1 引(yin)言
    目前各種(zhong)石油管線輸(shu)送的加藥系(xì)統中，多采用(yòng)人工控制☂️，工(gōng)藝複雜，僅憑(ping)儲藥罐上的(de)玻璃管液位(wei)計目測♌判斷(duan)用量🌈，不能準(zhun)确配制規定(dìng)濃度的破乳(rǔ)劑溶液，不能(neng)根據液位的(de)🌍變化而按比(bi)例🌈自動、精确(què)地調整破乳(rǔ)劑的注入👉量(liang)，造成水、電及(jí)人力的浪費(fèi)，增🔞加了能耗(hào)。針對上述問(wen)題，開發了一(yī)種基于FPl型PLC的(de)自動加水、定(dìng)量加藥、定時(shí)攪拌以及自(zi)動倒罐的控(kong)制裝置。實際(ji)運行證📞明，該(gāi)裝🏃置不僅減(jian)輕了員工的(de)勞動㊙️強度，提(tí)高了安全👨‍❤️‍👨系(xì)數，實現了以(yǐ)人🔴為本的原(yuan)則，使油田工(gōng)業自動化水(shui)平達到了新(xin)的起點，提高(gao)了現場管理(li)水平，使🔴生産(chan)和管理更趨(qū)規範化、科學(xué)化。

2 系統結構(gòu)
2．1 加藥裝置的(de)基本結構
    加(jiā)藥裝置包括(kuo)儲藥罐、計量(liang)泵、攪拌器、液(yè)位開關、控🔅制(zhi)箱及附件等(děng)，在實際系統(tong)中可根據用(yòng)戶要求調整(zheng)配置，以适應(yīng)不同的工藝(yì)要求。圖1給出(chu)加藥裝置的(de)結構☔示意圖(tu)。控制系統包(bāo)括：攪拌機兩(liǎng)台，加水電機(jī)一台，加藥電(diàn)機一台，加藥(yào)罐㊙️兩個，儲藥(yao)罐一個，電⭐磁(cí)閥若幹個，高(gāo)液位報警器(qì)，低液位報警(jing)器及交流接(jiē)觸器，熱繼❓電(dian)🌍器，中間繼電(dian)器，控制按鈕(niǔ)，信号燈，斷路(lù)器，開關🤞等一(yi)系列的低壓(yā)控制器件。

2．2 系(xi)統控制功能(neng)描述
    自動加(jiā)藥裝置是一(yi)種能根據設(she)定加藥液的(de)配比濃度，實(shi)現自動配藥(yào)、自動攪拌、自(zì)動定量輸出(chū)的自動控⛷️制(zhi)系統。該🛀裝置(zhì)在設定狀态(tài)下無需人工(gong)值守，一鍵控(kong)制即可🍓實現(xian)所需濃度藥(yào)液的🤞自動配(pei)制與💔輸出，也(yě)可實現遠程(cheng)控制，真正✉️實(shi)現了配藥、攪(jiao)拌和🙇🏻投藥自(zi)動化。考慮到(dao)現場🈲操作的(de)需求，配備了(le)手動控制功(gong)能，任何情況(kuang)下，手動控制(zhi)優先。
    (1)手動運(yun)行手動運行(hang)前，将運行方(fāng)式轉至“手動(dong)”位置🔞，接通10．2，調(diao)用“手動控制(zhì)”子程序。按照(zhào)控制面闆的(de)對應按鈕，即(jí)可接通對應(yīng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的PLC輸入點，執(zhi)行相應的動(dong)作。
    以1号罐加(jia)水加藥攪拌(ban)為例，接通加(jia)水電機，即接(jie)通I0．5，輸出繼電(dian)器Q0．1接通并自(zì)鎖，外部交流(liu)繼電器得電(diàn)，加水電機開(kai)始加水。斷開(kai)加水電機，即(jí)接通I0．6，Q0．1斷開，加(jia)水電機停🔱(當(dāng)加水電機發(fā)💯生故障時，接(jiē)通12．7，其常閉觸(chù)點斷開，QO．1斷開(kai)，加水電機⛷️停(ting)止運行)。接通(tong)加藥電機，即(ji)接⚽通10．7，輸出繼(ji)電器Q0．2接通并(bìng)自鎖，外部交(jiao)流繼電器得(de)電，加藥電機(jī)開始運行。斷(duan)開加藥👅電機(jī)，即接通11．0，QO．2斷開(kāi)，電機停止運(yun)㊙️行(當加藥電(diàn)機🔞發生故障(zhàng)時，接通13．O，其常(chang)閉觸✨點斷開(kai)，Q0．2斷開，加藥電(diàn)機停止運行(háng))。接通攪拌機(jī)，即接通I0.3，輸出(chu)🐕繼電器QO．0接通(tong)并自鎖🔴，外部(bu)交流繼電器(qì)得電，攪拌機(ji)開始運行。攪(jiǎo)拌一定時間(jiān)後，斷開攪拌(ban)機，即接通I0.4，QO．O斷(duan)開🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，攪拌機停(ting)止運行(當攪(jiao)拌機發生故(gu)障時，接通12．6，其(qí)常閉點斷開(kāi)，Q0．0斷開，攪🔴拌機(ji)停止運行)。部(bu)分☔I／O端口分配(pei)☁️如表1所示。

