论文-基于PLC控制的油田自动化计量系统设计

1、基于PLCC控制的油油田自动化计量系统统设计摘 要在分析了低低产油井常常用的玻璃璃管人工量量液技术与与装置中所所存在的问题的基基础上，介介绍了如何何将PLCC用于一种种新型的油油井自动计计量装置的的设计思路路和实施方方案等。对于从站应应用S7-200型型可编程控控制器，通通过自动切切换模块、检测模块块、控制模模块和报警警处理模块块，解决了了油井生产产过程中低低产间歇出出油情况下下的计量问问题，并用S7-300作作为主站通通过PROOFIBUUS-DP总线实时采采集各个油油井的计量量信息并将将这些信息息经过工业业以太网传传给上位机机，经过上位位机的处理理把相关信信息在WiinCC组组态画面中中显

2、示出来来。实现了了对各个油油井计量信信息的实时时监控，并并在实际生产产中获得了成功的试试用。实现现了油井计计量自动化化，提高了了计量精度度。关键词 检检测模块 低产油油井 自动计量 PROFFIBUSS总线技术术 工业以以太网1 绪论论1.1 选题背景景油井产量的的计量是油油田生产管管理中的一一项重要工工作，对油油井产量进进行准确、及时的计计量，对掌掌握油藏状状况、制定定生产方案案，具有重重要的指导导意义。目目前国内各各油田采用用的计量方方法多种多多样，基本本实现了自自动计量。但油井计量量结果差别别很大，含含水率变化化从0到1100%变变化，油气气比变化从从不含气到到气油比达达到80%甚至更高

3、高，准确的的计量油井井产量一直直是工程技技术人员面面临的一个个难题。现场自动计计量装置虽虽然形式各各异，但很很难有一种种计量方式式能够满足足油田全部部油井计量量的需要，所所以对各种种计量形式式进行对比比，找出各各种计量方方式各自的的适应性及及适用范围围，将为油油田自动计计量装置的的现场使用用提供可靠靠的技术保保证。目前国内油油田计量站站普遍采用用玻璃管人人工量液，这这种计量方方式存在以以下主要问问题：（1）工作作量大，效效率低。（2）低产产油井存在在产液间歇现象，间间歇时间长短不一一短时计计量很难得得出真实的的产量。（3）油井井产液含水水率高，人工工取样随机机性很强，很很难取准，无无法得到真真

4、实、稳定定、准确的的含水率值值。在某些油田田，玻璃管人人工量液的的计量方法法已使一些些油区的产产量计量误误差达到220的程程度。尽管管国内很多多油田在油油井计量方方面做了大大量研究，实现了油油井自动计计量。但仍仍存在以下下问题：（1）由于于采用单罐罐计量，不不能真正实实现24hh连续计量量。（2）所用用检测液位位仪表易发发生挂料、卡死现象象，造成电电动阀误动动作，计算算结果不准准确。（3）在线线含水分析析仪现场使使用效果不不理想。（4）分离离器压油比比较困难。1.2 国内外相相关技术发发展概述国外油田油油井产量的的计量自动动化程度高高，前端采采用多通阀阀或三通阀阀自动选井井，计量设设备多采用用

5、卧式分离离器或不分分离式多相相流量计计计量。计量量设备一次次到位，后后期改造很很少，设备备造价较高高，很难直直接引进。国外油田田生产管理理中对检测测结果要求求不高，油油井产量稳稳定，测量量周期长，与与国内生产产组织方式式存在较大大差别。一一般是国内内产品借鉴鉴国外技术术，改造后后在现场应应用，相比比而言国内内油井计量量技术分类类更加繁多多。工程师站WinCC主站S7-3001号从站S7-2002号从站S7-2003号从站S7-2004号从站S7-200n号从站S7-2001号油井2号油井3号油井4号油井n号油井PROFIBUS-DP工业以太网图1-1系系统结构图图国内油田油油井自动化化水平参差

6、差不齐，一一个油田内内部各采油油厂之间从从自动化实实施程度和和具体的技技术应用差差别较大，总总体上讲还还是向自动动化水平逐逐步提高的的方向发展展，以不分分离三相流流量仪、两相分离离撬装计量量站、旋流流分离质量量流撬装设设备以及功功图量油为为代表的各各种量油技技术在现场场得到了一一定成都的的应用。作作为生产配配套技术，油油井自动化化实施水平平主要取决决于生产管管理需求，但但油井自动动化计量技技术的提高高也能反过过来优化工工艺，比如如近期大量量实施的功功图法量油油，采用环环形工艺，不不再建设计计量间。1.3 系统设计计概要本系统为油油井的自动动计量系统统，它采用SS7-2000作为从从站的核心心控

