基于S7-300 PLC软冗余的油田注水站计算机监控系统研究

发布时间：2017-10-21 19:02

  本文关键词：基于S7-300 PLC软冗余的油田注水站计算机监控系统研究

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【摘要】：油田注水是继利用气体、液体、岩石膨胀和溶解气驱等天然开采机理开采石油之后的一种稳产、增产和降低采收率下降的方法。人们经过科学地计算,向需要注水的油井进行注水操作,已经从地下多开采了数以万计桶的石油,既使资源得到充分开采,又可为石油企业增产增收,提高企业收益。本课题以新疆准东油田北三台集油站内的注水站为研究对象,对注水全过程做了简要说明,确定了监控对象。系统架构采用上位工业控制计算机IPC+下位可编程逻辑控制器PLC+现场人机界面HMI。IPC进行数据的监控和管理,高性能的PLC采用软冗余的方式对注水泵进行控制,极大地提高了系统可靠性,若注水过程出现故障,可在不停机的情况下,利用PLC内部的软冗余包程序,即可实现自动切换主/备系统继续注水的任务需求。针对变频器或软启动器以往“一拖一”控制注水泵的方式,设计了一种“二拖二”变频器与软启动器组合控制的方式,即当某条通路上的泵或变频器(软启动器)故障,通过接触器的切换,可使用另一通道完好的泵或变频器(软启动器)继续完成注水任务。针对来水压力不稳、注水压力精度高的情况,设计了一种采用西门子内部连续控制器FB41块的恒压注水方案,可满足注水要求。该注水站控制系统现场应用表明,变频器与软启动器组合控制方法可行,运行可靠。
【关键词】：注水站 软冗余 恒压注水 PLC 监控系统
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE934.1;TP277
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究背景与研究意义7-9
• 1.1.1 课题研究的背景7-8
• 1.1.2 课题研究的意义8-9
• 1.2 相关领域研究现状9-12
• 1.2.1 注水站监控系统国外发展现状10-11
• 1.2.2 注水站监控系统国内发展现状11-12
• 1.3 论文研究结构12-13
• 第二章 注水站控制系统硬件设计13-29
• 2.1 系统简介13-14
• 2.1.1 注水站工艺概况13-14
• 2.1.2 监控对象14
• 2.2 注水站控制系统总体设计方案14-15
• 2.3 控制系统硬件设计15-16
• 2.3.1 上位监控计算机方案设计15-16
• 2.3.2 下位PLC控制方案设计16
• 2.4 控制系统硬件选型16-24
• 2.4.1 上位机硬件选型16-18
• 2.4.2 下位机硬件选型18-24
• 2.5 传感器选型24-26
• 2.5.1 压阻式压力传感器24
• 2.5.2 电磁流量计24-25
• 2.5.3 投入式液位传感器25-26
• 2.6 变频器选型26
• 2.7 软启动器选型26-27
• 2.8 现场系统控制柜设计27-28
• 2.9 本章小结28-29
• 第三章 变频器、软启动器的组合控制和恒压注水29-41
• 3.1 变频器、软启动器的组合控制29-30
• 3.2 变频器、软启动器的恒压注水控制30-40
• 3.2.1 连续PID控制器FB4131-33
• 3.2.2 PID控制算法33
• 3.2.3 PID参数整定33-35
• 3.2.4 PID控制程序35-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 软冗余技术41-51
• 4.1 软冗余系统结构41-42
• 4.2 软冗余系统工作原理42-44
• 4.3 软冗余程序设计44-48
• 4.4 软冗余构建48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 注水站控制系统软件设计51-62
• 5.1 上位机监控画面设计51-57
• 5.1.1 WinCC简介51-52
• 5.1.2 注水主画面52-53
• 5.1.3 高压注水泵房画面53-55
• 5.1.4 其余注水画面55-56
• 5.1.5 恒压供水画面56-57
• 5.2 下位机PLC程序设计57-60
• 5.2.1 PLC主程序57-58
• 5.2.2 PLC子程序58-60
• 5.3 现场触摸屏画面设计60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 工作总结62
• 6.2 工作展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文71-72

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本文编号：1074802