    (2)自(zi)動運行 若首(shǒu)次運行(儲藥(yao)罐為空時)，先(xiān)将轉換開關(guan)轉至“手動”位(wèi)置，接通IO．2，手動(dong)打開進水電(dian)磁閥，待藥罐(guàn)中🍉的液位達(dá)到最✏️低液位(wei)之上時，停止(zhi)手動控制，将(jiang)轉換開關轉(zhuǎn)至“自動”位置(zhì)，接💘通I0．1，調用“自(zì)動控制”子程(cheng)序，開始自動(dòng)循環‼️。按下操(cao)作面闆上的(de)💋“自動運行“，接(jie)通I3.2，整個程序(xu)開始工作。

3 控(kòng)制系統設計(jì)
3．1 S7—200可編程控制(zhi)器簡介
    S7—200系列(liè)産品是具有(you)高性能的中(zhong)央處理器，因(yīn)其模塊化👣的(de)靈活設計而(er)具有廣泛的(de)适用範圍，同(tóng)時具有極高(gao)的性價比。S7—200無(wu)論單機運行(háng)，還是與其他(ta)設備組成網(wang)絡，都具有優(yōu)異的表現。
    S7—200主(zhǔ)要特征：①快速(su)的中央運算(suàn)處理能力；②豐(fēng)富的編程指(zhi)🌈令集；③響應❤️快(kuài)速數字量和(he)模拟量輸入(ru)／輸出通道🐕；④強(qiáng)大的通訊能(neng)力，豐富的擴(kuò)展模塊；⑤操作(zuò)便捷，易于掌(zhǎng)握。
    根據設備(bèi)的運行特點(diǎn)和用戶的實(shi)際需要，基于(yu)S7—200型☂️PLC控制💛，利用(yòng)内部軟繼電(dian)器實現過程(cheng)控制，使系統(tong)控制簡📧便，提(tí)高了系統的(de)穩定性和可(ke)靠性，保證了(le)産品質量，提(ti)高了生産效(xiào)率。
3．2 硬件電路(lù)的設計
    在1号(hao)罐、2号罐内，分(fèn)别設置高液(ye)位，低液位控(kong)制器，控制器(qi)的🔆數據🐕信号(hào)通過導線連(lian)接至配電櫃(guì)内的控制電(dian)路，實現PLC的控(kòng)制。圖2給出系(xì)統接口電路(lu)圖。