7、制器对对单个油井井的采油量量信息进行实实时采集，并并将采集到到的信息传传给主站，经过主站站的处理再再传给上位位机。通过过WinCC组态画画面将各个个油井的计计量信息实实时显示出出来。整个个系统的结结构图见图图1-1.1.4 系统设计计思想对于每个从从站，整个个装置采用用两个相同同的分离器，高高6000mmm、直径4000mm的的分离器由由调节阀分成成缓冲室和和量油室。量油室安安装有上下下位两个射射频导纳液液位控制器器，水包上上装有磁伸伸缩液位计计。一个进进油计量，一一个压油(利用进油油分离器分分离出的气气及自身高高度)，实实现连续生生产和计量量；利用连连通器原理理，根据油油、水密度度差间接计计

8、算含水，从从而实现液液量和含水水的准确计计量。当油水混合合液的液位位到达下位位控制器探头时，计计时器开始始计时，记记下磁伸缩缩液位计的的液位L11；当混合合液液位上上升到上位位控制器探探头时，计计时结束，记记录时间TT1，记下磁磁伸缩液位位计的液位位L2。上下位射频频导纳液位位控制器探探头之间的的距离为SS，容积为为标准计量量容积Q，油油水混合液液从下位射射频导纳液液位控制器器到上位射射频导纳液液位控制器器的时间为为T1，磁伸缩缩液位计计计量的水的的高度为LL(L=LL2-L1)。设：水的密密度为X水；油水混混合物的密密度为X混合物；含水比率率为P。则则： (1)得： (2) (3) (4)

9、(5)代入 (6)得 (7)两台分离器器依次循环环计量N次次，最终得得出产量 (8)含水比率 (9)主站实时采采集从站的的计量信息，并并将采集到到信息传给给上位机，通过上位位机的处理理在WinCC组态画画面中将各各个从站的的信息显示示出来。2 硬件件系统设计计2.1 从站PLLC系统的的硬件组成成整个从站系系统共有99点开关量量输入，116点开关关量输出，4点模拟量输人。选用S7-200型可编程控制器作为本系统控制的核心。由一块CPU226、一块EM235模拟量扩展模块、一块EM222数字量扩展模块。整个从站的硬件组成如图2-1所示：从站控制器S7-200自动切换模块检测模块报警处理模块显示模

10、块图2-1从从站的硬件件组成在从站系统统中：自动切换换模块用于于手/自动动计量方式式的切换，系统操作作方式分为为2种：手手动操作方方式，自动动操作方式式。操作方方式的设定定由安装在在电控柜面面板上的“手动/自自动”选择开关关确定，触触摸屏画面面设计“本本地/远程程”选择开开关确定参参数选择方方式。（1）手动动控制方式式 手动控制方方式通过触触摸屏来完完成，一般般用于系统统检修状态态下的“单步操作作”；阀件的的阀位状态态；特定功功能的管路路通路阀位位选择，如如回料、清清洗、吹干干管路等环环节，可以以遵守原有有生产习惯惯选择手动动进行；控控制电机启启停等。（2）自动动控制方式式自动方式能能够保证设

11、设备自动、连续生产产。自动化化生产可以以保证产品品质量的稳稳定性，并并且操作方方便，可基基本不需要要人工干预预。检测模块由由温度传感感器、压力力传感器、液位传感感器等构成成，对计量量装置的温温度、压力力、液位等等进行实时时检测；报警处处理模块用用于显示装装置中报警警的量及通通过按钮对对报警信息息复位等；显示模块块由TD2200中文文文本显示示器构成，TTD2000显示产量量、含水，可可设定计量量时间、计计量次数和和纯油密度度等相关参参数。2.2 主站PLLC的硬件件组态2.2.11 主站PLLC的硬件组态过过程双击桌面上上的图标打开SSTEP77，单击FFile New，在在Name一栏中输入

12、入工程名如如“主站PLC硬件组组态”，Storrage一一栏为存储储路径，可可自行改动动如“G:我我的设计plc 设计”，点击OOK按钮。在主站PPLC硬件件组态栏的的空白处右右击然后点点击Inssert New Objeect选择择SIMAATIC 300 SStatiion。双击然后双双击进入硬硬件组态画画面，我们们先选择SSIMATTIC 3300中的的机架RAACK-3300然后后双击Raail进入入。在1号机架架中放入电电源PS 307 10A，选选中2号机机架然后双双击CPUU 3155-2DPP。点击Neww按钮进入入PROFFIBUSS DP属属性对话框框，设置如图图所示参数数

13、然后点击击OK按钮钮，进入。其中新建DDP网络的的站地址为为2，此地地址可根据据需要进行行设置。点点击OK按按钮进入图图2-1所所示画面，然然后根据系系统设置进进行其他设设备的组态态。图2-1 组态信息息2.3.22 主站PLLC组态图图主站系统采采用S7-300型型可编程控控制器作为为控制系统统的核心，由一块CPU315-2DP、一块电源PS307 10A、一块DI16xDC24V、一块DO16xDC24V/0.5A、一块AI8x12Bit、一块AO2x12Bit和一块CP343-1构成，具体如图2-11所示：其中PS3307 110A为电电源模块，它它将AC1120/2230电压压转换为D

