蚁象公司成功将S7-1200控制器 应用于油田计量系统中

SIMATIC S7-1200 控制器在油田计量系统中的应用

笔者设计的计量控制系统以称重传感器作为测量元件,用数字信号形式将称重数量传输给控制器.液体原料从原料罐压入高位槽中,罐区设置两个原料罐、一个应急罐,反应区设置4个高位槽交替使用.在两个区域各设置一个控制器,互相通信以节省布线.采用两个S7-1200组成以太网,方便地实现了系统扩展.

项目简介

近年来油田生产随着含水上升速度加快,吨油成本逐年提高, 由于存在部分采油队之间集油流程交叉、单井计量困难、油区治安复杂等原因，加上取样化验人员的人为因素，造成井口产量与集输站库原油输差大，单井计量数据无法全面真实反映采油队的原油产量，影响管理层及时正确决策。同时由于无法界定采油队产量，压力无法下传，影响考核管理，不利于调动基层的生产积极性，同时无法实现油田精细化管理。因此，迫切需要通过集输系统区域优化，实现采油队产量的准确计量整个系统划分为三个部分：数据采集系统、数据通讯存储服务系统、综合信息管理系统。SIMATIC S7-1200 控制器主要应用于数据采集系统即数据采集终端。数据采集终端完成对现场仪表数据的读取和控制，并将模拟量信号转换成数字信号。它的输入是从现场仪表引入的RS485信号、模拟量信号、数字量信号和脉冲信号。

工艺流程介绍

原油经由各个采油井从地下采出，通过输油管道至各个转接站。转接站接收各个井口来液，将隶属一个采油队的来液集中汇入三相或两相分离器中，经油气水分离后外输。为准确计量各个采油队产量，在转接站内安装流量计、温度传感器、压力压力传感器、在线含水分析仪等设备对基础数据进行采集。如图1：

方案确定

数据采集终端采用PLC为核心基础，通过配置不同数据采集模块来实现不同数据信号的采集。在本系统中，采集的信号主要包括RS485信号、脉冲量信号、4~20mA电流信号，各个站采集的点数：仪表485信号不超过10个，脉冲信号不超过3个、4~20mA信号不超过20个。数据发布采用网络发布形式，因此，一款小型的具有网络接口的PLC控制器是较好的选择。通过比较，西门子公司推出的S7 1200系列PLC控制器是一个非常理想的选择。

产品硬件配置

根据现场仪表通讯方式不同，数据采集终端配置如下表：

软件开发

系统开发使用西门子STEP 7 Basic V10.5版本软件。实现现场各类仪表信号进行采集，并进行相应的处理，最终将数据录入数据库中。

（1）对于温度、压力的采集，现场仪表采用4~20mA信号，但我们的模拟量采集模块对电流信号的要求是0~20mA，如图：

MB_ADDR：仪表的地址

MODE：模式0-读取

DATA_ADDR：数据起始地址

DATA_LEN：数据长度

DATA_PTR：数据存储位置

这里要注意如果现场有多个485设备，而我们只使用了一块485通讯模块，这就要求现场的仪表设备必须遵循标准的modbus协议且通讯参数要求一致。然后我们在程序中以轮询的方式来逐个读取。当然我们也可以通过自己编程的方式来实现与单个仪表的通讯，那时可以不考虑上面的问题。经过上面的工作，我们已经把现场的基础数据全部采集完成。通过对这些基础数据的处理生成最终需要录入数据库的数据，具体过程这里不作详细介绍。下面我们需要将SIMATIC S7-1200 控制器与中心服务器建立连接，为数据的入库做好准备。首先我们要考虑使用何种通讯方式来实现。SIMATIC S7-1200 控制器支持多种通讯协议，根据实际情况我们可以做多种选择。这里我们使用开放式用户通信中的TSEND_C方式。

?在程序中调用TSEND_C：

应用体会

通过整个过程我们可以看出SIMATIC S7-1200 控制器在通讯方面的强大功能，使用起来十分方便。许多以前需要编程实现的通讯现在可以直接调用一个功能块轻松搞定。同时在性价比上SIMATIC S7-1200 控制器在目前业界绝对是佼佼者，对于此次分队计量数据采集终端这样的项目选用该控制器完全可以实现所需的功能同时节省很大成本；在程序设计上也节约大量编程时间缩短工期。