油田联合站工作体系下的PLC 应用探析

王科

（大庆油田创业集团新世纪实业公司自动化仪表分公司，黑龙江 大庆 163000）

1 联合站工艺流程简析

联合站的核心价值就在于对原油进行初步的净化，主要是需要将水脱离出去，这直接关系到成品油的计量交换，因此，从成品油的质量稳定方面看，联合站的工作质量至关重要。在这个技术框架下，原油和天然气的处理以及污水处理，是联合站需要关注的重点，除此以外，外输原油的检测也是一个重点问题。其中，原油首先进入游离水脱除器，实现初步油水分离，而后进一步送达含水油缓冲罐，并且经过加热炉送入电脱水器，最后到达净化油缓冲罐进行处理，并且由外输油泵和外输油流量计输出，送进油库。天然气在联合站中，则是经由天然气除油器来实现自然沉降和初步过滤，在这个环节中，除油器能够将天然气中的水和轻质油进行脱离，过滤后的天然气经由流量计实现向外输送。对于联合站中的污水，则是送达到污水岗，在此经过两次过滤，在确保水质达标的基础上，经过水泵和流量计的计量送往注水站。最后，还需要对分离出的油气进行质量检测，以原油为例，多采用抽样检测的方法，确保含水量控制在0.3%以下。

2 PLC 支持下的联合站结构分析

PLC 在联合站中的深入应用，是工业自动化的必然，这不仅仅关系到工作效率的提升，也与石油工业环境的安全水平密切相关。在当前的联合站工作环境中，SIEMENS 公司的HMI 监控组态软件WinCC 是比较常见的工具之一，这一软件可以支持PLC 实现数据采集和过程控制。通常而言，在联合站中会设置一个中心控制室，室内有现场PLC 以及各类监控系统与工程师操作站一同工作，其价值在于将联合站中诸多任务艺环节中的工作参数进行采集，并且选择合适的方式进行展示。这等于是实现了中心控制室对整个联合站不同岗位的远程监控与控制，在诸多工作环节工作参数实现实时反馈的同时，中心控制室也可以对工作参数以及编程组态进行修改。

油田联合站的数据传输，是将以太网作为核心来实现数据共享的，并且多以模块IM360、IM361 对下位机进行容量方面的扩展。最下层是一种物联网的形态，将各类数据进行采集，分别为压力传感器、温度传感器等，不同的传感器将对应的工作环节中的数据进行采集，并且经过设备总线送达PLC 现场站。这是一个分布式的系统，但是，在PLC 体系的支持之下，能够实现分布式的基础运算和判断。随后数据被送达到PLC 主站，在实际的工作环境中，PLC 现场站可能存在多个，分别负责对应的工作环节。工作人员可以通过工程师站或者操作员站接入以太网，并且与PLC 主站进行联系。操作员站点在这样的系统中同样会存在多个，但是，工程师站通常只有一个。操作员站中，可能有部分仅与以太网保持联系，即通常只有一个操作员站通过油田局域网获取关于信息综合管理和设备监控诊断方面的信息。这是两个相对而言更高层级的自动监听功能，负责通过网络对获取到的诸多方面数据进行分析，并且做出必要判断，其中网络安全和设备状态的监控，是信息综合管理和设备监视诊断两个模块的工作重点所在。除此以外，这两个模块还会与数据库保持联系，将获取的相关特征数据进行存储，并且在随后的工作中以此作为依据展开对设备以及数据传输环境的诊断。而工作人员利用系统的人机交互界面对相应的设备发送指令的时候，则是通过以太网将对应的控制指令送达PLC 主站，而后进一步交由PLC 分站的AO 和DO 模块，对相关组件展开基本的控制和调节。同时，在终端的诸多工作设备的状态参数，会经过设备总线和现场PLC 分站的AI 以及DI 模块，将对应的指令反馈到PLC 主站，最终通过以太网传输到监视站。