14、DC24VV电压，为为主站控制制器S7-300、输入/输输出模块、执行器等等供电；CPU3315-22DP具有有大中规模模的程序容容量和数据据结构，对对二进制和和浮点数有有较高的处处理能力，有有DP主站站/从站接接口或PRROFINNET接口口，可以用用于建立大大规模的分分布式I/O结构；CP3443-1是是用于S77-3000的全双工工以太网通通信处理器器，传输速速率为100Mbitt/s或1100Mbbit/ss。CP3343-11的15针针D形插座座用于连接接工业以太太网，允许许AUI和和双绞线接接口之间的的自动转换换。RJ-45插座座用于工业业以太网的的快速链接接，可以使使用电话线线通

15、过ISSDN连接接互联网。CP3443-1在在工业以太太网上独立立处理数据据通信，有有自己的处处理器。通通过它们SS7-3000可以与与编程器、计算机、人机界面面装置和其其他S7和和S5 PPLC进行行通信。图2-2主主站系统硬硬件组态图图2.4 整个系统统硬件的上位机组态态图由于石油为为易燃易爆爆行业，对对安全性的的要求很高高，故在设设计系统时时应考虑足足够的冗余余。在本系统中设设置了S77-3000冗余主站站，通常情情况下它处处于非工作作状态，只只有当主站站PLC处处于故障状状态时它才才进入工作作状态，从从而提高了了系统的可可靠性。在在整个系统中工程师站站用于监控控各个油井井的计量信信息并

16、拥有有对各个从从站进行远远程操控的的权限。整整个系统的的硬件组态态如图2-3：图2-3 整个系统统的硬件组组态图3 系统统软件设计计3.1 从站的PPLC控制制程序设计计从站系统的的计量工艺艺流程为：首先将计计量装置进进行初始化化并检测缓缓冲室内的的压力是否否达到5000KP。若达到5000KP则则高气压井井压油阀关关闭，进油油阀、隔离离阀打开，根根据连通器器的原理知知：计量室室内的油面面将和缓冲冲室内的油油面相平。当计量室室内的油面面上升到下下射频导纳纳液位控制制器控制器器时，记下下油面的高高度L1同时定时时器开始计计时,当计计量室内的的油面上升升到上射频频导纳液位位控制器时时，记下油油面高

17、度LL2同时定时时器停止工工作,此时时出油阀打打开同时隔隔离阀关闭闭。当计量量室内液面面下降到下下射频导纳纳液位控制制器时延时时20S关关闭出油阀阀同时打开开分离阀，如此进行循环计量。在计量室排油过程中如果缓冲室内的液面上升到上液位控制器时（一般未到出现这种情况时计量室内的油已排尽），缓冲室上液位控制器报警灯亮同时进油阀关闭，直至计量室内油排尽再次进入正常计量状态；如果缓冲室内的压力未达到500KP，则打开高气压井压油阀进行冲压直至达到500KP再关闭，然后进入正常计量状态。从站系统控制流程图见附录1。.3.2 主站PLLC程序设设计当主站PLLC从WiinCC接接收到它的的参数配置置后，就开

18、开始同从站站进行通信信了。主站站的参数配配置包括参参数化/组组态数据，以以及它所控控制和联系系的从站地地址。主站站PLC正正是通过参参数化/组组态数据这两个个报文识别别属于它的的从站的。本系统中中主站PLLC主要用用来读取各各个从站的的数据信息息，并将信信息经工业业以太网传传给上位机机。将上位位机处理过过的信息反反馈给从站站从而达到到控制从站站的目的，其其中工业以以太网实用用的通信协协议为TCCP/IPP。当从站系系统有报警警信息时，WWinCCC主画面中中相应序号的从站报警指指示灯开始始闪烁，从而而我们可以以直观的观观察各个从从站的计量量状况。其其控制流程程图见附录22。3.3 系统的Win

19、CCC组态3.3.11 WinCCC软件的的相关介绍绍及其使用用WinCCC组态软件件是在生产产和过程自自动化中解解决可视化化和控制任任务的工业业技术中性性系统。它它提供了是是用于工业业的图形显显示、消息息、归档以以及报表的的功能模板板。高性能能的过程耦耦合、快速速的画面更更新、以及及可靠的数数据使其具具有高度的的实用性。除此WinCC还可以以实现信息息的查询、曲线拟合合、参数设设定、故障障信息报警警等功能。其使用过过程如下：（1）新建建工程项目目双击桌面上上的WinnCC快捷捷图标，打打开WinnCC界面面，在WiinCCEExploorer界界面中单击击“文件新新建”或单击工工具栏中的的按

