西门子模块6ES7223-1PL22-0XA8型号介绍

西门子模块6ES7223-1PL22-0XA8型号介绍

 系统选型及特点

为了满足上面提到的换热首站自控系统的设计要求，我们选用西门子公司SIMATIC S7-300可编程控制器（PLC）和研华公司IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以先进的WinCC软件，来实现换热首站自控系统的各项功能。

当前可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用*为广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。 字串2

S7-300采用模块化结构、适合密集安装，模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。在一块机架底板上可安装电源、CPU、I/O模板、通信处理器CP等模块，并且可以通过接口模块实现多个机架的扩展工作方式。根据要求本系统所选用的硬件产品，如下所示：

（1）工业控制计算机（IPC）
ADVANTECH IPC-610，Pentium Ⅳ 2.8GHz处理器，512M内存，80G硬盘；

（2）*处理单元 (CPU)
CPU 314，24V供电，48KB工作内存，DI/DO*大1024点，AI/AO*大256点；

（3）信号模块 (SM)
SM 321，数字量输入模块3块；
SM 322，数字量输出模块2块；
SM 331，模拟量输入模块6块；
SM 332，模拟量输出模块2块；

（4）通讯处理器 (CP)
RS485 中继器2块；

（5）负载电源模块 (PS)
PS 370，电源模块1块。

（6）接口模块 (IM)
IM 365，接口模块2块。

4 软件组态过程与效果

工控组态软件WinCC( Control Center)是一个集成的人机界面（HMI）和监控管理系统，它是西门子公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能相结合的产物，是世界上第一个集成的人机界面（HMI）软件系统。它真实的将工厂控制软件集成到自动化过程中。HMI人机界面系统作为基础自动化系统重要组成部分，用于控制系统的各种数据的设定、显示、故障报警，以及相应操作和设备的在线调试及维护，发挥越来越重要的作用。换热首站HMI系统信息以友好方式与用户交互。通过自动化控制系统接收过程计算机（PCS）和操作人员通过HMI输入的数据进行处理，处理后再将过程数据信息、机组状态信息和各种测量值以符号、数值、曲线、图表及历史记录的形式在HMI画面上显示。*终实现了在HMI操作站（上位机）上以*少的设备数量提供*大可能的信息，帮助操作人员和设备维护人员快速准确的了解系统当前状态及其相关信息的设计目标。

在上位机上用WinCC软件设计了标准的人机界面，主要包括以下几个方面的内容：

（1）工艺流程图：在画面中通过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水的全过程，并且在换热器本体上实时显示了各路汽、水的温度与压力，以便于操作者能及时准确的掌握本体内的换热情况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。

（2）手操器的操作与对现场仪表的监控：手操器有手动和自动两种工作方式，在设备安装调试阶段一般用手动操作方式，进入正常运作时常用自动方式，以实现对一些重要的模拟量数据的精确控制，自动调节程序由PID闭环控制回路完成。

（3）报警记录：对于如进汽流量、供水压力等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下的任何一个变量超出预先设定的安全值时，报就会立即闪烁，同时通过报警一览表对话框可以检查报警超出的范围以及错误的出处，并对此采取相应的措施。

（4）历史趋势：在此画面中除了实时显示变量的变化趋势，操作员还可以检查过去的过程数据记录，通过对过去历史趋势的比较进而可以对变量未来的发展趋势做进一步的预测。另外，还具有报警或变量记录档案库数据的运行报表。

