1 引言
    目前各(gè)種石(shí)油管(guǎn)線輸送的(de)加藥(yào)系統中，多采用(yòng)人工控制(zhì)，工藝複雜(zá)，僅憑(píng)儲藥(yào)罐上的(de)玻(bō)璃管(guǎn)液位(wèi)計目測判(pàn)斷用(yòng)量，不(bú)能準(zhǔn)确配制規定濃(nóng)度的破(pò)乳劑溶(róng)液，不能根據液位(wèi)的變化(huà)而按(àn)比例(lì)自動、精确(què)地調整(zhěng)破(pò)乳劑(jì)的注入量，造成(chéng)水、電及(jí)人(rén)力的(de)浪費，增加(jiā)了能(néng)耗。針對上述問題，開發(fā)了一種(zhǒng)基于(yú)fpl型plc的自動加水、定量加藥(yào)、定時攪(jiǎo)拌(bàn)以及自動倒罐的(de)控(kòng)制裝置。實(shí)際運(yùn)行證明，該裝置不僅減輕(qīng)了員(yuán)工的勞動強度(dù)，提高了(le)安(ān)全系(xì)數，實(shí)現了以人為本的原則，使油田(tián)工業自動(dòng)化水(shuǐ)平(píng)達(dá)到了新的起(qǐ)點，提(tí)高(gāo)了現場管(guǎn)理水(shuǐ)平，使生産和管(guǎn)理更(gèng)趨規(guī)範化(huà)、科(kē)學化。

2 系(xì)統結(jié)構
2．1 加藥(yào)裝置(zhì)的(de)基本結構(gòu)
    加藥裝置包(bāo)括儲藥(yào)罐、計量泵、攪拌(bàn)器、液(yè)位(wèi)開(kāi)關、控(kòng)制箱及附件等，在實際系統中可根據(jù)用戶要(yào)求調整(zhěng)配(pèi)置，以适應不同的工(gōng)藝要(yào)求。圖1給出(chū)加藥(yào)裝置(zhì)的結(jié)構示意(yì)圖。控制(zhì)系統(tǒng)包括：攪拌(bàn)機兩(liǎng)台，加水電(diàn)機一(yī)台，加藥電(diàn)機一台，加藥罐(guàn)兩個(gè)，儲(chǔ)藥罐一個，電(diàn)磁(cí)閥若幹(gàn)個，高(gāo)液位報警(jǐng)器，低液位報警器及交流接觸器，熱繼電器，中間繼(jì)電器，控制(zhì)按鈕，信号(hào)燈，斷(duàn)路器(qì)，開關(guān)等一(yī)系列的(de)低壓控制器件(jiàn)。

2．2 系統控(kòng)制功(gōng)能描(miáo)述
    自(zì)動加(jiā)藥裝(zhuāng)置是(shì)一種能根據(jù)設(shè)定加(jiā)藥(yào)液的配(pèi)比濃(nóng)度(dù)，實(shí)現自(zì)動配(pèi)藥、自動攪拌、自(zì)動(dòng)定(dìng)量輸(shū)出的自動(dòng)控(kòng)制系統。該裝置在設定(dìng)狀态下無(wú)需人工值守，一鍵(jiàn)控制即(jí)可實(shí)現所需濃度藥(yào)液的自動(dòng)配制(zhì)與輸出，也可實(shí)現遠(yuǎn)程控制，真正實現了配藥(yào)、攪拌和(hé)投(tóu)藥自(zì)動化(huà)。考慮(lǜ)到現(xiàn)場操作的(de)需求(qiú)，配備了手(shǒu)動控(kòng)制功(gōng)能，任何情(qíng)況下，手動控(kòng)制(zhì)優先(xiān)。
    (1)手(shǒu)動運行(háng)手動運行前，将運行(háng)方式轉至(zhì)“手動”位(wèi)置(zhì)，接通(tōng)10．2，調用“手動(dòng)控制(zhì)”子程序(xù)。按(àn)照控(kòng)制面(miàn)闆的(de)對應(yīng)按鈕，即可接通(tōng)對(duì)應的plc輸(shū)入點(diǎn)，執行(háng)相應(yīng)的動作。
    以1号(hào)罐(guàn)加水(shuǐ)加藥攪(jiǎo)拌為例，接通(tōng)加水電機(jī)，即(jí)接通i0．5，輸(shū)出繼(jì)電器q0．1接通并自(zì)鎖，外部交(jiāo)流繼(jì)電器得電，加水(shuǐ)電機開始加水(shuǐ)。斷開加水電機(jī)，即接(jiē)通i0．6，q0．1斷開(kāi)，加(jiā)水電機(jī)停(當加(jiā)水電(diàn)機發(fā)生故(gù)障時，接通12．7，其常(cháng)閉(bì)觸點斷(duàn)開，qo．1斷(duàn)開，加(jiā)水(shuǐ)電機停(tíng)止運行)。接(jiē)通加(jiā)藥電(diàn)機，即(jí)接通10．7，輸出(chū)繼電器q0．2接通并自(zì)鎖，外部(bù)交流繼電器得電，加藥電機開(kāi)始運行。斷(duàn)開加藥電(diàn)機，即(jí)接通(tōng)11．0，qo．2斷開，電機停止(zhǐ)運行(當加藥電(diàn)機發生故(gù)障時(shí)，接通13．o，其(qí)常閉觸(chù)點斷(duàn)開，q0．2斷開，加藥電機停止運(yùn)行)。接通(tōng)攪拌機(jī)，即接(jiē)通i0.3，輸出繼電器qo．0接通(tōng)并自鎖，外(wài)部交流繼電器得電，攪拌(bàn)機開始運行。攪拌一定時(shí)間後，斷開攪拌(bàn)機，即(jí)接通i0.4，qo．o斷開(kāi)，攪拌(bàn)機停(tíng)止運行(當(dāng)攪拌機發(fā)生故障時(shí)，接(jiē)通(tōng)12．6，其常(cháng)閉點斷(duàn)開(kāi)，q0．0斷開，攪拌(bàn)機停止運(yùn)行)。部分(fèn)i／o端(duān)口分(fèn)配如表1所示。

