淺談PLC控制系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

孫梅

摘 要：隨著油田開(kāi)采技術(shù)中信息化技術(shù)操作模式的運(yùn)用，PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)用，在整個(gè)技術(shù)過(guò)程中尤其是在聯(lián)合站、污水處理站等方面都有很大的效果。在整個(gè)系統(tǒng)中，通過(guò)PLc的系統(tǒng)控制方式，形成相對(duì)強(qiáng)大的循環(huán)掃描方式，構(gòu)建強(qiáng)大的數(shù)據(jù)或者PID控制任務(wù)，形成現(xiàn)場(chǎng)的控制信號(hào)。從整個(gè)技術(shù)操作來(lái)看，形成更加具有力量運(yùn)用的WinCC系統(tǒng)，為油田開(kāi)采提供有力的幫助。

關(guān)鍵詞：Plc；控制系統(tǒng)；油田生產(chǎn)；作用

0 引言

PLc控制系統(tǒng)作為一種全新的技術(shù)模式，在對(duì)于整個(gè)采集模版的有效控制以及整個(gè)區(qū)域內(nèi)的過(guò)程控制等，都有很大的效能性。在追求個(gè)性發(fā)展的基礎(chǔ)上，形成整體控制與處理的模式，對(duì)于一些數(shù)據(jù)的檢測(cè)與采集以及信號(hào)的傳輸?shù)?，都要依靠采集模版的控制?lái)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行變頻等多方面的技術(shù)處理等。

1系統(tǒng)構(gòu)成分析

1.1嵌入式系統(tǒng)

最早期的8位/16位系統(tǒng)，大多都是沒(méi)有操作系統(tǒng)的，然而在進(jìn)入32位時(shí)代之后，系統(tǒng)軟件變得越來(lái)越復(fù)雜，出現(xiàn)了控制能力不夠，維護(hù)成本過(guò)高，系統(tǒng)升級(jí)困難等問(wèn)題，促使了操作系統(tǒng)的迅猛發(fā)展。而嵌入式操作系統(tǒng)，則被定義為“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)功能、可靠性、成本、功耗等方面有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)有：提供較好的內(nèi)核管理、多任務(wù)管理、外圍資源管理、穩(wěn)定性好、可裁剪和配置、滿足實(shí)時(shí)性需求、針對(duì)性強(qiáng)等。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)也在不斷演化升級(jí)，常見(jiàn)的有uC/OSⅡ操作系統(tǒng)，eCOS操作系統(tǒng)，VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，WinCE操作系統(tǒng)以及Linux操作系統(tǒng)等。嵌入式Linux利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性的特性和Linux相輔相成，很好的彌補(bǔ)了Linux實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，使得Linux在嵌入式領(lǐng)域發(fā)展迅速。

1.2 UML建模技術(shù)

UML，全稱為Unified Modeling Language統(tǒng)一建模語(yǔ)言，是一種面向?qū)ο蟮慕ＵZ(yǔ)言，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行自然的分割，用更接近于人類的思維方式建立問(wèn)題域的模型，從而使得最終設(shè)計(jì)出來(lái)的軟件盡可能的直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，也使其具有更好的可維護(hù)性。UML是被OMG所接受的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言，結(jié)合了Booch，Rumbaugh和Jacobson等人提出的方法概念，它不是一個(gè)獨(dú)立的軟件開(kāi)發(fā)方法，盡管其應(yīng)用過(guò)程必定與系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程相對(duì)應(yīng)。它應(yīng)用在面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程中：在分析階段，用UML模型來(lái)描述用戶需求；在設(shè)計(jì)階段，用UML來(lái)引入軟件設(shè)計(jì)中所需要實(shí)現(xiàn)的類；在實(shí)現(xiàn)階段，則用面向?qū)ο蟮某绦蚧O(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)將設(shè)計(jì)階段中描述的類轉(zhuǎn)換成代碼。此外，UML模型還是最終測(cè)試的基本依據(jù)，包括單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試。因此，可以說(shuō)學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)就是學(xué)習(xí)如何很好的運(yùn)用UML模型中的圖。UML主要由三類元素組成：基本構(gòu)造塊，規(guī)則和公共機(jī)制。其中，基本構(gòu)造塊包括事物，關(guān)系，以及圖。事物包括結(jié)構(gòu)化事物、行為事物、分組事物和注釋事物4種類型。而世界上萬(wàn)事萬(wàn)物都存在千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，在UML中簡(jiǎn)單的將其歸納為4種主要的關(guān)系類型：依賴關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系、泛化關(guān)系和實(shí)現(xiàn)關(guān)系。用三視圖來(lái)描述每個(gè)物體，以便透徹的了解事物，在UML中則定義了“4+1”視圖：用例視圖，邏輯視圖，實(shí)現(xiàn)視圖，進(jìn)程視圖和部署視圖。同時(shí)，UML具有9種不同類型的圖：用例圖，順序圖，活動(dòng)圖，協(xié)作圖，類圖，對(duì)象圖，活動(dòng)圖，狀態(tài)圖，構(gòu)件圖和部署圖。這些圖可以對(duì)應(yīng)的運(yùn)用在軟件開(kāi)發(fā)的不同階段。

