摘 要：本文介紹了西門子 金屬管轉(zhuǎn)子流量計在油田分隊計量系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細闡述了 金屬管轉(zhuǎn)子流量計的通訊功能應(yīng)用與特點。并且詳細闡述了利用 金屬管轉(zhuǎn)子流量計，在油田計量系統(tǒng)中，配置不同數(shù)據(jù)采集模塊來實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)信號的采集應(yīng)用方式。通過現(xiàn)場實際操作，發(fā)現(xiàn)計量數(shù)據(jù)采集終端這樣的項目選用該流量計完全可以實現(xiàn)所需的功能，同時能夠節(jié)省很多成本，在程序設(shè)計上也能節(jié)約大量編程時間，縮短工期。非常后本文提出了對該系統(tǒng)的一些思考與建議。

 

    1 項目簡介

    近年來，隨著油田生產(chǎn)含水上升速度加快，噸油成本逐年提高，由于存在部分采油隊之間集油流程交叉、單井計量困難、油區(qū)治安復(fù)雜等原因，加上取樣化驗人員的人為因素造成井口產(chǎn)量與集輸站庫原油輸差大，單井計量數(shù)據(jù)無法全面真實反映采油隊的原油產(chǎn)量，影響管理層及時進行正確決策。同時由于無法界定采油隊產(chǎn)量，壓力無法下傳，影響考核管理，不利于調(diào)動基層的生產(chǎn)積極性，同時無法實現(xiàn)油田精細化管理。因此，迫切需要通過集輸系統(tǒng)區(qū)域優(yōu)化，實現(xiàn)對采油隊產(chǎn)量的準確計量。

 

    整個油田分隊計量系統(tǒng)分為三個部分：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊存儲服務(wù)系統(tǒng)、綜合信息管理系統(tǒng)。金屬管轉(zhuǎn)子流量計主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集終端。數(shù)據(jù)采集終端完成對現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的讀取和控制，并將模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。它的輸入是從現(xiàn)場儀表引入的RS485 信號、模擬量信號、數(shù)字量信號和脈沖信號。

 

    2 工藝流程介紹

    原油經(jīng)由各個采油井從地下采出，通過輸油管道至各個轉(zhuǎn)接站。轉(zhuǎn)接站接收各個井口來液，將隸屬一個采油隊的來液集中匯入三相或兩相分離器中，經(jīng)油氣水分離后外輸。為準確計量各個采油隊產(chǎn)量，在轉(zhuǎn)接站內(nèi)安裝流量計、溫度傳感器、壓力傳感器、在線含水分析儀等設(shè)備對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行采集。

 

    3 方案確定

    數(shù)據(jù)采集終端采用 PLC 為核心基礎(chǔ)，通過配置不同數(shù)據(jù)采集模塊來實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)信號的采集。在本系統(tǒng)中，采集的信號主要包括 RS485 信號、脈沖量信號、4 ～ 20mA 電流信號。各個站采集的點數(shù)：儀表 485 信號不超過 10 個，脈沖信號不超過 3 個、4 ～ 20mA 信號不超過 20 個。數(shù)據(jù)發(fā)布采用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布形式。因此，一款小型的具有網(wǎng)絡(luò)接口的PLC 流量計是較好的選擇。通過比較，西門子公司推出的S7 1200 系列 PLC 流量計是一個非常理想的選擇。

 

    4 產(chǎn)品硬件配置

    根據(jù)現(xiàn)場儀表通訊方式不同，數(shù)據(jù)采集終端配置如表 1所示：

 

    考慮現(xiàn)場安裝了使用脈沖信號的容積式流量計，選用帶有 6 通道高速計數(shù)器的流量計 CPU 1214C 可以直接采集現(xiàn)場脈沖信號，省去高速計數(shù)模塊費用；對現(xiàn)場溫度壓力采集選用 SM 1231 AI 4 通道模擬量采集模塊；

 

    現(xiàn)場質(zhì)量流量計、含水儀等均采用 485 Modbus 通訊協(xié)議，需采用 CM 1241 RS485 通訊模塊。

 

 

    5 軟件開發(fā)

    系統(tǒng)開發(fā)使用西門子 STEP 7 Basic V10.5 版本軟件。實現(xiàn)現(xiàn)場各類儀表信號采集，并進行相應(yīng)的處理，非常終將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中。 

