摘要：本文從聯(lián)合站的工藝流程角度出發(fā)，針對 PLC 參與下的聯(lián)合站展開分析，并且就傳感器的校正問題給出了必要討論。
1 聯(lián)合站工藝流程簡析
聯(lián)合站的核心價值就在于對原油進行初步的凈化，主要是需要將水脫離出去，這直接關(guān)系到成品油的計量交換，因此，從成品油的質(zhì)量穩(wěn)定方面看，聯(lián)合站的工作質(zhì)量至關(guān)重要。在這個技術(shù)框架下，原油和天然氣的處理以及污水處理，是聯(lián)合站需要關(guān)注的重點，除此以外，外輸原油的檢測也是一個重點問題。其中，原油shou先金入游離水脫除器，實現(xiàn)初步油水分離，而后進一步送達含水油緩沖罐，并且經(jīng)過加熱爐送入電脫水器，#后到達凈化油緩沖罐進行處理，并且由外輸油泵和外輸油流量計輸出，送進油庫。天然氣在聯(lián)合站中，則是經(jīng)由天然氣除油器來實現(xiàn)自然沉降和初步過濾，在這個環(huán)節(jié)中，除油器能夠?qū)⑻烊粴庵械乃洼p質(zhì)油進行脫離，過濾后的天然氣經(jīng)由流量計實現(xiàn)向外輸送。對于聯(lián)合站中的污水，則是送達到污水崗，在此經(jīng)過兩次過濾，在確保水質(zhì)達標(biāo)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過水泵和流量計的計量送往注水站。#后，還需要對分離出的油氣進行質(zhì)量檢測，以原油為例，多采用抽樣檢測的方法，確保含水量控制在 0.3% 以下。
2 PLC 支持下的聯(lián)合站結(jié)構(gòu)分析
PLC 在聯(lián)合站中的深入應(yīng)用，是工業(yè)自動化的必然，這不僅僅關(guān)系到工作效率的提升，也與石油工業(yè)環(huán)境的安全水平密切相關(guān)。在當(dāng)前的聯(lián)合站工作環(huán)境中，SIEMENS 公司的 HMI 監(jiān)控組態(tài)軟件 WinCC 是比較常見的工具之一，這一軟件可以支持 PLC 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過程控制。通常而言，在聯(lián)合站中會設(shè)置一個中心控制室，室內(nèi)有現(xiàn)場 PLC 以及各類監(jiān)控系統(tǒng)與工程師操作站一同工作，其價值在于將聯(lián)合站中諸多任務(wù)藝環(huán)節(jié)中的工作參數(shù)進行采集，并且選擇合適的方式進行展示。這等于是實現(xiàn)了中心控制室對整個聯(lián)合站不同崗位的遠程監(jiān)控與控制，在諸多工作環(huán)節(jié)工作參數(shù)實現(xiàn)實時反饋的同時，中心控制室也可以對工作參數(shù)以及編程組態(tài)進行修改。
油田聯(lián)合站的數(shù)據(jù)傳輸，是將以太網(wǎng)作為核心來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的，并且多以模塊 IM360、IM361 對下位機進行容量方面的擴展。#下層是一種物聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)，將各類數(shù)據(jù)進行采集，分別為壓力傳感器、溫度傳感器等，不同的傳感器將對應(yīng)的工作環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)進行采集，并且經(jīng)過設(shè)備總線送達PLC 現(xiàn)場站。這是一個分布式的系統(tǒng)，但是，在 PLC 體系的支持之下，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式的基礎(chǔ)運算和判斷。隨后數(shù)據(jù)被送達到 PLC 主站，在實際的工作環(huán)境中，PLC 現(xiàn)場站可能存在多個，分別負(fù)責(zé)對應(yīng)的工作環(huán)節(jié)。工作人員可以通過工程師站或者操作員站接入以太網(wǎng)，并且與 PLC 主站進行聯(lián)系。操作員站點在這樣的系統(tǒng)中同樣會存在多個，但是，工程師站通常只有一個。操作員站中，可能有部分僅與以太網(wǎng)保持聯(lián)系，即通常只有一個操作員站通過油田局域網(wǎng)獲取關(guān)于信息綜合管理和設(shè)備監(jiān)控診斷方面的信息。這是兩個相對而言更高層級的自動監(jiān)聽功能，負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)對獲取到的諸多方面數(shù)據(jù)進行分析，并且做出必要判斷，其中網(wǎng)絡(luò)安全和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控，是信息綜合管理和設(shè)備監(jiān)視診斷兩個模塊的工作重點所在。除此以外，這兩個模塊還會與數(shù)據(jù)庫保持聯(lián)系，將獲取的相關(guān)特征數(shù)據(jù)進行存儲，并且在隨后的工作中以此作為依據(jù)展開對設(shè)備以及數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境的診斷。而工作人員利用系統(tǒng)的人機交互界面對相應(yīng)的設(shè)備發(fā)送指令的時候，則是通過以太網(wǎng)將對應(yīng)的控制指令送達 PLC 主站，而后進一步交由 PLC 分站的 AO 和 DO 模塊，對相關(guān)組件展開基本的控制和調(diào)節(jié)。同時，在終端的諸多工作設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，會經(jīng)過設(shè)備總線和現(xiàn)場 PLC 分站的 AI 以及 DI 模塊，將對應(yīng)的指令反饋到 PLC 主站，#終通過以太網(wǎng)傳輸?shù)奖O(jiān)視站。