对于这样的一个系统而言，其突出特征存在于多个方面。首先，其具有良好的集成特征，也就是将更多的数据融合在同一个系统下。对于这样的一个系统，利弊兼而有之，从有利的方面看，就是海量的数据能够帮助系统更好地发现存在于数据内部的特征，有助于实现大数据背景下的智能化。而从不利的角度看，就是增加了该系统数据安全的风险性，一旦发生安全威胁，则受灾覆盖面波及较大，因此，在进行安全布局的时候，压力大成本也会随之上升。其次，监控系统采取模块化的方式进行配置，对于后期PLC 联合站的发展能够保持高度友好，兼容性也会随之增加。除此以外，故障的诊断和排除、技术和软件系统的升级等细节问题，在成本上也可以实现良好控制。可以说，模块化的系统能够在未来的发展过程中保持弹性，在技术的迭代方面会跟得比较紧，但是，却实现了成本在一定程度上的可控。最后，这样的一个监控系统，只强调系统在逻辑层面的结构即可，对于物理介质和拓扑结构等问题，并不需要过度关注。并且在数据传输的过程中，看似比较传统的总线型网络，却具有良好的数据交换速度，带宽也能够得到保证。

3 PLC 体系下的传感器工作特征

对于PLC 支持下的联合站，其功能的实现还有赖于传感领域。传感器是能够对外界环境有所感知，并且获取其信号以及物理条件或化学组成的设备，这一设备同样能够肩负有将相关信号数据传输给其他装置的职责。依据传感器的工作原理，可以大体分为物理传感器和化学传感器两类，分别依靠物理效应和化学效应实现对环境和工作状态的感知。其中，诸如压电效应、磁致伸缩现象、离化、极化、热电、光电、磁电等效应都属于物理传感器可以获取的范畴，而化学吸附、电化学反应等，则属于化学传感器作用的领域。具体到联合站监控领域中，压力、温度以及液位是比较突出的几个方面。其中压力传感器多利用压电效应而展开工作，因此也会被称作压电传感器。它主要选用石英、酒石酸钾钠或者磷酸二氢胺展开工作，但无法进行静态测量，用于测定压力增值量。通常而言，半导体压电阻抗扩散压力传感器是比较常见的选择，其在薄片表面形成变形压力，并且进一步产生压电阻抗效果，从而使得阻抗的变化转化成为电信号进入网络环境。温度传感器则是利用物质随温度变化而发生的物理变化转化成为电量，从而产生对应电信号的方式来展开工作，具体则分为接触式和非接触式两个主要类别，如果按照传感器材料与电子组件特性进行划分，还可以分为热电阻与热电偶两类。其中，接触式温度传感器即通常所说的温度计，这是利用传导或者对流达到热平衡而改变示值的工作方式，通常而言，精度较高，也因此被列为在联合站PLC 系统中最常选用的温度传感器。而液位传感器的根本，则是一种压力传感器，可以分为接触式和非接触式两种。其中前者包括单法兰静压/双法兰差压液位变送器、浮球式液位变送器、磁性液位变送器、电动内浮球液位变送器以及电动浮筒液位变送器等几种；而后者则主要包括超声波液位变送器、雷达液位变送器等。实际工作中，多种液位传感器均有不同的应用，相对而言，静压投入式液位变送器略常见，这是一种将静压转变成为电信号的传感测定方式，并且在产生对应的电信号后，还会进行温度补偿和线性修正，因此，结果相对比较可靠。

在传感器实际工作的过程中，无论何种传感器，都是用敏感组件对被测量的对象进行感知，而后将信号送达转换器件加工，形成可以测定的电路参量，并且进一步经由转换电路形成对应的电量输出，最终由测量电路对这种电量进行测定形成数据。这样的工作方式本身决定了传感器的非线性特征，因此，必须利用软件手段对其展开线性化并且辅以修正。

4 结语

油田联合站的整体工作质量，直接关系到原油的第一级加工，更是与原油的质量和产量等诸多因素保持了密切的关系，因此不容忽视。在当前联合站工作环境中，PLC 的存在已经成为重要支持之一，是实现自动化的重要保障，也是切实提升联合站工作效率、优化整体工作环境水平的必然依赖。在实际工作中，必须对油田联合站的工作细节保持警惕，才能有效发现相关不足之处，才能切实推进其发展。