2 軟件設(shè)計(jì)分析

2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

該電子菜單系統(tǒng)包括移動(dòng)點(diǎn)菜終端和服務(wù)器端管理系統(tǒng)。移動(dòng)點(diǎn)菜終端采用ARM開(kāi)發(fā)板搭建嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)嵌入式移動(dòng)點(diǎn)菜終端。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，整體可分為四層：第一層為硬件設(shè)備層，主要包括CPU等基本硬件設(shè)備；第二層是驅(qū)動(dòng)層，該層配置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，如該系統(tǒng)所需要的無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)等；第三層是操作系統(tǒng)層，該系統(tǒng)選用嵌入式Linux系統(tǒng)，因此需在ARM板上移植Linux，搭建起嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境；最頂層則是應(yīng)用層，即實(shí)現(xiàn)點(diǎn)菜功能的應(yīng)用軟件層。

2.2行程檢測(cè)與顯示

利用旋轉(zhuǎn)編碼器將提升機(jī)的運(yùn)行位置轉(zhuǎn)化為脈沖，plc對(duì)此脈沖進(jìn)行高速計(jì)數(shù)，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算自動(dòng)生成提升機(jī)位置的相關(guān)數(shù)據(jù)，傳送到plc內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)單元。為了提高計(jì)數(shù)器的脈沖精度，選用日本omron公司的e6c-cwsc型可逆旋轉(zhuǎn)編碼器，其脈沖準(zhǔn)確精度高，在低速時(shí)不會(huì)丟失脈沖。 用具有鎖存，譯碼，驅(qū)動(dòng)功能的芯片cd4513驅(qū)動(dòng)共陰極led七段顯示器，三只cd45-13的數(shù)據(jù)輸入端a～d共用可編程控制器的4個(gè)輸出端，其中a為最低位，d為最高位。le是鎖存使能輸入端，在le信號(hào)的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端輸入的bcd數(shù)鎖存在片內(nèi)的寄存器中，并將該數(shù)譯碼后顯示出來(lái)。如果輸入的不是十進(jìn)制數(shù)，顯示器熄滅。le為高電平時(shí)，顯示的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的影響。顯然，n個(gè)顯示器占用的輸出點(diǎn)數(shù)為：4+n。

2.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

服務(wù)器端存儲(chǔ)有較多的數(shù)據(jù)量，如員工信息、菜色信息、菜單信息、客戶評(píng)價(jià)信息以及統(tǒng)計(jì)信息等，需進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要為保證系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一性、完整性和共享性。本文采用MySQL進(jìn)行面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。MySQL為開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)，平臺(tái)適應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)可以定制所需要的操作功能，去除多余的功能來(lái)精簡(jiǎn)MySQL，提高速度。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)時(shí)，遵循數(shù)據(jù)庫(kù)的三范式規(guī)則：第一，數(shù)據(jù)庫(kù)表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，同一列中不存在多個(gè)值，即滿足第一范式，無(wú)重復(fù)的列。第二，在滿足第一范式的基礎(chǔ)之上，數(shù)據(jù)庫(kù)的表中每個(gè)行必須是可以被唯一區(qū)分的，即要求實(shí)體的屬性完全依賴于關(guān)鍵字。第三，滿足第一、二范式的基礎(chǔ)上，要求數(shù)據(jù)庫(kù)的表中不包含其它表中非主鍵的屬性信息。

3 結(jié)語(yǔ)

PLC采用循環(huán)掃描方式工作，執(zhí)行數(shù)據(jù)或PID控制任務(wù)，完成現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)控制。其上位機(jī)使用功能強(qiáng)大豐富的WinCC系統(tǒng)。系統(tǒng)程序編制簡(jiǎn)潔，節(jié)省了PLC的用戶空間；其優(yōu)秀的兼容性、拓展性為以后的相關(guān)改造提供了便利的條件，也為將來(lái)創(chuàng)造網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)平臺(tái)打下了基礎(chǔ)。 [今]

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作者單位：湖南常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

（編輯：寧偉碩）