    (2)自(zì)動運行 若(ruò)首次運行(háng)(儲(chǔ)藥罐為(wéi)空時)，先将(jiāng)轉換開關轉至“手動(dòng)”位置，接通(tōng)io．2，手動打開進水(shuǐ)電磁(cí)閥，待藥罐中的(de)液位(wèi)達到(dào)最低(dī)液(yè)位(wèi)之上(shàng)時，停(tíng)止手動控(kòng)制，将(jiāng)轉換開(kāi)關(guān)轉至(zhì)“自動”位置，接通(tōng)i0．1，調用“自動(dòng)控制”子程序，開始自(zì)動循環。按下操(cāo)作面(miàn)闆上(shàng)的“自(zì)動運行“，接(jiē)通i3.2，整(zhěng)個程序(xù)開始工(gōng)作。

3 控制(zhì)系統設(shè)計
3．1 s7—200可編程控制(zhì)器簡介
    s7—200系列産品是具(jù)有(yǒu)高性(xìng)能的中央處理器，因其(qí)模塊化(huà)的靈(líng)活設(shè)計而具有廣(guǎng)泛(fàn)的适(shì)用範圍，同時具(jù)有極(jí)高的性價(jià)比。s7—200無(wú)論單機運(yùn)行，還(hái)是與其他設備組成(chéng)網絡(luò)，都具有優異的表現(xiàn)。
    s7—200主(zhǔ)要(yào)特征(zhēng)：①快速的(de)中央運(yùn)算處理能力；②豐富的編程(chéng)指令(lìng)集；③響應快(kuài)速數(shù)字量和模(mó)拟量(liàng)輸入(rù)／輸出通道(dào)；④強大(dà)的通訊能(néng)力，豐富的(de)擴展(zhǎn)模塊；⑤操(cāo)作(zuò)便捷(jié)，易于(yú)掌握。
    根據設備的運(yùn)行特(tè)點和用戶的實(shí)際需要，基于s7—200型(xíng)plc控制，利用(yòng)内部(bù)軟繼(jì)電器(qì)實現(xiàn)過(guò)程控制(zhì)，使系(xì)統控(kòng)制簡便(biàn)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，保證了産(chǎn)品質(zhì)量(liàng)，提高了生産(chǎn)效率(lǜ)。
3．2 硬件電路的設計(jì)
    在1号罐(guàn)、2号罐内(nèi)，分别設(shè)置高液位，低液(yè)位(wèi)控制器，控制(zhì)器的數據信号(hào)通過導線連接(jiē)至配(pèi)電櫃内的(de)控制電(diàn)路，實現(xiàn)plc的控(kòng)制(zhì)。圖2給出(chū)系統(tǒng)接口電路(lù)圖。