20、钮，弹弹出“项目管理理器”对话框，选选择“单用户项项目”，单击“确定”。在随后弹出出的对话框框中的“项目名称称”一栏中，输输入新建项项目的名称称，例如“整个系统统的WinnCC组态态图”，在右边边的“项目路径径”中，设定定新建项目目的保存路路径，单击击“创建”按钮，完完成新建项项目的创建建。（2）建立立PROFFIBUSS-DP的的连接通道道在WinCCCExpploreer界面的的左边窗口口中右键单单击“变量管理理”，在弹出出的菜单中中选择“添加新的的驱动程序序”，进入对对话框中，单单击“SIIMATIIC S77 Prootocool Suuite.chn”，并单击击“打开”按钮，完完成驱

21、动程程序的添加加。在WinCCCExpploreer界面的的左边窗口口中的“变量管理理”文件夹下下会显示刚刚才所添加加的驱动程程序，右键键单击“MMPI”通通道的图标标。单击“新驱动程程序的连接接”，进入“连接属性性”对话框，可可以在“名字”框中为新新建的连接接重新命名名，单击“属性”按钮，进进入“连接参数数”对话框，根根据CPUU315-2DP组组态的信息息，设定“站地址”（CPUU315-2DP的的站地址）、“段ID”、“机架号”（CPUU315-2DP的的机架号）、“插槽号”（CPUU315-2DP的的插槽号），然然后单击“确定”按钮。单击“系统统参数”，进入系系统参数对对话框，在在“逻

22、辑设备备名称”中选择“CP56611（MMPI）”。在WiinCCEExploorer界界面的左边边窗口中的的“变量管理理SIMMATICC S7 Prottocoll SuiiteMMPI”文件夹下下会显示刚刚才所添加加的驱动连连接，右键键单击此驱驱动连接，在在弹出的菜菜单中单击击“新建变量量”，会弹出出对话框，设设定变量的的名称（例例如Varr1）和数数据类型（浮浮点数）。单击“选择”设定新建建变量对应应的PLCC中的地址址（例如MMD10），这这样Winncc中的的变量Vaar1对应应PLC中中的地址就就是MD110。（3）建立立画面在WinCCCExpploreer界面的的左边窗口口中

23、，右键键单击“图形编辑辑器”，在弹出出的菜单中中单击“新建画面面”，新建一一个画面，进进入画面编编辑界面“Grapphicss Dessigneer”。（4）通过过输入/输输出域控制制变量在Grapphicss Dessigneer界面中中，找到“对象选项项板智能能对象”，打开“智能对象象”文件夹，单单击“输入/输输出域”，在画面面区中鼠标标会变成，将将鼠标指向向放置智能能对象的地地方，拖动动至所需要要的大小后后释放，会会弹出对话话框，在“变量”框中输入入变量的名名称（此名名称必须首首先在 “变量管理理”中创建，例例如上面建建立的外部部变量“VVar1”）。在画画面窗口中中右键单击击任意一个个

24、对象（例例如新建的的输入/输输出域1），在在弹出的菜菜单中单击击“属性”，会弹出出属性对话话框，可以以更改对象象的属性。用同样的方方法在画面面区添加窗窗口对象“按钮”，打开属属性对话框框，选择“事件”窗口，单单击左面窗窗口中的“按钮鼠鼠标”，选择鼠鼠标对应的的动作（例例如按左键键的动作）右右键单击，会会弹出提示示选择脚本本语言的菜菜单。例如如让变量VVar1的的值为1.23，在在C动作编编辑器中可可以输入“SetTTagFlloat(Varr1,11.23);”，在在VBS动动作编辑器器中可以输输入“hmmirunntimee.Taggs (Var11).WWritee 1.223”，在在“直

25、接连连接”对话话框中可以以进行设置置。（5）通过过按钮控制制变量（6）通过过曲线和表表格的形式式实时显示示变量的变变化在“对象选选项板”中，找到到“Winncc OOnlinne Taable Conttrol”控件，将将此控件添添加到画面面区，在弹弹出的对话话框中，在在“常规”选项下，设设定趋势曲曲线控件的的名称、数数据源（在在线变量指指当前实时时显示的变变量，归档档变量指WWinccc历史数据据库中的变变量数据）、及显示的的状态。同同样通过控控件“Wiincc Onliine TTrendd Conntroll”可以以以表格的形形式显示变变量。3.3.22 整个系统统的WinnCC组态态整

26、个系统的的WinCCC组态分分为系统主主画面（如如图3-11）和各个从站的组组态画面（如如图3-2）。在系统主主画面中集集成了整个个油田系统统的所有从从站以及各各自的报警警指示灯，如如果在系统统运行过程程中某个从从站出现了了报警信息息（如压力力、温度或或液位超高高等）则相相应的报警警指示灯就就会闪烁起起来，我们们可以根据据指示灯点点击相应的的从站按钮钮从而进入入从站系统统，根据相相应值及从从站报警系系统来确定定故障源，进进而消除故故障。图3-1系系统主画面面在从站系统统组态画面面中我们对对计量系统统实物进行行了图形化化模拟并集集成了各个个变量的报报警指示灯灯，若有变变量超出额额定范围时时相应的

