摘要：基于PLC控制的油田自动化计量系统，能够实现对油田生产参数的有效管理，以控制器和传感器为手段，实现了油田生产计量数据的科学获取，实现了油田生产计量的数字化和自动化，为之后的联合站及转油站计量产量给予了一定的支持，实现了远距离的计量数据检测，对相关从业人员的工作量是一种减轻，同时也确保了计量工作中数据的准确性，是一种十分有效的、现代化的油田自动化计量方式。本文对其系统设计进行了浅析，目的在于进一步的推广和普及PLC控制的油田自动化计量系统。
关键词：油田；PLC控制；自动化计量；系统设计
引言
“PLC”其本质是一种专门应用于工业控制系统的计算机，全称“Programmable logic controller”，中文名称“可编程序逻辑控制器”[1]。在现代的油田生产过程中，“PLC”系统的主要作用在于对油田生产的顺序的控制，特别是在近些年，现代油田技术不断发展，各种高新技术，如信号处理技术以及自动控制技术的加入，同时伴随着计算机技术的不断发展，“PLC”系统被越来越多的应用于油田的生产控制上，利用其进行油田的模拟量处理工作[2]。
在现代油田的计量工作中，不断提高的自动化要求以及油田计量的数字化需要，都使得“PLC”系统的地位越来越重要的同时，在实践中也取得了不错的效果，无论是油田计量的工作效率上，还是油田计量的准确率上，都有极大的提升，对于其系统的设计工作，对其的重视程度也被相关从业人员不断的加深[3]。
1 应用PLC系统的作用
在现代油田中，基于PLC控制的油田自动化计量系统其最主要的作用，就是实现对油田站点的实时监测[4]。其检测的主要数据，包含了油田站点的基础数据，如压强、温度、液位等。并且通过PLC系统，实现站点同工控机的信号交换，在这种信号交换中，对站点仪表数据进行计量。不仅如此，PLC系统的作用，还表现在控制油田的加热泵、加热源等，实现液位和温度的自动化工业控制。并且，还肩负着数据采集以及依据算法进行数据计算的任务。对于相关人员掌控仪表数据以及一线工作情况，有着重要的现实意义。
2 支持PLC系统的关键技术
PLC系统主要有以下部分给予支持，包括power supply、CPU、memory、Input-output interface circuit、Communication module和Function module等。其关键技术，主要是通过内部编制程序的存储器，实现对逻辑的顺序运算以及执行。通过操作指令，实现内部存储的计时、计数和算术运算等操作[5]。通过PLC及其有关的外围设备，控制油田的生产过程，通过输入和输出的数字模拟，最终形成一个完整的控制系统。一旦投入使用，其扩展功能的设计可以轻易完成输入——采样——执行——输出的过程，并按照这一逻辑进行重复执行。
3 PLC系统设计
3.1 设计原则
PLC控制的油田自动化计量系统设计的基本原则，主要有四个方面，分别是稳定性原则、标准化原则、兼容性原则以及可配置原则。其中：
稳定性原则要求在进行系统设计的时候，必须对校本语言进行一定的优化，在源程序的基础上，确保校本语言稳定，不会出现死循环；
标准化原则要求在进行系统设计的时候，为了便于后期维护SCADA，所提供的接口、程序等，一定要和合乎有关标准；
兼容性原则要求在进行系统设计的时候，不能对程序结构进行任意增减的基础上，并且能够有效兼容现代油田的全部仪表、仪器等；
可配置原则要求在进行系统设计的时候，其内部接线，需要同当前的仪表设置、仪表通道等现场配置，避免后续的大规模改动。
3.2 设计结构
由于PLC控制的油田自动化计量系统的主要功能是控制和检测温度变化，以及感受压力跳跃和监测液位，同时控制电阀的状态。因此，需要现场数据采集和控制最终将连接到主机，即工业控制机。所以在设计的时候，要求现场维护和管理简单，易用性强。不仅稳定可靠，而且具有较强的抗干扰能力。利用下位机以及tcp+协议和无线微波网络连接数据，完成数据交换。具体设计框架参考图1所示：
图1 PLC控制的油田自动化计量系统设计框架
3.3 设计实现
自动测量是初始化程序的设置。在系统中输入所需的值，例如单井的选择和触发时间。一旦液体位置达到设定的液位值，就进行自动反向阀放电。如果液体位置已经低于设定的最小值，则停止自动放电。将出油时间和出油过程的出油直径值返回中央控制机，计算出数值，最后得到当日出油出油量。这个计算是快速循环的。根据油井的数量，一旦油井完工，就会自动转移到下一个编号单位。
对于输出量低的井，可以进行特殊的标记和特殊的测量，以避免由于数值冗余造成的计算误差。此外，测量可以随时停止。一旦工作人员使用控制机器发出停止命令，所有测量过程可以立即终止。此时，如果设备被初始化，所有设备都处于待命状态，可以随时从头开始。
3.4 设计特点
基于PLC控制的油田自动化计量系统的设计特点，主要表现在五个方面：第一，延长了工作时间，本系统的自动计量有效时间长达24小时以上；第二，丰富了计量内容，区别于传统计量方式，本系统采取的排序计量结合定时计量的方式，极大的丰富了计量内容；第三，增加了计量指标，在传统计量指标上，新增原油含水量指标；第四，完善的PLC系统预警机制，一旦出现安全事故，通过对计量的监测，课时做到实时预警，并采取有效的应急措施；第五，冗余主站的设立，使得主站发生事故的时候，还有冗余主站接手系统，确保了油田生产的流程。
4 结论
综上所述，基于PLC控制的油田自动化计量系统，能够在肩负着数据采集以及数据计算的任务的同时，对于相关人员掌控仪表数据以及一线工作情况，能够起到工作效率提升，工作成本下降的目的，对于现代化、数字化的油田生产，有着重要的现实意义。可以说，该系统的广泛应用，标志着油田自动化程度的进一步提升。而在进行系统设计的时候，从设计原则出发，采用恰当的设计结构，才能实现符合设计特点的自动计量系统。从而为各项油田指标的准确率有效提升，也为新形势下的油田作业提供了新鲜的活力。
参考文献
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论文作者:闫刘斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
标签：油田论文; 系统论文; 中国论文; 数据论文; 原则论文; 分会论文; 海洋工程论文; 《防护工程》2018年第35期论文;