3．2．1 攪(jiǎo)拌機系統(tǒng)
    攪拌軸包括傳(chuán)動軸(zhóu)本身和随軸轉(zhuǎn)動的(de)漿葉(yè)，它是流(liú)體攪拌(bàn)裝置中(zhōng)的一個(gè)子系統(tǒng)，攪拌軸是執(zhí)行(háng)攪拌混(hùn)合操(cāo)作(zuò)的主要(yào)部件。由于流體激振力作(zuò)用，輸入轉(zhuǎn)速波(bō)動和攪拌(bàn)軸偏心的影(yǐng)響，在攪拌軸上存(cún)在三(sān)種型(xíng)式的(de)振(zhèn)動(dòng)：軸向(xiàng)振動(dòng)、扭(niǔ)轉(zhuǎn)振動(dòng)、彎曲(qǔ)振動。軸向(xiàng)振動(dòng)是攪(jiǎo)拌軸(zhóu)的伸(shēn)長和縮短(duǎn)，軸向振動的自(zì)然頻(pín)率一般很高(大于3 ooo hz)，因而在(zài)攪拌器的(de)設計中，攪拌軸的(de)軸向振動(dòng)一(yī)般不(bú)考慮。扭轉振動引起(qǐ)攪拌軸轉(zhuǎn)速的(de)波動，實際(jì)操作中很難(nán)觀(guān)測到，它的自然(rán)頻率也較高。彎(wān)曲振(zhèn)動是軸的橫向擺動，它是(shì)最有(yǒu)害的一種振動形式(shì)，它的自然頻(pín)率較低(dī)，破壞(huài)性極(jí)強，與(yǔ)流體(tǐ)激振頻率(lǜ)和軸的轉(zhuǎn)速(sù)較接近，易(yì)引起共振。因而研究攪拌軸(zhóu)的彎曲振(zhèn)動，準确确定攪(jiǎo)拌軸(zhóu)的(de)臨界轉(zhuǎn)速，對于(yú)設(shè)計攪(jiǎo)拌軸和預測軸(zhóu)的破壞有(yǒu)重要(yào)意義。該裝(zhuāng)置設(shè)計的攪(jiǎo)拌轉(zhuǎn)速(sù)為120 r／min，槳葉安(ān)裝在(zài)離軸端100 mm處，攪拌軸通(tōng)過聯軸器與減(jiǎn)速機的輸(shū)出軸連接(jiē)在(zài)一(yī)起。螺旋漿(jiāng)葉一(yī)般為(wéi)3葉(yè)，也可為2葉或4葉(yè)。其葉片(piàn)直徑與攪拌槽(cáo)内徑之比(bǐ)為0．2~0．5，通常取(qǔ)為0．33，螺距與葉片直徑(jìng)的比(bǐ)值為1：2。圖3給(gěi)出攪(jiǎo)拌機結構(gòu)示意(yì)圖。

3．2．2 計量加藥裝置
    計量加(jiā)藥裝置直接(jiē)與氣力(lì)輸送(sòng)系統(tǒng)相連(lián)，氣力輸(shū)送(sòng)系統(tǒng)正常工作(zuò)必(bì)須(xū)有恒定的(de)壓力(lì)條件，如(rú)果系統壓力損失(shī)過大(dà)，會給風機增加(jiā)負擔，甚(shèn)至引起(qǐ)藥粉的堵(dǔ)塞而(ér)影響(xiǎng)工作。為了(le)盡量(liàng)降(jiàng)低系統的(de)壓力損失，裝(zhuāng)置設計中(zhōng)的計(jì)量加(jiā)藥裝(zhuāng)置，采用變螺(luó)距螺旋輸送器作(zuò)為壓(yā)送(sòng)式氣力(lì)輸送(sòng)裝置的(de)供(gòng)料器(qì)，該裝置(zhì)越靠近氣力輸(shū)送管道處其螺距(jù)越小(xiǎo)，使輸送的藥粉(fěn)越壓(yā)越緊以斷(duàn)絕氣體(tǐ)漏出的(de)渠道，圖(tú)4給出螺(luó)旋加料裝置結(jié)構。在帶襯套的(de)鑄鐵(tiě)殼體(tǐ)3内有(yǒu)一段變螺(luó)距螺(luó)旋軸4，其(qí)右端通(tōng)過彈(dàn)性聯軸節(jiē)與電(diàn)機5相(xiàng)連，當(dāng)螺旋在殼(ké)體内(nèi)快速旋轉(zhuǎn)時，物(wù)料從上(shàng)方的加料鬥(dòu)2經過閘門l經螺旋而被壓(yā)入下方的輸料(liào)管6，該輸(shū)料(liào)管又與壓送(sòng)式氣力(lì)輸送裝置的輸料管道(dào)相(xiàng)連，物(wù)料由(yóu)此被送入了氣(qì)力(lì)輸送系(xì)統。由于螺旋的(de)螺距(jù)從左至右(yòu)逐漸減少(shǎo)，使進(jìn)入螺(luó)旋的(de)物(wù)料(liào)被越壓越(yuè)緊，可(kě)防止氣(qì)力輸送(sòng)管道内(nèi)的壓縮空氣(qì)通過螺旋(xuán)漏出。當(dāng)物料進(jìn)入氣力輸(shū)送系(xì)統管道(dào)後(hòu)，遇到(dào)壓縮(suō)空(kōng)氣并将(jiāng)其吹散(sàn)，使物料(liào)加速(sù)，形成壓縮(suō)空氣(qì)與物(wù)料的(de)混合(hé)物(wù)均勻地進入氣力(lì)輸送系(xì)統(tǒng)的(de)輸料管(guǎn)中，在高速(sù)氣(qì)流的帶動下(xià)輸送(sòng)物料。