對于這樣的一個系統(tǒng)而言，其突出特征存在于多個方面。shou先，其具有良好的集成特征，也就是將更多的數(shù)據(jù)融合在同一個系統(tǒng)下。對于這樣的一個系統(tǒng)，利弊兼而有之，從有利的方面看，就是海量的數(shù)據(jù)能夠幫助系統(tǒng)更好地發(fā)現(xiàn)存在于數(shù)據(jù)內(nèi)部的特征，有助于實現(xiàn)大數(shù)據(jù)背景下的智能化。而從不利的角度看，就是增加了該系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全的風(fēng)險性，一旦發(fā)生安全威脅，則受災(zāi)覆蓋面波及較大，因此，在進行安全布局的時候，壓力大成本也會隨之上升。其次，監(jiān)控系統(tǒng)采取模塊化的方式進行配置，對于后期 PLC 聯(lián)合站的發(fā)展能夠保持高度友好，兼容性也會隨之增加。除此以外，故障的診斷和排除、技術(shù)和軟件系統(tǒng)的升級等細節(jié)問題，在成本上也可以實現(xiàn)良好控制�？梢哉f，模塊化的系統(tǒng)能夠在未來的發(fā)展過程中保持彈性，在技術(shù)的迭代方面會跟得比較緊，但是，卻實現(xiàn)了成本在一定程度上的可控。#后，這樣的一個監(jiān)控系統(tǒng)，只強調(diào)系統(tǒng)在邏輯層面的結(jié)構(gòu)即可，對于物理介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等問題，并不需要過度關(guān)注。并且在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，看似比較傳統(tǒng)的總線型網(wǎng)絡(luò)，卻具有良好的數(shù)據(jù)交換速度，帶寬也能夠得到保證。
3 PLC 體系下的傳感器工作特征
對于 PLC 支持下的聯(lián)合站，其功能的實現(xiàn)還有賴于傳感領(lǐng)域。傳感器是能夠?qū)ν饨绛h(huán)境有所感知，并且獲取其信號以及物理條件或化學(xué)組成的設(shè)備，這一設(shè)備同樣能夠肩負(fù)有將相關(guān)信號數(shù)據(jù)傳輸給其他裝置的職責(zé)。依據(jù)傳感器的工作原理，可以大體分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩類，分別依靠物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)實現(xiàn)對環(huán)境和工作狀態(tài)的感知。其中，諸如壓電效應(yīng)、磁致伸縮現(xiàn)象、離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)都屬于物理傳感器可以獲取的范疇，而化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等，則屬于化學(xué)傳感器作用的領(lǐng)域。具體到聯(lián)合站監(jiān)控領(lǐng)域中，壓力、溫度以及液位是比較突出的幾個方面。
其中壓力傳感器多利用壓電效應(yīng)而展開工作，因此也會被稱作壓電傳感器。它主要選用石英、酒石酸鉀鈉或者磷酸二氫胺展開工作，但無法進行靜態(tài)測量，用于測定壓力增值量。通常而言，半導(dǎo)體壓電阻抗擴散壓力傳感器是比較常見的選擇，其在薄片表面形成變形壓力，并且進一步產(chǎn)生壓電阻抗效果，從而使得阻抗的變化轉(zhuǎn)化成為電信號進入網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
溫度傳感器則是利用物質(zhì)隨溫度變化而發(fā)生的物理變化轉(zhuǎn)化成為電量，從而產(chǎn)生對應(yīng)電信號的方式來展開工作，具體則分為接觸式和非接觸式兩個主要類別，如果按照傳感器材料與電子組件特性進行劃分，還可以分為熱電阻與熱電偶兩類。其中，接觸式溫度傳感器即通常所說的溫度計，這是利用傳導(dǎo)或者對流達到熱平衡而改變示值的工作方式，通常而言，精度較高，也因此被列為在聯(lián)合站 PLC 系統(tǒng)中#常選用的溫度傳感器。而液位傳感器的根本，則是一種壓力傳感器，可以分為接觸式和非接觸式兩種。其中前者包括單法蘭靜壓 /雙法蘭液位變送器、浮球式液位變送器、磁性液位變送器、電動內(nèi)浮球液位變送器以及電動浮筒液位變送器等幾種；而后者則主要包括超聲波液位變送器、雷達液位變送器等。實際工作中，多種液位傳感器均有不同的應(yīng)用，相對而言，靜壓投入式液位變送器略常見，這是一種將靜壓轉(zhuǎn)變成為電信號的傳感測定方式，并且在產(chǎn)生對應(yīng)的電信號后，還會進行溫度補償和線性修正，因此，結(jié)果相對比較可靠。
在傳感器實際工作的過程中，無論何種傳感器，都是用敏感組件對被測量的對象進行感知，而后將信號送達轉(zhuǎn)換器件加工，形成可以測定的電路參量，并且進一步經(jīng)由轉(zhuǎn)換電路形成對應(yīng)的電量輸出，#終由測量電路對這種電量進行測定形成數(shù)據(jù)。這樣的工作方式本身決定了傳感器的非線性特征，因此，必須利用軟件手段對其展開線性化并且輔以修正。
4 結(jié)語
油田聯(lián)合站的整體工作質(zhì)量，直接關(guān)系到原油的地衣級加工，更是與原油的質(zhì)量和產(chǎn)量等諸多因素保持了密切的關(guān)系，因此不容忽視。在當(dāng)前聯(lián)合站工作環(huán)境中，PLC 的存在已經(jīng)成為重要支持之一，是實現(xiàn)自動化的重要保障，也是切實提升聯(lián)合站工作效率、優(yōu)化整體工作環(huán)境水平的必然依賴。在實際工作中，必須對油田聯(lián)合站的工作細節(jié)保持警惕，才能有效發(fā)現(xiàn)相關(guān)不足之處，才能切實推進其發(fā)展。
關(guān)注我們 實現(xiàn)共贏