谢观福　邓卫平　周文强

【摘  要】在很多油田，油井加药一直是油田生产的重要环节之一;自动加药控制装置可使油井加药实现智能化、精细化，节省大量人力物力成本。电控柜是自动加药控制装置实现自动化的关键。可编程逻辑控制器（PLC）以微处理器为核心，具有可靠性高、控制功能强，使用灵活方便等有点。本文设计采用台达TP04P-22XA1R宽屏文本显示器电控柜的控制核心，并且利用其推荐的WPLSoft2.46编程软件进行梯形图程序设计和TTPEditor1.88编程软件进行显示文本设计。与传统自动加药控制装置电控柜相比，电路结构简单、成本低、自动化程度高，易于维护等。

【关键词】自动加药;电控柜;可编程逻辑控制器

1 引言

PLC可具有结构简单、编程方便、高可靠性、环境适应性强、通讯联网方便等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中[2]。本文基于PLC的自动加药电控柜属于自动加药装置的核心控制部件，就是在油井自动加药控制场合使用PLC实现加药时间、加药量的精确控制，同时油田作业人员通过通讯联网方式可掌握油井加药状态、及时调整加药工艺。最终实现降本增效，提升油田数字化生产水平。

2 自动加药控制装置简介

油井自动加药控制装置包括PLC、药桶、加药泵、液位传感器和控制回路元件等主要部件组成，如图2.1所示。药桶用于存储药剂，加药泵用于向油井注入药剂，液位传感器可监测药桶药剂液位高度，用于计算油井加药实时剂量。PLC是自动加药装置的核心部分，用于实时控制加药泵工作状态、读取液面传感器信息等实现油井自动加药。

台达推出TP04P-22XA1R宽屏文本显示器，该产品为内含文本显示功能的PLC主机，提供丰富的指令集，并具有8k steps的程序内存，支持8/8点输入输出。其明确的功能键分配使操控更加简易，拥有RS485通讯接口，支持多种通讯协议。

3 自动加药控制装置PLC程序设计

本文PLC（TP04P-22XA1R）需要WPLSoft2.46进行梯形图程序设计和TPEditor1.88进行宽屏文本显示器编辑设计。

3.1 功能指标

1.实时显示药桶液位值;

2.可手动控制加药泵启停;

3.可有查看和设置8个自动加药时间段功能;

4. 能够按照设置的加药时段自动控制加药泵工作;

5. 通过RS485总线传送液位信息;

6. 具有加药数据保存功能。

3.2 程序设计

根据功能指标要求，首先规划TP04P-22XA1R的通讯协议、寄存器地址、程序工作流程，然后进行程序设计实现。

3.2.1通讯协议规划

TP04P-22XA1R宽屏文本显示器支持标准Modbus  RTU协议，通讯协议规定如下：

连接方式：有线式RS485;

工作模式：异步串行，半双工;

通讯地址：PLC地址1;

通讯参数：通讯波特率19200，8位数据位，无校验，1位停止位;

主从方式：PLC作为从站，服务软件作为主站;

数据格式：十六进制;

功能码：读寄存器03码、写单个寄存器06码、写多个寄存器16码。

3.2.2 寄存器地址规划

TP04P-22XA1R可以大量提供用户自由使用数据寄存器：掉电不保持数据寄存器D0—D407、D600—D999，供电断电后数据丢失，常用于数据运算中转、缓存;掉电保持数据寄存器D408—D599、D2000--D3919，供电断电后数据依然存在，常用于重要数据保存。因此，自动加药时段、液位信息等数据需要使用TP04P-22XA1R的掉电保持寄存器。自动加药时段包含启动时刻和停止时刻，液位信息包含当前液面信息和可存储不少于15天的历史液面信息工作表。同时，油田作业人员服务软件利用MODBUS RTU协议读取寄存器数据，可直接获取加药控制柜的加药时间、加药量。

3.2.3 程序工作流程

TP04P-22XA1R和其他PLC一樣按顺序逻辑、逐行扫描执行程序，但由于其内部有独立的通讯模块独立完成RS485数据通讯，因此，在PLC梯形图程序中只需要配置通讯协议，梯形图程序工作流程规划，如图3.1。

3.2.4 程序设计

TP04P-22XA1R程序设计包括提醒图设计和文本显示设计两部，梯形图程序用于逻辑控制主要包括：液位采集模块（利用PLC模拟采集通道0），加药控制模块，自动加药时段判断模块等，如图3.2—3.6所示

寄存器D41、D45、D49、D53分别保存着时段1、2、3、4加药启动时刻计算值，寄存器D43、D47、D51、D55分别保存着时段1、2、3、4加药停止时刻计算值，只有启动停止时刻值大于启动时刻值时，该时段才判定有效。

文本显示器程序用于现场人机交互包括：液位实时显示界面，控制界面，自动加药时段界面。梯形图程序和文本显示程序是通过TP04P-22XA1R内部的继电器和寄存器相互作用和联系的。液面信息界面包含：内部实时时钟，实时液位寄存器D18分别用数字方式展示、条状图方式展示。手动控制界面包含4个继电器M509、M510、M0、M1，M509和M510分别由数字键1和2控制，当M0或M1为1时，各自指示灯点亮，不按键需要控制。自动加药时段界面共有2个，只展示了时段1和时段2的设置显示界面，如图3.5所示。

3.2.5 功能实现

串口调试软件“SSCOM32”配置：波特率19200、停止位1位、无奇偶校验，将串口线连接PLC的RS485接口，按标准MODBUS RTU协议，可实现PLC数据可靠通讯。智能交互界面如图3.6所示。

4 总结

本文使用PLC选型及程序设计已在油田应用了约500口油井，利用PLC内部继电器、寄存器、模拟采集通道和定时器等丰富资源进行自动加药装置电控柜设计，系统结构简单，操作方便，初步实现了自动加药装置的自动化控制;重点阐述了PLC程序设计部分，程序逻辑性和可靠性均通过试验验证，程序中所用到的数据均可以根据实际情况进行设置和修改。

参考文献：

[1]社徐林才等：《自动加药装置应用效果评价》[J].中国化工贸易

[2]《DVP-ES2/EX2/SS2/SA2/SX2/SE&TP操作手册（程序篇）》[Z].中达电通股份有限公司