27、报报警指示灯灯将会闪烁烁，除此之之外我们还还对缓冲室室液位和计计量室液位位设置了棒棒图显示系系统，实现现了对缓冲冲室和计量量室油面高高度的实时时监控。通通过I/OO域将缓冲冲室和计量量室的压力力和温度值值实时显示示出来，以以便我们更更好的控制制计量系统统。按下主主画面按钮钮我们将返返回系统主主画面。图3-2 从站系统统组态画面面4 系统统网络设计计4.1 相关技术术简介4.1.11 PROFIIBUS概概述（1）PRROFIBBUS是一一种国际化化、开放式式、不依赖赖于设备生生产商的现现场总线标标准。广泛泛适用于制制造业自动动化、流程程工业自动动化和楼宇宇、交通、电力等其其他领域自自动化。（2

28、）PRROFIBBUS由三三个兼容部部分组成，即即PROFFIBUSS-DP(Deceentraalizeed Peeriphhery)、PROOFIBUUS-PAA(ProocessAAutommatioon)、PPROFIIBUS-FMS(FielldbussMesssageSpeciificatioon)。（3）PRROFIBBUS-DDP:是一一种高速低低成本通信信，用于设设备级控制制系统与分分散式I/O的通信信。使用PPROFIIBUS-DP可取取代办244VDC或或4-200mA信号号传输。（4）PRROFIBBUS-PPA:专为为过程自动动化设计，可可使传感器器和执行机机构连在一

29、根总总线上，并并有本征安安全规范。（5）PRROFIBBUS-FFMS:用用于车间级级监控网络络，是一个个令牌结构构、实时多多主网络。（6）PRROFIBBUS是一一种用于工工厂自动化化车间级监监控和现场场设备层数数据通信与与控制的现现场总线技技术。可实实现现场设设备层到车车间级监控控的分散式式数字控制制和现场通通信网络，从从而为实现现工厂综合合自动化和和现场设备备智能化提提供了可行行的解决方方案。4.1.22 PROFIIBUS传传输技术PROFIIBUS提提供了三种种数据传输输类型:（1）用于于DP和FFMS的RRS4855传输。（2）用于于PA的IIECI1158-22传输。（3）光纤纤

30、。 用用于DP/FMS的的RS4885传输技技术。由于于DP与FFMS系统统使用了同同样的传输输技术和统统一的总线线访问协议议，因而，这这两套系统统可在同一一根电缆上上同时操作作。RS-485传传输是PRROFIBBUS最常常用的一种种传输技术术。这种技技术通常称称之为H22。采用的的电缆是屏屏蔽双绞铜铜线。RSS-4855传输技术术基本特征征:4.1.33 PROFIIBUS 网络在需要快速速响应和数数据交换量量不大的现现场级，适适宜应用PPROFIIBBUSS-DP现现场总线。PROFFIBUSS-DP是是开放式现现场总线系系统，符合合欧洲标准准和国际标标准。这种种现场总线线也是用于于过程

31、自动动化现场总总线PROOFIBUS-DP的基基础。PROFIIBUS-DP现场场总线有以以下特性:（1）符合合于欧洲标标准EN5501700（2）符合合于IECC611558-3标标准品种齐全的的现场总线线部件经过过双绞线或或光缆的数数据传输能能进行自动动化系统的的柔性和模模块化设计计并能与执执行器传感感器接口相相连节省接接线费用，最多可连连接1255个节点，没没个总线段段最多322个节点；传输速率率最大为112Mbiit/s，响响应时间短短；传输距离离可达233.8km；通过各种种专用集成成电路(AASIC)和接口模模块，简化化设备的连连接。PROFIIBUS-DP区分分主动和被被动两种总

32、总线节点。其各自的的特点如下下：主动节点：（1）主设设备，可编编程序控制制器，如SS7-3000/S77-4000，M7-300/M7-400（2）基于于PC的控控制系统，例例如WinnAC（3）SIIMATIIC编程设设备和PCC（4）HMMI设备（5）机器器控制器，例例如SINNOMERRIK（6）控制制系统，例例如SIMMADYNN（7）第三三方PLCC被动节点（从从设备）：（1）分布布式I/OO SIMAATIC ET2000（2）控制制器，例如如S7-2200/SS5-3000和S55-95UU/DP；（3）驱动动器或人-机界面等等现场设备备；（4）过程程技术的现现场设备，例例如SI

33、TTRANSS（5）第三三方现场设设备；PROFIIBUS-DP现场场总线可用用双绞线电电缆，光缆缆或混合配配置方式安安装。网络络中的节点点共享传输输介质。因因此，系统统需要控制制对网络的的访问。PPROFIIBUS-DP按“主/从令令牌通行”访问网络络，只有主主动节点才才能接受访访问网络的的权利。通通过从一个个主站将令令牌传送给给下一个主主站来传递递访问网络络的权利。如果不需需要发送，令令牌就传给给下一个主主站。被动动的总线节节点是直接接通过主模模块的轮询询来分配的的。最大的电缆缆长度取决决波特率(传输速度度),最大大的电缆长长度可以通通过使用中中继器来增增加，但是是串联起来来联结的中中继器

