基于S7-300PLC软冗余的油田注水站计算机监控系统研究

摘要

油田注水是继利用气体、液体、岩石膨胀和溶解气驱等天然开采机理开采石油之后的一种稳产、增产和降低采收率下降的方法。人们经过科学地计算，向需要注水的油井进行注水操作，已经从地下多开采了数以万计桶的石油，既使资源得到充分开采，又可为石油企业增产增收，提高企业收益。
　　本课题以新疆准东油田北三台集油站内的注水站为研究对象，对注水全过程做了简要说明，确定了监控对象。系统架构采用上位工业控制计算机 IPC＋下位可编程逻辑控制器PLC＋现场人机界面HMI。IPC进行数据的监控和管理，高性能的PLC采用软冗余的方式对注水泵进行控制，极大地提高了系统可靠性，若注水过程出现故障，可在不停机的情况下，利用PLC内部的软冗余包程序，即可实现自动切换主/备系统继续注水的任务需求。
　　针对变频器或软启动器以往“一拖一”控制注水泵的方式，设计了一种“二拖二”变频器与软启动器组合控制的方式，即当某条通路上的泵或变频器（软启动器）故障，通过接触器的切换，可使用另一通道完好的泵或变频器（软启动器）继续完成注水任务。针对来水压力不稳、注水压力精度高的情况，设计了一种采用西门子内部连续控制器FB41块的恒压注水方案，可满足注水要求。
　　该注水站控制系统现场应用表明，变频器与软启动器组合控制方法可行，运行可靠。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 相关领域研究现状

1.3 论文研究结构

第二章 注水站控制系统硬件设计

2.1 系统简介

2.2 注水站控制系统总体设计方案

2.3 控制系统硬件设计

2.4 控制系统硬件选型

2.5 传感器选型

2.6 变频器选型

2.7 软启动器选型

2.8 现场系统控制柜设计

2.9 本章小结

第三章 变频器、软启动器的组合控制和恒压注水

3.1 变频器、软启动器的组合控制

3.2 变频器、软启动器的恒压注水控制

3.3 本章小结

第四章 软冗余技术

4.1 软冗余系统结构

4.2 软冗余系统工作原理

4.3 软冗余程序设计

4.4 软冗余构建

4.5 本章小结

第五章 注水站控制系统软件设计

5.1 上位机监控画面设计

5.2 下位机PLC程序设计

5.3 现场触摸屏画面设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文