè)估計(jì)。當(dāng)油井故障十分嚴(yán)重時(shí)，油氣排放量會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)界限，有時(shí)達(dá)到一定程度無(wú)法控制時(shí)，也就預(yù)示著該故障現(xiàn)已無(wú)法排除，只有盡可能地減少損失。該警報(bào)裝置對(duì)災(zāi)害提前做出預(yù)期警示，提示油井管理人員此情況已到達(dá)最高危險(xiǎn)區(qū)，人員應(yīng)盡快撤離，尋找避難場(chǎng)所。預(yù)警一般提前預(yù)測(cè)10 min左右，這個(gè)時(shí)間足以能夠讓油井管理人員獲悉外界情況，提前做好撤離前的準(zhǔn)備工作。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)目前已應(yīng)用在油田防火系統(tǒng)中，并且對(duì)石油生產(chǎn)安全起著至關(guān)重要的作用。隨著各個(gè)行業(yè)的不斷發(fā)展，不光只是用在石油工業(yè)上，在其他行業(yè)都將廣泛的應(yīng)用，從而擴(kuò)大控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的范圍，為我國(guó)今后的經(jīng)濟(jì)建設(shè)將作出巨大的貢獻(xiàn)。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.037