1 引(yin)言
    目前各種(zhong)石油管線輸(shu)送的加藥系(xi)統中，多采用(yòng)人工🏃🏻‍♂️控👌制，工(gong)藝🔞複雜，僅憑(ping)儲藥罐上的(de)玻璃管液位(wèi)計目測判斷(duan)用量，不能準(zhǔn)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(que)地✏️調整破乳(rǔ)劑的注入量(liàng)，造成水、電及(jí)人力✨的浪費(fei)，增加了能耗(hào)。針對上述問(wen)題✨，開發了一(yi)種基于FPl型PLC的(de)自🌐動加水、定(ding)量🌈加藥、定時(shi)攪拌以及自(zi)動倒罐的控(kong)制📐裝置。實際(ji)運行證明，該(gai)裝置不僅減(jiǎn)輕了員工的(de)勞✉️動🌈強度，提(tí)高了安全系(xi)數，實現了以(yǐ)人為本的原(yuán)則，使油田工(gōng)業自動化水(shui)♊平達到了新(xin)的起點，提高(gāo)了😍現場管理(lǐ)水平，使生産(chǎn)和管理更趨(qu)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(kuò)儲藥罐、計量(liang)泵、攪拌器、液(yè)位開關、控制(zhì)箱及附件等(deng)，在實際系統(tong)中可根據用(yòng)戶要求調整(zheng)配置，以适應(ying)不同的工☁️藝(yì)要求。圖1給出(chū)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(yào)罐一個，電磁(cí)閥若幹個，高(gao)液位報警器(qi)，低液位報警(jǐng)器及交流㊙️接(jie)觸器，熱繼電(dian)☀️器，中間繼電(diàn)器，控制按鈕(niǔ)，信号💔燈，斷路(lu)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(yī)種能根據設(she)定加藥液的(de)配比🚶濃度，實(shí)現自動配藥(yao)、自動攪拌、自(zi)動定量輸出(chū)的自動控制(zhi)系統。該裝置(zhì)在設🌈定狀态(tai)下無需人工(gōng)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(ye)可實現遠程(chéng)控制，真正實(shi)現了配藥、攪(jiǎo)拌和投藥自(zì)動化。考慮到(dào)現場操作的(de)需求，配備了(le)手動㊙️控制功(gōng)能，任何情況(kuang)下，手動控制(zhì)優先。
    (1)手動運(yùn)行手動運行(háng)前，将運行方(fāng)式轉至“手動(dòng)”位置，接通10．2，調(diào)用“手動控制(zhi)”子程序。按照(zhào)控制面闆的(de)對應按鈕，即(ji)可接通對應(ying)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(jiē)通I0．5，輸出繼電(diàn)🔞器Q0．1接通并自(zi)鎖，外部交流(liú)繼電器得電(diàn)，加水電👨‍❤️‍👨機開(kāi)始加🔱水。斷😍開(kai)加水電機，即(ji)接通I0．6，Q0．1斷開，加(jia)水電機停(當(dang)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(tíng)止運行)。接通(tong)加藥電機，即(jí)接💰通10．7，輸出繼(jì)電器Q0．2接通并(bing)自🌍鎖，外部交(jiāo)流✌️繼電器得(de)電♊，加藥電機(ji)開始運行。斷(duàn)開加藥電機(jī)，即接通11．0，QO．2斷開(kai)，電✏️機停止運(yun)行(當加藥電(dian)機發生故障(zhàng)時，接通13．O，其常(cháng)閉觸♉點斷開(kai)，Q0．2斷開，加藥電(diàn)機停止運行(hang))。接通攪拌機(ji)，即接通I0.3，輸出(chu)繼電器QO．0接通(tong)并自鎖，外部(bù)交流繼電器(qì)得電，攪拌機(jī)開始運🈲行。攪(jiao)拌🌏一定時間(jiān)後，斷開攪拌(bàn)機，即接通I0.4，QO．O斷(duan)開，攪拌機停(tíng)止🔅運行(當攪(jiǎo)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(bù)分I／O端口分配(pei)如表1所示。