3．2．1 攪拌機系(xì)統
    攪拌軸包(bāo)括傳動軸本(ben)身和随軸轉(zhuǎn)動的漿葉，它(ta)是流體攪拌(bàn)裝置中的一(yī)個子系統，攪(jiao)拌軸是執行(háng)攪拌混合操(cao)🐇作的主要😘部(bu)件。由于流體(ti)激振力作用(yong)，輸入轉速波(bō)動和攪拌軸(zhou)偏心的影響(xiang)，在攪拌軸上(shang)存在三種型(xing)式的振動：軸(zhóu)向振動⭐、扭轉(zhuan)振動、彎曲振(zhèn)動🛀。軸向振動(dong)是攪拌軸的(de)伸長和縮短(duǎn)，軸向振動的(de)自然頻率一(yī)般🏃🏻‍♂️很📐高(大于(yu)3 ooo Hz)，因而在攪拌(bàn)器的設計♋中(zhōng)，攪🐆拌軸的軸(zhóu)向振動一般(bān)不考慮。扭轉(zhuǎn)振動引起攪(jiǎo)拌軸轉速的(de)波動，實際🏒操(cāo)作中很難觀(guān)測到，它的自(zì)然頻率也較(jiao)🔅高。彎曲振動(dòng)是軸的✨橫向(xiàng)擺動，它是最(zuì)有‼️害的一種(zhǒng)振動形😄式，它(tā)的自然頻率(lǜ)較低，破壞性(xing)極強，與流體(tǐ)激振頻率和(he)軸的轉速較(jiao)接近，易引起(qi)共振。因而研(yan)究攪拌軸的(de)彎曲振動，準(zhun)确确定攪拌(ban)軸的臨界轉(zhuǎn)速，對于設計(jì)攪拌軸和💛預(yu)測軸的破壞(huai)有重要意義(yì)。該裝置設計(ji)的攪拌轉速(su)為120 r／min，槳葉安裝(zhuang)在離軸端100 mm處(chu)，攪拌軸通過(guo)聯軸器與減(jian)速機的輸出(chu)軸連接在一(yī)起。螺旋漿葉(yè)一般為3葉，也(yě)可為💃🏻2葉或4葉(yè)。其葉片直徑(jìng)與攪拌槽内(nèi)徑之比為0．2~0．5，通(tōng)常取為0．33，螺距(jù)與葉片直徑(jing)的比值為1：2。圖(tú)3給出攪拌機(jī)結❄️構示意圖(tu)。

3．2．2 計量加藥裝(zhuāng)置
    計量加藥(yào)裝置直接與(yǔ)氣力輸送系(xì)統相連，氣力(li)輸送系統正(zheng)🐉常工作必須(xū)有恒定的壓(ya)力條件，如果(guo)系統壓力損(sǔn)失過大，會🏃‍♀️給(gěi)風♍機增加負(fu)擔，甚至引起(qi)藥粉的堵塞(sai)而影✊響工作(zuo)。為了盡㊙️量降(jiàng)低💁系統的壓(ya)力損失，裝置(zhi)設計中的計(ji)量加藥裝置(zhì)，采用☂️變螺距(ju)螺旋輸送器(qì)作為壓送式(shì)氣力輸送裝(zhuāng)置😄的供料器(qì)，該裝置越靠(kào)近氣力輸送(sòng)管道處其螺(luó)距越小，使輸(shū)送的藥粉越(yuè)👈壓越緊以斷(duàn)絕氣體漏出(chū)💃🏻的渠道，圖4給(gei)出🏃🏻螺旋加料(liào)裝置結構🌈。在(zai)帶襯套的鑄(zhu)鐵殼體3内有(you)一😍段變螺距(jù)螺旋軸4，其右(you)📞端通過彈性(xìng)聯軸節與電(diàn)機5相連，當螺(luó)旋在殼體内(nèi)快速旋轉時(shí)，物料從上方(fang)的☀️加料鬥2經(jing)過閘門l經螺(luo)旋而💘被壓入(ru)下方的輸料(liào)管6，該輸料管(guǎn)又與壓送式(shi)氣力輸🎯送裝(zhuāng)置的輸料管(guan)道相連，物料(liào)由此被送入(ru)了氣力輸送(sòng)系統。由于螺(luo)旋的螺距從(cóng)左至右逐漸(jiàn)減少，使進入(ru)螺旋的物料(liao)被越壓越緊(jǐn)，可防止氣力(lì)輸送管⛱️道内(nei)的壓縮空氣(qi)通過螺旋漏(lou)出💞。當物料進(jìn)入氣力輸送(sòng)系統📐管道後(hou)，遇到壓縮空(kong)氣并将其吹(chuī)散，使物料加(jia)速，形成壓縮(suō)空🏃‍♂️氣與物料(liao)的混合物均(jun)勻地進入氣(qi)力輸送系統(tong)的輸料管中(zhong)，在高速氣流(liú)的帶動下輸(shū)送物料。