34、最多多不能超过过3个。最最大的电缆缆长度在下下表中被给给出，它仅保证在在使用PRROFIBBUS电缆缆的前提下下有效。(例如，西西门子PRROFIBBUS电缆缆 MRPDD 6XV IB3OO-OAHIIO)电缆缆长度一览览表如表44-1所示示:表4-1 电缆长度度一览表波特率在一段中最最大的电缆缆长度（mm）在两个站之之间的最大大距离(mm)9.6K-187.5K1000100000500K40040001.5K20020003到12MM1001000PROFIIBUS接接口模块：总线连接接器。西门门子提供了了两种网络络连接器，一一种连接器器仅提供连连接到CPPU的接口口，而另一一种增加了了

35、一个编程程接口。利利用西门子子提供的两两种网络连连接器可以以把多个设设备很容易易的连接到到网络中。两种连接接器都有两两组螺制丝丝端子，可可以连接网网络的输入入和输出。4.1.44 系统工业业以太网设设计工业以太网网是基于IIEEE8802.33的强大的的区域和单单元网络。利用工业业以太网，SSIMATTIC NET提提供了个无无缝集成到到新的多媒媒体世界的的途径。通通过交换技技术提供实实际上没有有限制的通通讯性能。各种各样样联网应用用，例如办办公室环境境和生产应应用环境的的联网。通通过接入WWAN(广广域网)可可实现公司司之间的通通讯，例如如，ISDDN或Inntemeet的接入入。SIMMA

36、TICCNET基基于经过现现场应用验验证的技术术，SIMATTIC NET已已供应多于于400，0000个节节点，遍布布世界各地地，用于严严酷的工业业环境，包包括有高强强度电磁干干扰的区域域。4.1.55 工业以太太网的构成成一个典型的的工业以太太网络环境境，有以下下三类网络络器件：（1）网络络部件（2）连接接部件:FC快速连连接插座；ELS(工业以太太网电气交交换机)；ESM(工业以太太网电气交交换机)；SM(工工业以太网网光纤交换换机)；MCTPPII(工工业以太网网光纤电气气转换模块块)。（3）通信信介质:普普通双绞线线，工业屏屏蔽双绞线线和光纤SIMATTIC PPLC控制制器上的工工

37、业以太网网通讯外理理器。用于于将SIMATTIC PLC连连接到工业业以太网。PG/PPC上的工工业以太网网通讯外理理器。用于于将PG/PC连接接到工业以以太网。4.1.66 工业以以太网的重重要性能为了应用于于严酷的工工业环境，确确保工业应应用的安全全可靠，SSIMATTICNEET为以太太网技术补补充了不少少重要的性性能，工业以太太网技术上上与IEEEE8022.3/8802.33u兼容，使使用ISOO和TCPP/IP通通讯协议。通过带有RRJ45技技术、工业业级的Suub-D连接技技术和安装装专用屏蔽蔽电缆的FFastCConneect连接接技术，确确保现场电电缆安装工工作的快速速进行；

38、简单高效效的信号装装置不断地地监视网络络元件；符合SNNMP(简简单的网络络管理协议议)；可使用基基于webb的网络管管理。使用VB/VC或组组态软件即即可监控管管理网络。工业以太网网总线正因因为有诸多多的优点，在在国内外逐逐步得到了了迅速的普普及，现在在已经有大大量的配套套产品在使使用中。如如工业以太太网HUBB，工业以以太网防火火墙产，工工业以太网网关，以太太网转RSS232/RS4885设备，以以太网A/D模块，以以太网D/A模块，以以太网AII模块，以以太网AOO模块，以以太网DII模块，以以太网DOO模块及复复合功能模模块。4.2 主站与从从站系统间间的网络通通信设计PROFIIBU

39、S-DP从站站模块EMM277用用于将S77-2000 CPUU连接到PPROFIIBUS-DP网络络中，波特特率为9.6Kbiit/s12Mbbit/ss。EM2277是智智能模块，能能适应通信信速率，其其RS-4485接口口是隔离型型的。作为为DP从站站，EM2277接收收来自主站站的I/OO组态，向向主站发送送和接收数数据。主站站可以读写写S7-2200的VV存储区，每每次可以与与EM2777交换111288B的信息息，EM2277只能能作从站。不需要在在S7-2200一侧侧对PROOFIBUUS-DPP通信组态态和编程。但需要在在STEPP7中对SS7-3000和EMM277组组态，在

40、SS7-2000中，只只需将待发发送的数据据传送到组组态时指定定的V存储储区或者在在组态时指指定的V存存储区中读读取接收的的数据就可可以了。在STEPP 7的SSIMATTIC管理理器中，生生成一个项项目，CPPU模块的的型号为CCPU3115-2DDP。选中中该站点后后，点击右右边窗口的的“硬件”图标，打打开硬件组组态工具如如图2-111所示。双击“DPP”所在的行行，点击打打开的对话话框的“常规”选项卡中中的“属性”按钮(如如图4-11所示)，在在出现的对对话框的“参数”选项卡中中设置站地地址，默认认站地址为为2。点击击“新建”按钮，生生成一条PPROFIIBUS-DP网络络。点击“确定”