 

    （1）對于溫度、壓力的采集，現(xiàn)場儀表采用 4 ～ 20mA信號，但模擬量采集模塊對電流信號的要求是 0 ～ 20mA，如圖 1 所示。

 

 

    需編程實現(xiàn) 4 ～ 20mA 的整定，具體編程這里不作詳細介紹。

    （2）容積式流量計采用脈沖信號，對其信號采集的具體操作如圖 2 所示。

 

 

    設(shè)備配置中對要使用的高速計數(shù)通道進行相關(guān)配置。

    這里需要注意的是硬件輸入欄中的時鐘輸入標(biāo)示了實際的硬件輸入地址。注意這里的非常好個通道對應(yīng) I0.0，第二個通道對應(yīng) I0.2，依此類推，實際接線中不要接錯。 

    （3）質(zhì)量流量計、含水儀等 485 通訊儀表的配置如下：設(shè)備配置中選中 485 通訊模塊，選擇 485 接口 / 端口組態(tài)對模塊端口進行相應(yīng)設(shè)置：波特率 9600；偶校驗；8 個數(shù)據(jù)位；1 個停止位。

 

    程序中首次掃描調(diào)用 MB_COMM_LOAD 對端口進行初始化，如圖 3 所示。

 

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    調(diào)用庫 MB_MASTER，主站設(shè)置如圖 4 所示。

 

 

    這里要注意如果現(xiàn)場有多個 485 設(shè)備，而我們只使用了一塊 485 通訊模塊，這就要求現(xiàn)場的儀表設(shè)備必須遵循標(biāo)準的 Modbus 協(xié)議且通訊參數(shù)要求一致。然后在程序中以輪詢的方式來逐個讀取。當(dāng)然也可以通過編程的方式來實現(xiàn)與單個儀表的通訊，那時可以不考慮上面的問題。

 

    經(jīng)過上面的工作，我們已經(jīng)把現(xiàn)場的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全部采集完成。通過對這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理生成非常終需要錄入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，具體過程這里不做詳細介紹。

 

    下面需要將 金屬管轉(zhuǎn)子流量計與中心服務(wù)器建立連接，為數(shù)據(jù)的入庫做好準備。首先要考慮使用何種通訊方式來實現(xiàn)。金屬管轉(zhuǎn)子流量計支持多種通訊協(xié)議，根據(jù)實際情況可以做多種選擇。這里我們使用開放式用戶通信中的 TSEND_C 方式。

 

    在程序中調(diào)用 TSEND_C，如圖 5 所示。

 

 

 

    選中該塊按 F1 可查看相應(yīng)幫助。同時也可以右鍵單擊塊選擇屬性對其進行設(shè)置。這樣就可以將 金屬管轉(zhuǎn)子流量計所采集處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至中心服務(wù)器。中心服務(wù)器端可以通過自己編寫的數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)錄軟件將數(shù)據(jù)接收解析后轉(zhuǎn)錄到數(shù)據(jù)庫中。

 

    6 應(yīng)用體會

    通過整個過程我們可以看出 金屬管轉(zhuǎn)子流量計在通訊方面的強大功能，使用起來十分方便。許多以前需要編程實現(xiàn)的通訊現(xiàn)在可以直接調(diào)用一個功能塊輕松實現(xiàn)。同時在性價比方面，目前 金屬管轉(zhuǎn)子流量計在業(yè)界是佼佼者，對于此次分隊計量數(shù)據(jù)采集終端這樣的項目來說，選用該流量計完全可以實現(xiàn)所需的功能，同時可以節(jié)省很多的成本，在程序設(shè)計上也可以節(jié)約大量編程時間，縮短工期。

 

    7 結(jié) 論

    由于 金屬管轉(zhuǎn)子流量計推出時間不長，因此也存在一些問題，比如模塊可選型號不全、流量計系統(tǒng)版本不穩(wěn)定、不支持一些常用的通訊協(xié)議。軟件功能雖然強大，但對平臺要求較高、占用系統(tǒng)資源長時間無法釋放、沒有撤銷功能等等。相信 金屬管轉(zhuǎn)子流量計在以后的不斷改進中會受到廣大用戶的肯定。