（5）摄像监控：通过摄像及图像采集设备对图像的处理，使操作人员通过视频窗口实时监控现场设备运行状况。

 1. 概述
气举采油是将地面压缩机提供的高压注入井中，从而降低液柱密度，减小井筒回压，使油井恢复自喷。其生产过程主要是依靠高压气提供的能量来完成，所以地面压缩机组、地面配气管网及油井配气决定了高压气能量的利用率和举升效率。
对于气举井注入气的控制与计量调节，气举采油普遍采用的方法是角阀手动完成或恒气量气嘴控制方式。但却存在着手动调节误差大、注气计量不准确、注气量控制不稳、无法实现系统管理、容易造成系统波动等问题，使气举井在注气方式、注气量优化方面存在的潜力得不到发挥，严重制约了气举采油举升效率的提高。
2. 系统设计
2.1. 系统分析
平稳供气是对气举压缩机组、气举井生产管理的基本要求。长期以来，面对突发、短停机现象，只能采用手动关井，这种方法执行速度慢，避免不了气举系统压力的波动，不能将系统波动对气举井正常生产的影响降到*低。为此，将注气采油站作如下自控设计：
SunyPLC250小型可编程逻辑控制器接收现场仪表测量的工艺参数，按照既定控制方案和人工设置进行处理，然后将结果输送到各气举井调节阀。同时，SunyPLC250经Modbus RTU通讯将有关参数传送给SunyHMI200人机界面进行显示，操作人员可以进行监视和操作。另外，SunyPLC250还通过GPRS将有关参数传送给油田总部，使处于远程的管理人员足不出户即可对生产情况了如指掌。
2.2. 系统配置
由于不同站点的气举井数量不同，因此，现场仪表和SunyPLC250的配置也不尽相同。但就控制产品种类来讲，主要包括以下内容：
3. 控制方案
油田油井具有数量多、分布广、产量不一的特点，一般按地理分布对附近的油井进行相对集中的管理和控制。由于不同井群的状况不一、现场条件不同，所以，在进行控制方案的设计时采取了平稳供气、间歇气举、优化控制或者三者相结合的方法。
3.1. 平稳供气
在供气系统处于平稳状态时，以配气站干线压力为压力调控设定参考值，与设定的下限值相比较。当高于设定值时，SunyPLC250按正常的流量调节分别对每口气举井进行控制。当低于设定值时，SunyPLC250将在流量调节的前提下向执行机构发出附加信号。这样，通过控制调节阀的开启度，达到控制气举井注气量和注气压力的目的。
3.2. 间歇气举
间歇气举一般用于产能较低的油井中，具有明显节约注气量的优点。其原理是按照设计的注气周期和注气时间，将高压气定期注入油井中，气体注入油管后，以气柱柱塞的形式驱替举升液柱段塞。下图所示为间歇气举控制框图。
3.3. 优化控制
由于受地面压缩机供气量的限制，当气量不足时，部分气举井被迫停井，严重影响气举井的正常生产。为此，设计了优化控制方案：按照各井的产能将其分别归类，划分出不同的优先级。在干线供气量不足时，SunyPLC250能够自动按优先级作出反应，关闭低产井，保证高产井的正常生产。
利用SunyPLC250编程软件SunyPRG提供的符合IEC61131-3标准的编程语言可以方便地实现该功能。下图为FBD组态图。
4. 系统功能
4.1. 显示功能
? 所有参数经转换、调理，以工程量在SunyHMI200上进行显示和记录。
工况流量（m3/h）经温压补偿运算，得到标况流量（Nm3/h）。
? 累积功能还可以将各井的气体流量分别按天、月、年进行积算。
4.2. 调控功能
? 以数值、棒图、曲线等形式连续显示所有工艺参数，帮助工人判断工作状况、管柱漏失状况以及生产中出现的问题，结合产量、流压资料及时调整注气量。
? 根据不同的井群实施不同的控制方案，使产能*优化。
? 密码保护功能使不同权限有不同的管理、操作和监视职能。
4.3. 管理功能
? 通过GPRS通讯，可以在总部显示记录所有过程参数。
? 通过对干线压力曲线的追忆，掌握近期气举供气系统的平稳程度情况，从而当气举系统产量发生较大变化时，便于分析、查找问题。
? 在控制器中可以通过对气举井的注气压力、注气量生产动态曲线的追忆，了解气举井的工作状况，发现问题及时处理。
5. 应用效果
气举采油配气自控系统先后在105口气举井上获得应用，取得了明显的经济效益。运行一年的统计数据显示：
? 气举系统波动率下降了49.5%，减少因波动而造成的检阀22井次，减举井降产702.2t。
? 应用间歇气举11井次，累计节气751,360m3。
? 利用优化注气量350井次，累计节气4,244,540m3。
? 大大降低了维修劳动，全年仅检阀6井次，重新排液5井次，调整注气16井次，注气管线解堵6井次。
? 增产1040.8t，减少作业8井次。
本系统的投用使供气波动对气举系统产量的影响降低到了*小，保证了大部分气举井（特别是高产井）的正常生产，解决了长期困扰气举供气系统波动频繁给油田生产带来的难题，投入产出比达1:3.1，经济效益非常可观。该技术不仅在气举采油方面具有深远的意义，在油田注水乃至其它领域也具有广泛的借鉴意义。

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