具备软冗余功能的三次采油配注控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种三次采油配注控制装置，尤其是涉及一种具备软冗余功能的三次采油配注控制装置，属于油气开发技术领域。

背景技术：

三次采油技术是利用物理、化学和生物的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能，提高原油采收率的重要油田开发技术。

随着橇装模块化三次采油配注装置在油田的广泛应用，三次采油配注站规模的逐步增大，对三次采油配注整套系统的过程控制提出了更高的要求。三次采油配注装置的橇装模块主要包括溶解单元、辅剂单元、喂入单元、注入单元，目前，三次采油配注装置控制装置采用多点接口（MPI）形式实现各橇装单元之间的互连，这种串行通讯要求各橇装单元都设有独立的CPU（中央处理器）及存储卡，运转过程中各CPU处于性能过剩的状态，且没有备用主机，当某个单元的CPU发生故障时，使得该橇装单元无法运转，从而导致整套配注装置停止运行，造成某些井位较长时间欠注，降低整套配注装置的运行时效。

技术实现要素：

为了克服现有三次采油配注装置采用多点接口形式实现各橇装单元之间的互连，存在的运转过程中各CPU处于性能过剩的状态，且没有备用主机，当某个单元的CPU发生故障时，导致整套配注装置停止运行，造成某些井位较长时间欠注，降低整套配注装置运行时效的不足，本实用新型提供一种具备软冗余功能的三次采油配注控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具备软冗余功能的三次采油配注控制装置，包括溶解单元、辅剂单元、喂入单元、注入单元、上位机、PLC，上位机安装有监控软件；所述PLC包括主PLC系统和备用PLC系统，所述主PLC系统、备用PLC系统各自独立运行。

具备软冗余功能的三次采油配注控制装置还设置有溶解单元控制从站、辅剂单元控制从站、喂入单元控制从站、注入单元控制从站；所述溶解单元控制从站、辅剂单元控制从站、喂入单元控制从站、注入单元控制从站为分布式控制系统模块。

所述主PLC系统、备用PLC系统分别通过MPI通讯链路与所述上位机数据通信。

所述主PLC系统通过PROFIBUS通讯链路Ⅰ与所述溶解单元控制从站、辅剂单元控制从站、喂入单元控制从站、注入单元控制从站数据通信。

所述备用PLC系统通过PROFIBUS通讯链路Ⅱ与所述溶解单元控制从站、辅剂单元控制从站、喂入单元控制从站、注入单元控制从站数据通信。

所述主PLC系统通过PROFIBUS通讯链路Ⅲ与所述备用PLC系统数据通信。

所述主PLC系统、备用PLC系统所载程序包括非冗余用户程序段和冗余用户程序段。

当控制装置正常运行时，所述主PLC系统处理非冗余用户程序段和冗余用户程序段数据；所述备用PLC系统处理非冗余用户程序段数据。

当所述主PLC系统发生故障停止运行时，所述备用PLC系统自动启动，处理非冗余用户程序段和冗余用户程序段数据。

所述主PLC系统、备用PLC系统为西门子S7-300系列，包括CPU315-2DP、CP432-5通讯模块。

所述上位机安装的监控软件为力控ForceControl工业监控组态软件。

所述溶解单元控制从站、辅剂单元控制从站、喂入单元控制从站、注入单元控制从站为西门子ET200M分布式控制系统模块。

本实用新型的有益效果是，设置有主PLC、备用PLC两套控制系统，有效提高控制系统的可靠性，比较于单纯的MPI的平行网络架构，打破每个单元都设有一个独立CPU的运行模式，将全站的数据处理集于一台CPU；设置备用PLC控制系统，既避免了机能浪费又减少了硬件成本，同时保证系统的稳定性和可靠性，提高整套配注装置的运行时效。

附图说明

图1是本实用新型具备软冗余功能的三次采油配注控制装置的硬件组态示意图。

图中：1.上位机，2.主PLC系统，3.备用PLC系统，4.溶解单元控制从站，5.辅剂单元控制从站，6.喂入单元控制从站，7.注入单元控制从站，8.MPI通讯链路，9.PROFIBUS通讯链路Ⅰ，10.PROFIBUS通讯链路Ⅱ，11.PROFIBUS通讯链路Ⅲ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。

