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摘 要：本文就江蘇油田真武油管修復(fù)中心的實(shí)際情況給出一個(gè)利用OMRON PLC和King View實(shí)現(xiàn)的油管清洗監(jiān)控系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、通訊方式的構(gòu)成以及軟件的設(shè)計(jì)思想。該系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行，應(yīng)用效果良好。
1.引言
可編程控制器（PLC）以其高可靠性、適應(yīng)工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過(guò)程。在目前的很多自控系統(tǒng)中，常選用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備，用于數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)控制和輸出控制，而在系統(tǒng)上位機(jī)（通常為工控機(jī)）上利用工控組態(tài)軟件來(lái)完成工業(yè)流程及控制參數(shù)的顯示，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和管理功能。這種控制系統(tǒng)充分利用了微型機(jī)和PLC的各自的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，得到了廣泛的應(yīng)用。
九十年代初，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)油田對(duì)從井筒內(nèi)取出的油管采取直接在現(xiàn)場(chǎng)用鍋爐車產(chǎn)生高溫蒸汽清洗的辦法來(lái)清洗油管內(nèi)外壁，這種辦法一方面會(huì)造成環(huán)境污染，另一方面清洗效果也不理想。隨著油田生產(chǎn)的規(guī)模化、專業(yè)化，大多油田成立了油管修復(fù)單位，定點(diǎn)、定員、定設(shè)備進(jìn)行油管的清洗、檢測(cè)、修復(fù)工序。清洗環(huán)節(jié)國(guó)內(nèi)油田主要采用三種方式：高壓旋轉(zhuǎn)水射流、中頻加熱清洗和高溫?zé)嵯础?/FONT>
根據(jù)江蘇油田井下作業(yè)處真武油管修復(fù)中心的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了以研華Pentium Ⅲ工控機(jī)、OMRON CQM1H-CPU21型PLC為硬件核心，以組態(tài)王KingView6.01為軟件平臺(tái)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)油管進(jìn)行高溫?zé)嵯床僮鳌Ｏ到y(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1.
下面從硬件和軟件兩方面對(duì)油管高溫?zé)嵯垂に囘M(jìn)行分析。
2.硬件構(gòu)成
利用現(xiàn)有一臺(tái)2T鍋爐通過(guò)旁管對(duì)熱洗池內(nèi)清洗液（主要成分為清水，含適量比例的氫氧化鈉和金屬表面活性劑配劑）進(jìn)行加熱。考慮油管體積、質(zhì)量較大，人工搬運(yùn)不便，且熱洗間處于高溫危險(xiǎn)環(huán)境，故采用機(jī)械滾輪傳輸、氣缸舉升和機(jī)械式鏈提升裝置，并由磁敏、光電或機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)對(duì)油管進(jìn)行限位或控制滾輪、氣缸的動(dòng)作。
整個(gè)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用OMRON CQM1H-CPU21型PLC作為控制核心。CPU21本身具有16個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，通過(guò)外接輸入模塊ID212四塊和輸出模塊OC222三塊作為I/O口功能擴(kuò)展，以滿足設(shè)計(jì)需要。PLC通過(guò)COM口與工控機(jī)相連，與組態(tài)王KingView軟件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控操作功能。硬件構(gòu)成簡(jiǎn)圖如圖2。
3.軟件分析
待清洗油管經(jīng)傳輸線進(jìn)入熱洗池內(nèi)管架，與池內(nèi)清洗液充分接觸，進(jìn)行熱交換，油管內(nèi)外壁原油溶化、剝離，上浮至清洗液表面。油管被鏈提升裝置提出至液面以上，進(jìn)行第一次控水。控水完畢后仍經(jīng)鏈提升裝置提升至通徑傳輸線一。通徑傳輸線一正轉(zhuǎn)，將油管送至內(nèi)壁沖洗機(jī)，進(jìn)行內(nèi)壁沖洗。沖洗完畢后通徑傳輸線一反轉(zhuǎn)，油管后退至通徑傳輸線一下料感應(yīng)器，通徑下料翻板動(dòng)作，將油管翻至通徑傳輸線二。通徑下料翻板回位后，控水氣缸動(dòng)作，進(jìn)行第二次控水。控水完畢后，通徑傳輸線二正轉(zhuǎn)，將油管傳輸通過(guò)外壁沖洗機(jī)，進(jìn)行外壁清洗。完畢后出料，完成一根油管的清洗作業(yè)。PLC編程思路如圖3。
由于整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)多，畫(huà)面復(fù)雜，自行設(shè)計(jì)監(jiān)控軟件周期較長(zhǎng)、難度較大，所以上位機(jī)采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的組態(tài)軟件—組態(tài)王KingView6.01進(jìn)行編寫(xiě)。組態(tài)王是運(yùn)行于Windows98/NT/XP的全中文界面的組態(tài)軟件，采用了多線程、COM組件等新技術(shù)，充分利用了Windows的圖形編輯功能，能方便地構(gòu)成監(jiān)控畫(huà)面，具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、靈活的組態(tài)方式和數(shù)據(jù)鏈接功能，用其構(gòu)造監(jiān)控系統(tǒng)能大大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量。組態(tài)王與PLC之間通信采用的是PPI通訊協(xié)議。組態(tài)王通過(guò)串行口與PLC進(jìn)行通信，訪問(wèn)PLC相關(guān)的寄存器地址，以獲得PLC所控制設(shè)備的狀態(tài)或修改相關(guān)寄存器的值。在實(shí)際編程過(guò)程中不需要編寫(xiě)讀寫(xiě)PLC寄存器的程序，組態(tài)王提供了一種數(shù)據(jù)定義方法，在定義了I/O變量后，可直接使用變量名用于系統(tǒng)控制、操作顯示、趨勢(shì)分析、數(shù)據(jù)記錄和報(bào)警顯示。
根據(jù)監(jiān)控的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)的軟件實(shí)現(xiàn)了下述功能：工藝流程進(jìn)行動(dòng)畫(huà)顯示，可以直觀的看出各條傳輸線、水泵、電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以及熱洗池內(nèi)油管數(shù)量和班產(chǎn)量。此外，針對(duì)不同的操作人員，設(shè)置不同的系統(tǒng)操作權(quán)限及密碼，并給予系統(tǒng)操作幫助等等。系統(tǒng)控制界面如圖4。
4.結(jié)束語(yǔ)
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：設(shè)計(jì)運(yùn)用組態(tài)王和PLC進(jìn)行通訊，具有時(shí)效性好、速度快、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)人機(jī)界面友好而直觀，具有一定的靈活性，易于擴(kuò)充。設(shè)計(jì)于2001年竣工投產(chǎn)，現(xiàn)已正常運(yùn)轉(zhuǎn)5年，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。特別是PLC和組態(tài)王軟件技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，使得生產(chǎn)中自動(dòng)化程度大大提高，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了較好的實(shí)際使用效果。
5.參考文獻(xiàn)
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