3．3 程序(xù)設計
    系統程(cheng)序大部分使(shi)用梯形圖編(biān)制，而在模拟(ni)量計算🥰及輸(shu)🏃🏻出方🏃🏻面使用(yong)了功能塊和(hé)語句表。梯形(xing)圖直觀易懂(dǒng)，且較多的采(cǎi)用RS觸🔞發器和(hé)時間繼電器(qì)，在程序編寫(xie)中，對每個被(bèi)控(PLC輸出)隻需(xū)分析找到所(suo)有置🔱位、複位(wei)條件，即可順(shùn)序編寫。這樣(yàng)可使程序簡(jiǎn)明，減📧少編程(chéng)出錯機會。
    啟(qi)動自動運行(hang)後，首先會自(zi)動判斷DF23的開(kai)關狀态(即1号(hào)🧡罐管線打藥(yào)閥DF23是開還是(shì)關?若DF23關，說明(ming)2号罐往管🐅線(xiàn)打藥，l号罐可(kě)以進水、加藥(yao)及攪拌；若DF23開(kāi)，說明l号罐往(wǎng)管線打藥，2号(hào)罐可以進水(shui)、加藥及攪👈拌(bàn))。若DF23關，此時🏃‍♀️1号(hao)加藥罐🌐中的(de)液位不是最(zuì)低液位，即操(cāo)作面闆的🌐加(jiā)藥罐最低液(yè)位顯示燈未(wèi)亮，而且加藥(yào)罐中的液位(wèi)也不是最高(gāo)液位，則進水(shuǐ)電磁閥打開(kai)，加水電機啟(qi)動，開始向加(jiā)藥罐中進水(shui)，當加藥罐中(zhōng)的液位到達(da)最高位時，傳(chuan)感器♉發出信(xìn)号，加水電機(jī)停車，進水電(dian)磁閥關閉，加(jia)水過程完成(chéng)。之後加藥電(dian)機和👉攪拌機(ji)同時啟動。定(dìng)時器KF3和KF4啟動(dong)，延時一定的(de)時間後，加藥(yao)電機先停車(chē)，再攪拌一定(ding)的時間後攪(jiǎo)拌機停車，加(jia)藥攪拌過程(chéng)完成。1号罐💃的(de)加水，加藥，攪(jiao)拌過程完成(cheng)，等待。
    2号罐打(da)藥過程中，最(zuì)低液位報警(jǐng)時，發出信号(hao)要求，2号罐打(dǎ)藥閥DF24關閉，1号(hào)罐打藥閥DF23打(dǎ)開，l号罐往管(guǎn)線打藥，實現(xian)2号罐自動加(jiā)水、定量加藥(yao)、定時攪拌。完(wan)成倒罐過程(cheng)。圖5給出加藥(yao)裝置的程序(xu)流程，圖6給出(chu)控制🚩系統梯(ti)形圖。

4 結語

    油(you)田注水全自(zi)動裝置系統(tǒng)設計中，各環(huan)節工作信🥵息(xī)傳送至PLC控制(zhi)系統，使加藥(yào)系統全自動(dòng)運行，藥液濃(nong)度🏃恒定，投加(jia)準确，實現❗了(le)加藥罐的全(quan)部自動化，大(da)大提高了工(gōng)作效率，減輕(qing)了工人的勞(lao)動強度，減少(shǎo)了藥劑對人(rén)體的危害。同(tóng)時該裝置還(hai)具有結構緊(jǐn)湊、配置豐富(fu)、安裝簡單、可(kě)靠性高等優(you)勢，是目前🛀🏻自(zì)動化程度較(jiao)高的藥劑投(tou)加系統。通過(guò)論述旨在☎️找(zhǎo)到一種實用(yòng)價值更高，應(ying)用前景更廣(guǎng)闊的産品，從(cóng)而達到環境(jìng)效益與經濟(jì)效益的統一(yī)。

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