3．3 程(chéng)序設計
    系統程序大部(bù)分使用(yòng)梯(tī)形圖編制，而在模拟(nǐ)量計算及(jí)輸出方面(miàn)使(shǐ)用了功(gōng)能塊(kuài)和(hé)語(yǔ)句表(biǎo)。梯(tī)形圖直(zhí)觀易(yì)懂，且較多的采用rs觸(chù)發器(qì)和時(shí)間繼電器，在程(chéng)序編(biān)寫中，對每個被控(plc輸(shū)出)隻(zhī)需分(fèn)析找到所(suǒ)有置位、複(fú)位條件，即(jí)可順序編寫。這樣(yàng)可(kě)使程(chéng)序簡(jiǎn)明(míng)，減少編(biān)程出錯機(jī)會。
    啟動自(zì)動運(yùn)行後(hòu)，首先會自動判(pàn)斷df23的開關(guān)狀态(tài)(即1号罐管線打(dǎ)藥閥df23是開還是(shì)關?若df23關，說(shuō)明2号(hào)罐往管線打藥(yào)，l号罐(guàn)可以(yǐ)進水、加(jiā)藥及攪拌；若(ruò)df23開，說明l号罐(guàn)往管線(xiàn)打藥(yào)，2号罐(guàn)可以進(jìn)水(shuǐ)、加藥及攪拌)。若(ruò)df23關，此(cǐ)時1号(hào)加藥(yào)罐中(zhōng)的液(yè)位不是最(zuì)低液(yè)位，即(jí)操作(zuò)面闆的加藥罐(guàn)最低(dī)液位顯示(shì)燈未亮，而且加(jiā)藥罐(guàn)中(zhōng)的液位也不是最(zuì)高液位，則進水電磁閥打(dǎ)開，加(jiā)水電(diàn)機啟動，開始向(xiàng)加藥(yào)罐中進水(shuǐ)，當加藥罐中的(de)液位(wèi)到(dào)達最高(gāo)位時，傳感器發(fā)出信(xìn)号，加(jiā)水電(diàn)機停車，進水電磁閥關閉，加水(shuǐ)過程完成。之後(hòu)加藥(yào)電機和攪(jiǎo)拌機同時(shí)啟動(dòng)。定時(shí)器kf3和(hé)kf4啟動(dòng)，延時一(yī)定(dìng)的時間後(hòu)，加藥電機先停(tíng)車，再攪拌(bàn)一(yī)定的時間後(hòu)攪拌機停車，加(jiā)藥攪拌過程完(wán)成。1号罐的加水，加藥，攪拌過程完成，等待。
    2号罐(guàn)打藥(yào)過(guò)程中(zhōng)，最(zuì)低液位報(bào)警時(shí)，發出(chū)信(xìn)号(hào)要求(qiú)，2号罐(guàn)打藥閥df24關閉，1号(hào)罐(guàn)打(dǎ)藥閥(fá)df23打開，l号罐往管(guǎn)線打藥，實(shí)現2号(hào)罐自動(dòng)加水、定(dìng)量加(jiā)藥、定時攪拌。完(wán)成(chéng)倒(dǎo)罐過(guò)程。圖5給出加藥(yào)裝置的(de)程(chéng)序流程，圖6給(gěi)出控制(zhì)系統(tǒng)梯形圖。

4 結(jié)語

    油田注水全(quán)自動裝置系(xì)統(tǒng)設計(jì)中，各環節(jiē)工作(zuò)信(xìn)息傳送(sòng)至plc控(kòng)制系(xì)統，使(shǐ)加藥系統全自(zì)動運(yùn)行，藥液(yè)濃度恒(héng)定，投(tóu)加準(zhǔn)确，實(shí)現(xiàn)了(le)加藥(yào)罐的(de)全部(bù)自動化，大大提高了(le)工作效率，減輕了工人的勞動(dòng)強度，減少(shǎo)了藥劑對(duì)人體(tǐ)的危(wēi)害(hài)。同時(shí)該裝置(zhì)還具有結構緊(jǐn)湊、配置豐(fēng)富、安裝簡單、可靠性(xìng)高等(děng)優(yōu)勢(shì)，是目前自(zì)動(dòng)化程度(dù)較高的藥(yào)劑投(tóu)加系統。通過論(lùn)述旨在找到一種實用價值更(gèng)高，應用(yòng)前(qián)景更廣闊(kuò)的(de)産品，從(cóng)而達(dá)到環境效(xiào)益與經濟效益(yì)的統一(yī)。

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