基于PLC的翻斗流量計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)

大慶油田采油一廠

基于PLC的翻斗流量計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)

竇慶軍 趙慶峰 祁偉 張寅蔓 王達(dá)大慶油田采油一廠

翻斗流量計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)主要由翻斗流量計(jì)、磁簧開關(guān)、PLC和觸摸屏組成，利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)翻斗流量計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。計(jì)算流量有兩種方式，一種是統(tǒng)計(jì)翻斗翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用時(shí)間，用這段時(shí)間內(nèi)翻斗流量計(jì)的總出液量除以時(shí)間，得出流量數(shù)據(jù)；另一種是統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，同樣用總出液量除以時(shí)間得出流量數(shù)據(jù)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以嵌入到整個(gè)油田的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)流量的遠(yuǎn)程測(cè)量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

翻斗流量計(jì)；PLC；流量；觸摸屏

1 總體設(shè)計(jì)

翻斗流量計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)主要由翻斗流量計(jì)、磁簧開關(guān)、PLC和觸摸屏組成，利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)翻斗流量計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)磁簧開關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)翻斗流量計(jì)的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，使用PLC采集干簧管的測(cè)量數(shù)據(jù)；根據(jù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次所對(duì)應(yīng)的液量及翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用的時(shí)間精確計(jì)算出液體流量；利用液位監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)翻斗內(nèi)液位并通過(guò)PLC采集開關(guān)量，控制電機(jī)啟、停抽油；通過(guò)PLC內(nèi)部掉電數(shù)據(jù)保存單元保存翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)及流量數(shù)據(jù)。

在斗形計(jì)量容器兩側(cè)端面的一定位置上設(shè)有固定轉(zhuǎn)軸，在支架上裝有擋板，使翻斗一個(gè)保持在進(jìn)油位置，另一個(gè)處于排油位置。當(dāng)進(jìn)油斗達(dá)到翻轉(zhuǎn)重量時(shí)便翻轉(zhuǎn)為排油狀態(tài)，排油斗立即進(jìn)入進(jìn)油位置，如此循環(huán)往復(fù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)計(jì)量。其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 翻斗流量計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基于上述原理的翻斗流量計(jì)采用預(yù)定時(shí)間內(nèi)記錄翻轉(zhuǎn)的斗數(shù)的方法計(jì)算產(chǎn)量。

2 主要流程

計(jì)算流量有兩種方式，一種是統(tǒng)計(jì)翻斗翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用時(shí)間，用這段時(shí)間內(nèi)翻斗流量計(jì)的總出液量除以時(shí)間，得出流量數(shù)據(jù)；另一種是統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，同樣用總出液量除以時(shí)間得出流量數(shù)據(jù)。由于翻斗流量計(jì)的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作是不連續(xù)的，使用第二種方法計(jì)算流量的話會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，所以選擇第一種方法來(lái)計(jì)算流量。

翻斗流量計(jì)通過(guò)實(shí)時(shí)采集磁簧開關(guān)觸點(diǎn)的動(dòng)作次數(shù)和翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用時(shí)間來(lái)計(jì)算流量，同時(shí)采集翻斗內(nèi)液位信息控制抽油泵動(dòng)作。根據(jù)PLC“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的總體程序流程圖，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)工作流程

3 調(diào)試

STEP 7擁有在線程序監(jiān)控及狀態(tài)表監(jiān)控等功能，可以幫助用戶對(duì)PLC的程序進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)PPI/PC電纜在PLC和電腦之間建立連接，將編好的程序及CPU配置一起下載到PLC中。在STEP 7中建立狀態(tài)表監(jiān)控，將PLC設(shè)置為RUN狀態(tài)。模擬翻斗流量計(jì)翻轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)，給PLC的I/O口輸入脈沖信號(hào)，監(jiān)視PLC計(jì)數(shù)以及流量計(jì)算是否正確。模擬翻斗內(nèi)液位給位置傳感器的信號(hào)，給PLC的I/O口輸入電壓信號(hào)，檢測(cè)PLC輸出是否正確。經(jīng)狀態(tài)表監(jiān)控和PLC的輸出指示燈證實(shí)，PLC的程序及CPU配置完全正確。

該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以嵌入到整個(gè)油田的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)流量的遠(yuǎn)程測(cè)量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.053