大慶油田采油一廠

基于PLC的翻斗流量計監(jiān)控系統(tǒng)

竇慶軍 趙慶峰 祁偉 張寅蔓 王達大慶油田采油一廠

翻斗流量計監(jiān)控系統(tǒng)主要由翻斗流量計、磁簧開關(guān)、PLC和觸摸屏組成，利用PLC實現(xiàn)對翻斗流量計監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。計算流量有兩種方式，一種是統(tǒng)計翻斗翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用時間，用這段時間內(nèi)翻斗流量計的總出液量除以時間，得出流量數(shù)據(jù)；另一種是統(tǒng)計一定時間內(nèi)翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，同樣用總出液量除以時間得出流量數(shù)據(jù)。該監(jiān)測系統(tǒng)可以嵌入到整個油田的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)流量的遠程測量，進一步實現(xiàn)流量測量的遠程自動化控制。

翻斗流量計；PLC；流量；觸摸屏

1 總體設(shè)計

翻斗流量計監(jiān)控系統(tǒng)主要由翻斗流量計、磁簧開關(guān)、PLC和觸摸屏組成，利用PLC實現(xiàn)對翻斗流量計監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。通過磁簧開關(guān)實時監(jiān)測翻斗流量計的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，使用PLC采集干簧管的測量數(shù)據(jù)；根據(jù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次所對應(yīng)的液量及翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用的時間精確計算出液體流量；利用液位監(jiān)測裝置監(jiān)測翻斗內(nèi)液位并通過PLC采集開關(guān)量，控制電機啟、停抽油；通過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，使翻斗一個保持在進油位置，另一個處于排油位置。當(dāng)進油斗達到翻轉(zhuǎn)重量時便翻轉(zhuǎn)為排油狀態(tài)，排油斗立即進入進油位置，如此循環(huán)往復(fù)實現(xiàn)連續(xù)計量。其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

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

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

2 主要流程

計算流量有兩種方式，一種是統(tǒng)計翻斗翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用時間，用這段時間內(nèi)翻斗流量計的總出液量除以時間，得出流量數(shù)據(jù)；另一種是統(tǒng)計一定時間內(nèi)翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，同樣用總出液量除以時間得出流量數(shù)據(jù)。由于翻斗流量計的翻轉(zhuǎn)動作是不連續(xù)的，使用第二種方法計算流量的話會產(chǎn)生較大的誤差，所以選擇第一種方法來計算流量。

翻斗流量計通過實時采集磁簧開關(guān)觸點的動作次數(shù)和翻轉(zhuǎn)一定次數(shù)所用時間來計算流量，同時采集翻斗內(nèi)液位信息控制抽油泵動作。根據(jù)PLC“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式，設(shè)計出系統(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PLC的程序進行測試。通過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)。模擬翻斗流量計翻轉(zhuǎn)時的狀態(tài)，給PLC的I/O口輸入脈沖信號，監(jiān)視PLC計數(shù)以及流量計算是否正確。模擬翻斗內(nèi)液位給位置傳感器的信號，給PLC的I/O口輸入電壓信號，檢測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，PLC的程序及CPU配置完全正確。

該監(jiān)測系統(tǒng)可以嵌入到整個油田的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)流量的遠程測量，進一步實現(xiàn)流量測量的遠程自動化控制。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.053