基于PLC的油田联合站消防控制系统

收稿日期:2010-01-30。

作者简介:赵彩年(1979 ),男,毕业于西安石油大学油气储运专业,主要从事采油、联合站工艺技术研究等工作,任助理工程师。

基于PLC 的油田联合站消防控制系统

赵彩年

(辽河油田公司兴隆台采油厂,辽宁盘锦 124010)

摘要:油田联合站消防安全工作日趋重要,原有人工手动操作的消防控制方式急需进行改进,将PLC 的应用引进油田联

合站消防控制系统中。主要从消防控制工艺流程、控制系统的构成、系统通信方式以及ST EP 7与WINCC 软件几个方面介绍了S7-300PLC 在辽河油田联合站消防控制中的应用。以太网通信模式,使系统更加灵活,更易扩展。该系统投入使用,运行良好,提高了油田工业自动化水平。

关键词:联合站;消防;可编程控制器;W INCC

中图分类号:T P273 文献标志码:B 文章编号:1007-7324(2010)03-0077-02

0 引 言

油田联合站是油田油气集输系统的重要组成部分,油气联合站控制主要包括生产过程控制系统和安全控制系统。目前,PLC 在油田的应用已经日趋广泛,而辽河油区的联合站控制大多数还是沿用陈旧的手动控制方式。通常联合站都占地面积较大,操作人员巡检及记录数据工作量大、劳动强度高,而管理水平低;出现火灾时需要人工操作消防设备,在响应时间和人员安全上都存在隐患。设计一套新的联合站消防安全系统十分必要。同时,为了便于扩展,该控制系统在控制网络上,其设计思想是将系统组建成一个开放的网络结构,当用户需要扩展时可以毫无阻碍地对系统进行扩充。1 消防控制概述

该设计采用PLC 为控制核心,设有中控室,包括1个工程师站和2个操作员站,其中一个操作员站设在中控室,另一个操作员站设在消防值班间。PLC 系统由星型光纤传输以太网(10M/100M)连接,并对上级管理系统留有以太网接口,可以方便地将联合站罐区所有的工艺检测参数通过以太网上传到上级管理中心,同时PLC 控制系统也可以接收到上级管理中心的指令。使整个罐区实现管理自动化。1.1 消防工艺设计

当发生火灾时,分别在中控室和消防泵值班间进行声光报警。经操作人员确认火灾后,在中控室和消防泵值班间均可手动远程启动着火罐泡沫混合液管线电动阀,同时启动消防水泵和泡沫泵。消防水主管线压力检测,设在中控室显示、高低压报警。当压力不大于0.9M Pa 时,联锁启动循环水泵;当压力不小于1.0M Pa 时,延时10s 联锁停循环水泵。消防水池液位就地指示及高液位报警采

用磁浮子液位计。

1.2 消防联锁描述

在罐顶设有定温火灾探测器,并在罐区防火堤设置手动火灾报警按钮,当罐区有火灾发生时可以迅速地在中控室和消防值班间同时由PLC 系统报警,并在中控室及消防值班间设置火灾确认启动按钮,经值班工作人员确认火灾后启动火灾确认按钮(PB -01或PB -02),实现远程手动启动罐前消防泡沫电动阀和罐前消防冷却水电动阀,同时启动泡沫消防泵及冷却水泵,中控室远程手动关闭罐-01和罐-02进/出口管线上的电动阀门。

假设:罐-01现场发出火灾信号,由中控室或消防值班间值班人员确认后按下火灾确认按钮(PB -01),打开罐-01全部泡沫管线和消防水管线电动阀门,15s 后自动启动消防泡沫泵A 和消防冷却水泵A,当启动10s 后再自动启动泡沫泵B 和冷却水泵B,当泡沫泵(A 和B)及冷却水泵(A 和B)启动15s 后将其自动运行状态反馈至PLC,由PLC 做出逻辑分析及判断,如果泡沫泵(A 和B)及冷却水泵(A 和B)均已经启动,则不启动泡沫泵C 和冷却水泵C;如果泡沫泵(A 和B)及冷却水泵(A 和B)其中有一个处于事故停状态,则不启动泡沫泵C 和冷却水泵C 。

