ControlLogix联合站油水分离系统.doc

课程设计（报告）题 目 ControlLogix联合站 油水分离控制系统设计 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 课程时间 一、 背景介绍大庆油田原油生产已进入高含水阶段,所采用的油水分离方法分为沉降脱水和复合电脱水两个阶段。主要工艺设备有游离水脱除器和电脱水器。油水分离的效果与对这些设备的控制方式有直接关系。大庆油田采油六厂某联合站的原油水分离控制部分均采用手动控制,数据采集,填写报表等都用人工完成,工人劳动强度大,又很难保证控制和采集数据的准确性。为此,该厂提出了对联合站的油水分离控制系统进行自动化改造,要求系统不仅要实现油水分离的自动控制,而且能将主控制室内的二次仪表用计算机上的形象直观画面来取代,以监视和控制现场设备运行状况。二、 系统控制技术要求联合站模拟控制系统实现了联合站游离水分离罐液面、压力采集、整定，报警及阀门的自动控制。（1）对游离水分离罐液面仪进行采集，液面仪输出0-10V对应液面高度为0-5米；（2）对游离水分离罐压力进行采集，压力传感器输出0-10V对应压力为0-1.5MPa；（3）液面高度正常为1.4米，液面高度低于1.0米时输出液面低报警，高于1.8米时输出液面高报警，高于1.9米时打开水阀（4）压力正常为0.5MPa，小于0.4MPa时压力低报警，压力大于0.6MPa时压力高报警，大于0.65MPa时打开放油阀（5）报警输出共用一路声光报警，通过确认按钮消除报警，报警出现时可再次报警；（6）报警及应急控制信号需具有施密特触发特性（7）液面、压力调节阀手动/自动控制，手动可设置阀门开度；（8）系统模拟2个游离水分离罐控制；（9）采用传统PLC模式和ControlLogix模式实现系统控制。三、设计方案系统模拟对联合站2个游离水分离罐油水分离过程进行自动控制。实验台已完成按钮、指示灯、模拟量输入、输出的连接。3.1系统硬件设计3.1.1系统IO模块控制系统采用美国罗克韦尔自动化公司最新的ControlLogix系列控制系统，包括： 1756-PA2 电源模块电源模块将外部的的交流或直流电源转换成控制器内部可用的电源，并防止电压脉冲对可编程序控制器内部部件的干扰。 1756-L55M12 ControlLogix处理器或1756-L1处理器（对应Slot 0）控制系统的运行。1756-ENET/1756-ENBT/1756-EWEB 以太网通信模块（对应Slot 1）与计算机或其它控制系统通信，本实验中计算机对控制系统的监测及控制程序的下载都是通过该模块实现的。1756-IB16/D（/I）数字量输入模块16通道带故障诊断(隔离型)用于检测按钮信号输入信号。1756-OB16/D（/E）数字量输出模块16通道带故障诊断（带电子保险）用于输出，控制指示灯等。1756-IF8（1F16，IR6I）模拟量输入模块（8通道、16通道电流电压，电阻输入）用于电压、电流信号及电阻输入信号的检测1756-OF8（OF6VI）模拟量输出模块（8通道非隔离电流/电压输出、6通道隔离型电压输出）3.1.2建立通信（1）启动RSLinx在Windows开始菜单的程序栏中选择Rockwell Software的RSLinx，如图1-1所示（如在屏幕右下角已经有图标，则双击该图标）。（2）选择并配置与系统通信的驱动程序在RSLinx软件界面中打开Communications菜单，选择Configure Drivers或直接点击常用工具栏中的Configure Drivers快捷方式图标。弹出通信驱动程序配置界面。图1-3 系统通信驱动程序选择界面原有的驱动程序，可按Delete按钮删除注意：如果新驱动程序名称不是AB_ETH-1，则说明原先已有配置的驱动程序，应删除后重新配置，以免因驱动程序问题导致连接不到硬件或连接到错误的实验台。在有效驱动程序类型（Available Driver Type）下拉菜单中列出了RSLinx支持的所有驱动程序类型。包括RS-232、EtherNet、EtherNet/IP、各种通信板卡、协议及软件接口协议。本实验中计算机通过 Ethernet与ControlLogix控制系统通信，因此，在图1-3的Available Driver Type下拉菜单中选择Ethernet Device。然后点击 Add New 按钮，在随后出现的添加新的驱动程序（Add New RSLinx Driver）对话框中点击OK按钮（如果选择默认的驱动程序名称）。出现图1-5所示Ethernet网络配置界面。在Host Name栏内输入计算机要与之通信的1756-ENET模块的IP地址，该地址已预先配置为10.2.0.10X，其中X为实验台的序号，1号实验台为10.2.0.101，2号实验台为10.2.0.102，以此类推。输入完成后点击“应用”和“确定”按钮，即完成了计算机与ControlLogix 的EtherNet网络通信配置。然后关闭Configure Drivers界面。ControlLogix控制系统中EtherNet模块的IP地址规则与计算机中的IP设置规则一致，通信上也遵守以太网规定。注意不要关闭RSLinx软件。点击RSWho，所有模块信息可以自动浏览得到。方便维护，调试。3.2系统软件设计传统控制模式：模拟量输入模块配置为Integer Data-Differential Mode按照传统方式对采集到的信号进行处理、整定。模拟量输出模块配置为Integer Data模式将阀门开度输出百分比转化成输出控制电压。ControlLogix控制模式：模拟量输入模块配置为Float Data-Differential Mode 模拟量输出模块配置为Float Data模式配置为 四、项目总结作为目前广泛使用的检测方法有plc控制，plc检测控制系统应用最为广泛。关于传统plc模式与ControlLogix控制方式的对比如下：（1）可靠性Plc不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线打打减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。Plc采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。Plc有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。Plc是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。（2）易操作性对plc的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找，然后进行更改。Plc有多种程序设计语言可供使用。用于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解。Plc具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。（3）灵活性Plc采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用而拓展。操作十分灵活方便，监视和控制变量十分容易。以上特点使用plc控制系统具有可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强，运行稳定等诸多优点今后plc控制系统还会得到更广泛的使用。在这次实验中我们使用了plc的两种方式，传统模式及ControlLogix模式，两者相对比可知，传统模式的程序结构明确，便于读懂，对编程者的思路有很不错的体现，但是程序相对复杂，要通过复杂的计算模块来实现输入数据的转换以便于显示，比如液位及压强，且相同结构的程序无法完成复用，例如此次编程的一、二号罐，他们具有相同的程序结构，但是必须重新定义变量，才能实现功能，比较麻烦；而ControlLogix模式，程序简短，但是对于编程者之外的其他人难于快速理解，他不需要计算公式来实现输入数