41、按钮返回回HW CConfiig。图4-1 DP属性性对话框在右侧窗口口的设备列列表中找到到EM2777从站“EM2777 PRROFIBBUS-DDP”用鼠标左左键将它“拖放”到左边窗窗口中的PPROFIIBUS-DP网络络上。用鼠鼠标选中EEM2777从站，打打开右边窗窗口的设备备列表中的的“EM2777 PRROFIBBUS-DDP”文件夹，根根据实际系系统的需要要选择传送送的通信字字节数。双双击网络上上的EM2277从站站，打开DDP从站属属性对话框框（如图44-2）。点击击“常规”选项卡中中的“PROFFIBUSS”按钮，在打打开的接口口属性对话话框中，设设置EM2277的站站地址为

42、33。在“参数赋赋值”选项卡中中（如图44-3所示），设设置“I/O Offsset iin thhe V-memoory”（V存储储区中的II/O偏移移量）为1100，即即用S7-200的的VB1000VBB115与与S7-3300的IIB0IIB7和QQB0QQB7交换换数据。图4-2 DP从站站属性对话话框图4-3 DP参数数属性设置置4.3 主站和WWinCCC之间的网网络通信设设计首先在STTEP 77中进行主主站PLCC的硬件组组态，组态态图见图22-11。修改CPP343-1的参数数，增加一一个以太网网络，因为为在WinnCC中使使用的通道道是Inddustrrial Ethee

43、rnett，故激活活复选框SSet MMAC aaddreess/uuser ISO prottocoll，并设定定MAC地地址。由于于网络使用用的是TCCP/IPP通信协议议，则激活活复选框IIP Prrotoccol iis beeing usedd，并设定定IP地址址及子网掩掩码。将组组态好的配配置下载到到PLC中中。打开WinnCC并添添加驱动程程序SIMMATICC S7 Prottocoll Suiite，如如图3-44所示，在在通道单元元Induustriial EEtherrnet的的快捷菜单单中选择“新驱动程程序的链接接”菜单项，打打开“连接属性性”对话框，输输入连接名名称，

44、如图图4-4所示。图4-4“连接”属性对话话框单击“属性性”按钮，打打开“连接参数数-Inddustrrial Etheernett”对话框，在在“以太网地地址”文本框中中按格式输输入所要连连接的PLLC上的通通讯处理器器地址。此此地址应和和前面设置置的MACC地址相同同。在“机架号”文本框中中输入CPPU所在的的机架号，在在“插槽号”文本框中中指定CPPU所在的的插槽号。此处应输输入的是CCPU的插插槽号。不不是通讯处处理器的插插槽号。如如果通讯处处理器不是是集成在PPLC的CCPU上，则则CPU与与通讯处理理器的插槽槽号不同。5 系系统的安装装及相关接地概概述5.1 系统的安安装5.1.1

45、1 PROFIIBUS电电缆的连接接和安装PROFIIBUS总总线网络选选用专用的的DP电缆缆，按照网网络拓扑结结构，使用用专用的安安装工具连连接接头，组组成若干段段PROFFIBUSS总线网络络。在安装装连接过程程中应当注注意以下几几个方面：（1）每个个网段的开开始和结束束，DP接接头都是“Incoomingg”；（2）每个个网段的开开始和结束束，终端电电阻都打到到“on”的状态；（3）在一一个PROOFIBUUS-DPP网络里，使使用中继器器最多可以以扩展4个个网段；（4）红色色电线为“”，绿绿色电线为为“”；（5）系统统可靠的接接地，电缆缆屏蔽层的的连接；（6）A、B两线电电缆不能结结反

46、；（7）使用用专用的剥剥线工具进进行安装；（8）使用用标准的DDP电缆；（9）使用用专用的检检测工具检检测连接情情况；（10）信信号电缆和和电源电缆缆分开走线线等。5.1.22 PRROFIBBUS网络络的连接用DP连接接器把剥制制好的电缆缆按照PRROFIBBUS-DDP网络正正确的拓扑扑结构（如如图5-1所示）形形式连接起起来。此时时应注意：A、红色电电线和绿色色电线在连连接器中的的位置；B、整个网网络两端连连接器的电电缆的进线线方向；C、网络的的主、从站站配置等情情况。5.1.33 终端端电阻配置置使用连接好好的电缆段段，按照PPROFIIBUS-DP网络络的连接规规则设计DDP网络，每