1.3 消防水主管线压力检测联锁

当消防水主管线压力不大于0.9MPa 时自动启动循环水泵A,并将其运行状态信号反馈至

过程控制实施技术

石 油 化 工 自 动 化,2010,3 77AUTOM AT ION IN PE TRO CH EM ICAL INDUS TRY

PLC,10s 后如果循环水泵A 已经启动运行,则不启动循环水泵B;如果循环水泵A 处于事故停止状态,则启动循环水泵B 。当消防水主管线压力不小于1.0M Pa 时延时10s 后自动停止循环水泵(A 或B);当消防水主管线压力不小于0.7M Pa 时自动启动消防水泵,停止循环水泵(A 或B)。2 系统硬件配置

根据上述控制工艺要求,选用S7-300系列PLC 。设中控室和消防值班间。中控室设置工程师站与操作员站,消防值班间设置一个消防操作站。设备之间通过2台工业以太网交换机实现网络通信。

主控单元选用CPU 315-2PN/DP,该控制器具有中等规模的程序存储容量和程序框架,集成的PROFINET 接口。系统选用了1个电源模块,3个数字量输入模块,3个数字量输出模块,5个模拟量输入模块,如图1所示。另外,配置交换机工业以太网交换机2台,分别用于中控室和消防间。配备DELL 微机2台,分别用于中控室工程师站、操作员站和消防间操作员站;为确保数据传输的稳定性,三台微机均选用6GK1161-3AA01以太网10M /100M 自适应,PCI

总线网卡。

图1 PLC 模块配置示意

3 系统软件设计

3.1 PLC 编程

PLC 系统编程是以STEP 7编程软件为开发环境。可采用梯形图语言进行编程,使用上操作简洁、方便,易于用户掌握。

根据消防控制系统控制工艺进行PLC 编程,图2所示为消防安全控制流程图。3.2 人机界面设计

工程师站及操作员站均由DELL 计算机组成,软件采用SIMATIC WinCC V6.0,实现控制工艺画面、参数设定、消防控制等系统管理功能,支持报表

打印及网络发布功能。在该油田联合消防安全控制

系统中,具体实现功能:主画面(整个系统控制工艺流程图);参数设定画面(设定温度、压力、液位报警上下限);消防控制界面(设置应急手动控制阀);报表界面(显示日报表、周报表、月报表,并存档管理);报警画面(报警指示、历史报警记录);用户管理界面(使用人员账户管理)

。

图2 消防安全控制流程示意

4 结束语

采用PLC 来实现油田联合站消防控制,可使整个系统操作简单,维护方便,系统具有较高的可靠性、安全性,大大地提高了生产效益;确保油田联合站安全、高效运行。基于以太网的通信方式,使系统具有极大的灵活性,可随时根据联合站规模进行系统升级;支持远程下载、修改程序,使系统维护更加方便。

参考文献:

[1] 西门子(中国)有限公司.SIM A TIC S7ST EP7V5.4编程手

册[G].西门子(中国)有限公司,2006.

[2] 邹 丹.Win CC 组态软件的编程技巧[J].化工自动化及仪

表,2001,(3):63-64.

[3] 刘 合.联合站集输系统控制技术[M ].北京:石油工业出版

社,2003.

[4] 郑学志.油罐灭火系统的设计与应用[M ].北京:中国石化出

版社,1999.

[5] 刘美俊.西门子S7-300/400PLC 应用案例解析[M ].北京:

电子工业出版社,2009.

[6] 崔 坚.西门子S7可编程控制器 S TEP7编程指南[M ].北

京:机械工业出版社,2007.

[7] 王 蕊,苗宝增.基于SIM A TIC PLC 和触摸屏的喷泉监控系

统[J].电工技术,2006,(10):45-46.

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石油化工自动化 2010年