    (2)自(zi)動運行 若首(shou)次運行(儲藥(yào)罐為空時)，先(xiān)将轉換開關(guan)轉至“手動”位(wei)置，接通IO．2，手動(dòng)打開進水電(dian)磁閥，待藥罐(guàn)中的液位達(da)到最低液位(wèi)之上時，停止(zhǐ)手動控制，将(jiang)轉換開關轉(zhuan)🏃🏻‍♂️至“自動🐇”位置(zhi)，接通I0．1，調用“自(zì)動控制”子🔴程(chéng)序，開始自動(dòng)循環。按下操(cāo)作👌面闆上的(de)㊙️“自動運行“，接(jiē)通I3.2，整個程序(xù)開始工作。

3 控(kòng)制系統設計(ji)
3．1 S7—200可編程控制(zhi)器簡介
    S7—200系列(lie)産品是具有(yǒu)高性能的中(zhōng)央處理器，因(yin)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(wú)論單機運行(hang)，還是與其他(ta)設備組成網(wǎng)絡，都具有優(yōu)異的🌈表現。
    S7—200主(zhu)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(zhǐ)令集；③響應快(kuài)速數字量和(hé)模拟量輸入(rù)／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(zuo)便捷，易于掌(zhang)握。
    根據設備(bei)的運行特點(diǎn)和用戶的實(shí)際需要，基于(yu)S7—200型⛷️PLC控制🈲，利用(yòng)内部軟繼電(diàn)器實現過程(chéng)控制，使系統(tong)控制簡便，提(ti)🌏高了系統的(de)穩定性和可(ke)靠性，保證了(le)産品質量，提(tí)高了生産效(xiao)率。
3．2 硬件電路(lù)的設計
    在1号(hào)罐、2号罐内，分(fen)别設置高液(ye)位，低液位控(kòng)制器，控🐉制器(qì)⛹🏻‍♀️的數據信号(hao)通過導線連(lián)接至配電櫃(gui)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(lù)圖。

3．2．1 攪拌機系(xì)統
    攪拌軸包(bao)括傳動軸本(ben)身和随軸轉(zhuǎn)動的漿葉，它(tā)是流體🈚攪拌(bàn)♊裝置中的一(yi)個子系統，攪(jiǎo)拌軸是執行(hang)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(bo)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(zhou)向振動、扭轉(zhuǎn)振動🆚、彎曲振(zhèn)動。軸向振動(dong)是💰攪拌軸的(de)伸長和縮短(duan)，軸向振動的(de)自然頻率一(yī)般很高(大于(yú)3 ooo Hz)，因而在❄️攪拌(ban)器的設計中(zhong)，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(cao)作中很難觀(guān)測到，它的自(zi)然🤟頻率也較(jiào)高。彎曲振動(dong)💛是軸的橫向(xiàng)擺動，它是最(zui)有🐇害的一種(zhong)振動形式，它(tā)的自然頻率(lü)較低🤞，破壞性(xing)極強，與流體(tǐ)激振頻率和(he)軸的轉速較(jiào)接近，易引起(qi)共振。因而研(yán)究攪拌軸的(de)彎曲振動，準(zhun)确确定攪拌(bàn)軸的臨界轉(zhuǎn)速，對于設計(ji)攪拌軸和預(yù)測軸🆚的破壞(huai)有重要意義(yi)。該裝置設計(jì)的攪拌轉速(su)為120 r／min，槳葉安裝(zhuāng)在離軸端100 mm處(chù)，攪拌軸通過(guò)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(ye)。其葉片直徑(jìng)與攪拌槽内(nei)徑之比‼️為0．2~0．5，通(tōng)常取為0．33，螺距(jù)與葉片直徑(jìng)的比值為1：2。圖(tú)3給出攪拌機(jī)結♍構示意圖(tú)。

