周寰

(沈陽海陸采油設(shè)備制造有限公司，遼寧 沈陽 100122)

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

放射性源是油田檢測(cè)油井必備的檢測(cè)工具，然而放射性源的電離輻射對(duì)人體的危害極大，放射性源庫原始的管理方法（人工進(jìn)庫提取和發(fā)放）已不能適應(yīng)現(xiàn)代石油工業(yè)發(fā)展的需要，因此提高源庫的自動(dòng)化管理水平、保證中子源提取的準(zhǔn)確率、減少（甚至完全解除）源輻射對(duì)人體危害成為油田管理干部與源庫工作人員的共同愿望和要求?；谝陨显虿⒏鶕?jù)油田放射性源存放倉(cāng)庫的特殊環(huán)境，設(shè)計(jì)開發(fā)了油田放射性源庫自動(dòng)管理設(shè)備。

2 系統(tǒng)介紹

2.1 工藝簡(jiǎn)介

由于放射性源輻射對(duì)人體的危害極大，為最大限度地減少源輻射對(duì)人體的危害，操作值班室與源庫直線距離要求200米，要通過閉路監(jiān)控畫面遠(yuǎn)程操作放射性源存取的全過程，同時(shí)對(duì)源庫進(jìn)行現(xiàn)代化管理。

2.2.1 值班操作間與源庫兩地距離200米

2.2.2 采用兩臺(tái)雙軌行吊 (其中一臺(tái)為備用)，機(jī)械手安裝于行吊小車上，為減少行車行走中的不平行度加裝平行調(diào)整裝置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為交流變頻電機(jī)以確保運(yùn)行平穩(wěn)。其特點(diǎn)是要求定位準(zhǔn)確可靠、定位誤差小于2.5mm，機(jī)械手抓取重量500千克，行走區(qū)間30×13.5米，行走最大速度:380mm/s。

PROFIBUS-DP總線布置示意圖

2.2.3 機(jī)械手抓取部位具有力矩及行程檢測(cè)功能，以進(jìn)一步提高工作可靠性。

2.2.4 閉路監(jiān)控圖象根據(jù)控制要求可進(jìn)行定位監(jiān)視、自動(dòng)跟蹤目標(biāo)監(jiān)視、自動(dòng)搜尋指定目標(biāo)監(jiān)視等運(yùn)行方式。

2.2.5 對(duì)源罐內(nèi)放射性源進(jìn)行劑量測(cè)量，并根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的檔案記錄自動(dòng)判別檢查。

2.2.6 源坑數(shù)量 600mm 63個(gè)，1100mm 18個(gè)。

2.2.7 閉路監(jiān)控范圍:全方位。

3 控制系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 系統(tǒng)主要配置，從工控機(jī)、PLC到變頻器、以及低壓電器件均采用了西門子公司的自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。

2013年公司更是迎來了飛躍性的發(fā)展，公司的專家團(tuán)隊(duì)經(jīng)過不斷摸索、考察、研究，掌握了一系列湖泊、濕地、河流的綜合生態(tài)整治方案和技術(shù)措施。公司以生態(tài)治理的新思路、新技術(shù)拓展新市場(chǎng)，全面向水生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域進(jìn)軍。

3.2 控制系統(tǒng)采用西門子S7-300，S7-200系列PLC，主機(jī)與各遠(yuǎn)程子局及驅(qū)動(dòng)裝置連接方式均為分布式機(jī)PROFIBUS-DP總線結(jié)構(gòu)。連接方式見總線布置示意圖。

3.3 S7-315-2DP做系統(tǒng)主站，子站有ET200M,S7200,MM440組成共7個(gè)子站。

3.4 計(jì)算機(jī)采用西門子PCIL40工控機(jī)帶5611通訊卡，操作界面（HMI）為西門子WINCC v6.2系統(tǒng)計(jì)算機(jī)作為全線生產(chǎn)過程的視窗控制中心，采用全中文操作界面，對(duì)自動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和控制。它提供了監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、打印等必要的全部功能，以滿足源庫自動(dòng)管理化的使用要求。

3.5 行車及機(jī)械手運(yùn)行部分采用交流變頻調(diào)速電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)設(shè)備選用西門子公司MM440系列變頻器。

3.6 S7-200PLC主要控制機(jī)械手定位，抓取及負(fù)責(zé)機(jī)械手部分監(jiān)控?cái)z像處理。

3.7 IC卡作為提取放射性源的憑證以加強(qiáng)倉(cāng)庫管理秩序及安全。

4 系統(tǒng)主要完成功能

4.1 中子源罐的存取全部自動(dòng)控制

4.2 值班室與源庫兩地均可操作

4.3 監(jiān)視器可模擬顯示源庫中源罐的存放及運(yùn)行狀態(tài)

4.4 中子源罐的存儲(chǔ)狀態(tài)記錄及信息查詢并打印

4.5 中子源劑量檢測(cè)

4.6 閉路圖象全方位自動(dòng)監(jiān)控

4.7 手動(dòng)/自動(dòng)切換控制

5 應(yīng)用體會(huì)

普通的編程適配器只能插在CPU的接口上編程調(diào)試，對(duì)于較分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)試感覺非常不便，本設(shè)備中控制機(jī)械手的子站S7-200距地面高度即為7.5米要帶著編程器上去是非常困難的，在此系統(tǒng)中使用了CP5611卡（工控機(jī)用）及5511卡（筆記本電腦用）可以在帶DP接口任何一個(gè)站點(diǎn)對(duì)任意一個(gè)CPU進(jìn)行調(diào)試編程，使調(diào)試的勞動(dòng)量大大減少且非常方便。

本項(xiàng)目的控制系統(tǒng)采用SIEMENS公司S7-300，S7-200PLC，MM440變頻器等系列產(chǎn)品和PROFIBUS-DP總線結(jié)構(gòu)，在此系統(tǒng)中充分體現(xiàn)SIEMENS Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定高速，WinCC監(jiān)控軟件作為現(xiàn)場(chǎng)操作站也非常方便。尤其以前使用的變頻器控制方式是采用端子控制，變頻器信息的傳送，如啟動(dòng)、停機(jī)、頻率設(shè)定等都依靠數(shù)字或模擬量的輸入/輸出模板進(jìn)行，本次設(shè)計(jì)中所有的變頻器都采用了DP總線方式，所有的信息均由網(wǎng)線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，給程序設(shè)計(jì)及監(jiān)控參數(shù)選擇帶來了較大的自由度，給監(jiān)控系統(tǒng)或上位機(jī)提供更加靈活的監(jiān)控信息如變頻器運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流、變頻器的溫度等運(yùn)行信息。

結(jié)語

本控制系統(tǒng)的運(yùn)行解決了放射源對(duì)操作人員身體的輻射危害并減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了源庫管理的安全性，系統(tǒng)于2002年底投入生產(chǎn)運(yùn)行，三年多來系統(tǒng)設(shè)備工作正常達(dá)到了工藝要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)，此控制系統(tǒng)第二臺(tái)設(shè)備于2004年在遼河測(cè)井公司源庫投入使用，2008、2009年又陸續(xù)在天津大港油田、新疆塔里木油田投入使用，取得了非常滿意的效果。

[1]揚(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[2]李華德.交流調(diào)速控制系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.

[3]SIMATIC STEP7程序設(shè)計(jì)編成手冊(cè)[Z].

[4]劉 鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版處，2004.

[5]蘇昆哲.深入淺出西門子Wincc V6[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.