47、每个网络中中包含一个个主站和几几个从站，主主站可以放放在网络的的任何位置置，根据需需要也可以以配置有关关的中继器器，然后在在每个网段段正确配置置终端电阻阻。（a）PROFIBUS-DP单主站系统结构图1类主站2类主站从站从站从站1类主站2类主站从站从站1类主站从站从站中继器DP/PA耦合器（b）PROFIBUS-DP多主站系统结构图从站从站从站DPDPDPPAPA图5-1 PROOFIBUUS网络结结构图5.1.44 BTT200的的使用BT2000是西门子子公司为检检测PROOFIBUUS-DPP网络的连连线及从站站情况开发发的检测工工具。在使使用过程中中，需要有有一个测试试终端块（TTes

48、t Plugg or Donggle）配配合使用。测试线路路时，把终终端块放在在线路的一一端，把BBT2000接在线路路中的总线线连接器上上，然后一一段一段地地向后测试试，直到把把线路全部部测试完。如图5-2所示示为BT2200测试试线路的过过程示意图图。图5-2 BT2200测试试线路的过过程示意图图使用BT2200对线线路测试时时必须像逐逐段测试，以以避免当错错误同时存存在于2个个连接器上上时出现漏漏检，例如如当A、BB信号线在在2个邻近近的连接器器上同时接接反的情况况。BT2200可以以测试到网网段DP电电缆的长度度，A、BB两相的接接线情况，终终端电阻的的情况，反反射的情况况，屏蔽层层

49、的情况等等等，辅助助电气工程程师正确完完成现场接接线。同时时BT2000还可以以检测DPP网络上从从站的情况况，可以检检测到整个个网络上DDP从站的的地址以及及每个DPP从站的RRS-4885通讯接接口是否良良好等。5.2 相关接地概概述5.2.11 接地的的作用 （1）给计计算机控制制系统故障障电流提供供一个低阻阻抗的入地地通道，防防止人身触触电伤亡和和设备损坏坏故障。（例例如：电源源线与设备备外壳短路路；雷电电电击设备外外壳） （2）消除除各电路电电流流经一一个公共地地阻抗是产产生噪声电电压，避免免电磁场和和地电位差差的影响，使使其不能形形成地环路路，提高抑抑制干扰能能力。 （3）给控控制

50、系统建建立一个基基准电压，保保证系统稳稳定、正常常工作。5.2.22 接地的的种类 （1）安全全保护地：控制系统统金属外壳壳的接地。（2）屏蔽蔽地：防止止电磁辐射射的接地。 （3）交流流地：交流流电的零线线，应与保保护地严格格的区分开开。 （4）直流流地：直流流电“地”零电位参参考点。 （5）模拟拟地：模拟拟器件（如如放大器、A/D，比比较器等）的的零电位参参考点。 （6）数字字地（逻辑辑地）：数数字电路的的零电位参参考点。 第1，2种种地必须接接大地电位位；第3种种接电力系系统的零线线；第4，55，6种接接系统地（工工作地，参参考地），它它们可以是是大地电位位，也可以以不是大地地电位，仅仅是

51、零电位位的参考点点。5.2.33 接地技技术 （1）安全全保护地安全保护地地的接线示示意图见如如图5-33。图5-3 保护地（2）屏蔽蔽地 为防止电磁磁干扰，金金属罩，屏屏蔽的双绞绞线的金属属层，变压压器初/次次间的金属属屏蔽层等等都应接保保护地。至至于一点还还是多点接接地视具体体情况而定定。 （3）交流流地 交流地就是是电工的接接零 N，有企业配配电系统提提供。 5.2.44 S7-3300 接接地（1）CPPU接地图5-4参参考电位接接地的S77-3000组态如果要实现现参考电位位接地，则则一定不能能将跨接线线从CPUU上扯下。图5-5参参考电位接接地的CPPU（2）CPPU浮地如果没有安

52、安装跳线，那那么S7-300的的参考电位位是通过RRC电路和和导轨与保保护性接地地导体内部部相连接的的。这样将将寄生的高高频电流放放电并将静静电放掉。为了建立立浮动参考考电势，将将CPU上上的M端子子和功能地地上的跨接接线去掉。图5-5 CPU浮浮地连接（CCPU3113至3118-DPP）（3）系统统部分接地地举例（主主站PLCC部分如图图5-6）图5-6主主站PLCC接地结论经过自己不不懈地努力，基于于PLC控控制的油田田自动计量量系统的设设计已经成成型。鉴于于水平有限限，其中难难免会有很很多不完美美的地方，但但是相信以以这次设计计为起点，自自己在以后后的学习中中会有很大大的进步。首先，通过过与老式计计量系统的的比较，采采用PLCC控制后，油田计量量系统真正正实现了自自动化，特别是针针对低产间间歇油井的的计量问题题，我将系系统设计成成了具有缓缓冲室和计计量室的综综合计量系统，利用用连通器的的原理保持持量油室液液面的平稳稳，并采用用射频导纳纳液位控制制器，很好好地解决了了探头挂料料、卡死等等现象，从从而彻底解解决了低产产间歇油井井的产油量低低以及间隔隔时间不定定等计量难题。系统的的技术特点点为：（11）可自动动连续244h计量；（2）