基于PLC油管自动传输电气控制系统的研制

王晗 王辉 陈金阳*

（1.盘锦高级技工学校 辽宁省盘锦市 124000 2.盘锦职业技术学院 辽宁省盘锦市 124000）

抽油管道不洁净容易造成抽油不顺畅，影响油田生产，定期清洗抽油管道是生产准备非常重要的一个环节，国内许多油田的生产准备大队在清洗油管去码垛的途中都是采用行吊吊着抽油管道，再结合地面人员跨轨道进行操作，容易造成人员伤亡存在着很大的安全隐患，现在的原油味道很大长时间工作对人身存在着一定的危害，全自动的抽油管道传输装置解决了以上的问题，并且运输效率高，降低劳动强度。为此，以可编程逻辑控制器（PLC）为主控制器，设计了一套全自动的油管传输装置电气控制系统，能够保证系统的安全性、稳定性。

1 油管传输的工作原理

1.1 油管传输装置的整体结构

油管传输装置主要包括纵向移动立柱、V 型储管区、滑行平台、可移动液压传输门、油管平台、液压站、PLC 控制系统等部件组成。油管传输装置各部分功能描述如下：

（1）纵向移动立柱：为油管滑行提供动力。

（2）V 型储管区：用于行吊放置清洗完成的抽油管，V 型设计可以增加油管滑行的速度。

（3）滑行平台：用于提供油管滑行轨道。

（4）可移动液压传输门：用于连接滑行平台与油管平台。

（5）油管平台：放置传输完成的油管。

（6）液压站：为各部分装置运行提供动力。

（7）PLC 控制系统：根据按钮命令与传感器信号控制油管传输装置自动运行。

1.2 油管传输装置的工作原理

油管传输装置的运行模式通过手持按钮盒进行选择，分为手动和自动两种模式，手动模式具体工作流程如下：按下移动立柱上升，立柱达到高度后按下移动液压传输门开，到达位置后→ 按下V 型储管挡板下，油管在滑行平台平铺有规律滚动→到达油管平台结束传输，然后将各个部分各自收回，等待下一次传输。

自动控制模式工作流程如下：按钮启动按钮，纵向立柱原位传感器、液压传输门原位传感器有信号方可动作，V 型储管挡板向上开始回收，到达位置→纵向立柱向上移动，传感器检测到达位置→液压传输门开始动作，到达位置→V 型储管挡板向下动手，油管开始在传输平台滚动，所有油管到达平台后，再次按下启动按钮各个部分开始回收，到达相应位置后停止，准备下一次动作。手动运行和自动运行通过相互联锁控制，防止误操作造成危害。

1.3 油管传输装置机械部分设计

油管传输装置机械部分设计是整个装置的架构，该部分设计的合理性和稳定性对整个装置起着尤为重要的作用。

油管传输装置机械部分主要包括传输平台、移动液压门、油管平台三部分组成。由于每一根抽油管自重200-300 斤，一次传送重量在8 吨左右，所以机械结构材料都采用钢材通过焊接而成。

2 电气控制系统的设计

2.1 系统硬件设计

PLC 是全自动油管传输装置的的核心控制器，动作传输信号采用按钮、形成开关、接近开关直接和PLC 的输入端相连接，通过光耦隔离控制性安全可靠，根据系统要求和对系统的分析与研究，得出本系统一共需要9 个输入点和8 个输出点，控制系统结构框图如图1 所示。

考虑到油管的特殊性系统必须安全可靠性和扩展性，选择了西门子公司的S7-200PLC 系列的224XP 作为控制器，IO 分配表如表1 和表2 所示。

2.2 系统软件设计

图1：控制系统结构框图

图2：主程序

图3：PLC 程序流程

根据全自动油管传输装置的工作要求及流程可采用顺序控制，因此本文PLC 软件设计采用了顺序控制法，控制程序包括前进和后退，本装置手动和自动的选择不通过PLC 进行控制，而是采用按钮盒进行选择，在自动运行时，通过Q0.0 点动作不让手动运行，本系统只有一个启动按钮，所以要通过传感器的信号来判断本装置运行动作，例如：当左、右移动立柱原位检测、移动门原位检测传感器有信号，证明此时传输装置要前进运行，当左、右移动立柱终点检测、移动门终点检测传感器有信号，证明此时传输装置要后退运行。另外，程序设计要考虑发生危险时按下急停按钮时液压泵不可以断电，以便操作人员进行紧急操作，PLC 控制主程序如图2 所示、流程图如图3 所示。

3 装置测试与分析

本装置研发成型了在某油田生产准备大队进行了运行，以便发现该系统不足的地方进行更改。为了验证本系统的安全性和稳定性共进行了10 次常规运行，3 次误操作、2 次停止和急停操作，全部符合要求。根据以上15 次操作得出本装置大大提高了油管传输的效率和传输途中的安全性。

表1：PLC 控制器的输入端口分配表

表2：PLC 控制器的输出端口分配表

4 结论

针对现代自动化油田的发展需求，以全自动油管传输装置为研究对象，设计了基于PLC 的全自动油管传输电气控制系统。系统选用了PLC 作为控制器，液压系统作为驱动方式，从软件和硬件两个方面实现了传输装置电气控制系统。实验结果表明全自动油管传输装置电气控制系统的安全性、稳定性都达到了实际工作要求，大大提高了油管传输效率和传输途中的安全性，符合设计标准。