3．2．2 計量加藥裝(zhuang)置
    計量加藥(yao)裝置直接與(yu)氣力輸送系(xi)統相連，氣力(lì)輸👌送系統正(zheng)常工作必須(xū)有恒定的壓(ya)力條件，如果(guǒ)系📞統壓🥵力損(sǔn)失過🥵大，會☀️給(gěi)風🐕機增加負(fù)擔，甚至引起(qǐ)藥粉的堵塞(sai)而影響工作(zuò)。為了盡量降(jiàng)低系統的壓(ya)力損失，裝置(zhì)設計中的計(ji)量加藥✉️裝置(zhì)，采用⭕變螺距(ju)螺旋輸送器(qi)作為壓送式(shi)氣力輸送裝(zhuāng)置的供料器(qi)，該裝置越靠(kao)近氣力輸送(song)管道處其螺(luó)距越小，使輸(shu)送的藥粉越(yue)壓越緊以斷(duàn)絕氣體漏出(chū)的渠道，圖4給(gěi)出螺旋加料(liào)裝置結構。在(zai)帶襯套的鑄(zhù)鐵殼體3内有(you)一段變螺距(ju)螺旋軸4，其右(yòu)端通過彈性(xing)聯軸節與電(dian)機🔅5相連，當螺(luo)旋在殼體内(nèi)快速旋轉時(shi)，物料從上方(fang)的加料鬥2經(jīng)過閘門l經螺(luó)旋⛷️而被壓入(ru)下方的輸料(liao)管6，該輸料管(guǎn)又與壓送式(shì)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(rù)螺旋的物料(liao)被🏃‍♂️越壓越緊(jǐn)，可防止氣力(lì)輸送管道内(nèi)的壓縮空氣(qì)通♈過螺✊旋漏(lou)出。當物料進(jìn)入氣力輸送(sòng)系統管道後(hòu)，遇到壓縮空(kōng)氣并将其吹(chui)散，使物料加(jiā)速，形成壓縮(suō)空氣與物料(liao)的混合物均(jun)勻地進入氣(qì)力輸送系統(tong)的輸料管中(zhōng)，在高速氣流(liu)的帶動下輸(shu)送物💁料。

3．3 程序(xu)設計
    系統程(cheng)序大部分使(shi)用梯形圖編(biān)制，而在模拟(nǐ)量計算及輸(shu)出方面使用(yong)了功能塊和(he)語句表。梯形(xíng)圖直觀易🏒懂(dǒng)，且較多的采(cai)用RS觸發器和(hé)時間繼電器(qi)，在程序編寫(xiě)中，對每☂️個被(bèi)控⚽(PLC輸出)隻需(xu)分析找到所(suǒ)有置位、複位(wèi)條💋件，即可順(shùn)序編寫。這樣(yàng)可使程序簡(jian)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(kāi)關狀态(即1号(hao)罐管線打藥(yào)閥DF23是開還是(shi)關?若DF23關，說明(míng)2号罐往管線(xiàn)打㊙️藥，l号㊙️罐可(ke)以進水、加🌏藥(yao)及攪拌；若DF23開(kai)，說明l号罐往(wang)管線打藥，2号(hào)罐可以進水(shuǐ)、加藥及攪👅拌(ban))。若DF23關，此時1号(hào)加藥罐👨‍❤️‍👨中的(de)液位不是最(zuì)低液位，即操(cao)作面闆的加(jiā)藥罐最低液(ye)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(dá)最高位時，傳(chuan)感器💜發出信(xìn)号，加水電機(ji)停車，進水電(dian)磁閥關閉，加(jiā)水過程完成(cheng)。之後加藥電(diàn)機和攪拌🌈機(ji)同時啟動。定(dìng)時器KF3和KF4啟動(dòng)，延時一定的(de)☔時間後，加☂️藥(yào)電機先停車(chē)，再攪拌一✊定(dìng)的時間後攪(jiao)拌機停車，加(jiā)藥攪拌過程(cheng)完成。1号罐的(de)加水，加藥，攪(jiao)拌過程完成(chéng)，等待。
    2号罐打(dǎ)藥過程中，最(zui)低液位報警(jing)時，發出信号(hào)要求，2号罐打(dǎ)❌藥閥✔️DF24關閉，1号(hao)罐打藥閥DF23打(da)開，l号罐往管(guan)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(xù)流程，圖6給出(chū)控制系統梯(ti)形圖。

4 結語

    油(you)田注水全自(zì)動裝置系統(tǒng)設計中，各環(huán)節工作信🏃🏻息(xi)傳送至PLC控制(zhì)系統，使加藥(yào)系統全自動(dong)運行，藥液濃(nong)度🥰恒定，投加(jiā)準确，實現了(le)加藥罐的全(quan)部自動化，大(da)大提高了工(gong)作效率，減輕(qīng)了😄工人的勞(láo)動強度，減少(shao)了藥劑🏃‍♂️對人(ren)體的危害。同(tóng)時該裝置還(hái)具有結構🥰緊(jǐn)湊、配置豐富(fu)、安裝簡單、可(ke)靠性高等優(yōu)勢，是目前自(zì)動化程度較(jiào)高的藥劑投(tou)加系統。通過(guò)論述旨在🈚找(zhao)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(ji)效益的統👨‍❤️‍👨一(yī)。

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