参见附图1。本实用新型一种具备软冗余功能的三次采油配注控制装置，配注装置的橇装模块主要包括溶解单元、辅剂单元、喂入单元、注入单元，控制装置包括上位机1、PLC（可编程控制器）、橇装模块单元相对应的控制从站。

所述的配注控制装置设置有主PLC系统2和备用PLC系统3，所述主PLC系统2、备用PLC系统3各自独立运行。所述主PLC系统2、备用PLC系统3为西门子S7-300系列，包括CPU315-2DP、CP432-5通讯模块以及电源。

所述主PLC系统2、备用PLC系统3所载程序包括非冗余用户程序段和冗余用户程序段。当控制装置正常运行时，所述主PLC系统2处理非冗余用户程序段和冗余用户程序段数据；所述备用PLC系统3处理非冗余用户程序段数据。当所述主PLC系统2发生故障停止运行时，所述备用PLC系统3将自动启动，处理非冗余用户程序段和冗余用户程序段数据。

对应橇装模块单元设置的控制从站包括：溶解单元控制从站4、辅剂单元控制从站5、喂入单元控制从站6、注入单元控制从站7。所述溶解单元控制从站4、辅剂单元控制从站5、喂入单元控制从站6、注入单元控制从站7均为分布式控制系统模块。优选的，所述分布式控制系统模块为西门子ET200M， ET200M由电源模块、两组IM153模块及各类I/O模块组成。

本实用新型配注控制装置包括4条通讯链路，即：MPI通讯链路8、PROFIBUS通讯链路Ⅰ9、PROFIBUS通讯链路Ⅱ10、PROFIBUS通讯链路Ⅲ11，用于上位机、PLC、控制从站之间的数据通信。具体的，

所述主PLC系统2、备用PLC系统3分别通过MPI通讯链路8与所述上位机1数据通信；

所述主PLC系统2通过PROFIBUS通讯链路Ⅰ9与所述溶解单元控制从站4、辅剂单元控制从站5、喂入单元控制从站6、注入单元控制从站7数据通信；

所述备用PLC系统3通过PROFIBUS通讯链路Ⅱ10与所述溶解单元控制从站4、辅剂单元控制从站5、喂入单元控制从站6、注入单元控制从站7数据通信；

所述主PLC系统2通过PROFIBUS通讯链路Ⅲ11与所述备用PLC系统3数据通信。

所述上位机1安装有监控软件，优选的，所述上位机1安装的监控软件为力控ForceControl工业监控组态软件，对整套设备的运行状况进行实时监控、采集由PLC系统发送的故障诊断、设备运行情况，运行参数等数据，并可设定系统运行关键参数。所述上位机1采用多点接口（MPI），通过MPI通讯链路8与所述主PLC系统2、备用PLC系统3相连，力控软件ForceControl自带双机冗余设置功能，方便建立上位机与现场两套PLC系统的网络连接。

本实用新型一种具备软冗余功能的三次采油配注控制装置，设置一台安装有力控ForceControl工业监控组态软件的上位机；现场级控制系统为：主PLC系统、备用PLC系统，主PLC系统、备用PLC系统分别包括带MPI及PROFIBUS接口的一台CPU 315-2DP、一个实现主PLC系统、备用PLC系统互联的CP432-5的通讯模块；溶解单元、辅剂单元、喂入单元、注入单元的ET200M控制从站，分别由两个IM153模块、一个电源模块及各类I/O模块组成。

当控制装置处于正常运行过程中，所述主PLC系统2、备用PLC系统3两套控制系统均独立运行，由主PLC系统2中的CPU通过PROFIBUS通讯链路Ⅰ9对溶解单元控制从站4、辅剂单元控制从站5、喂入单元控制从站6、注入单元控制从站7发送的I/O数据进行处理。主PLC系统2、备用PLC系统3两套系统中所载程序均由非冗余用户程序段和冗余用户程序段组成，主PLC系统2处理所有的用户程序及数据，备用PLC系统3通过PROFIBUS通讯链路Ⅱ10读取数据并只对非冗余用户程序段进行处理，而对冗余用户程序段不做处理。主PLC系统2、备用PLC系统3通过PROFIBUS通讯链路Ⅲ11自动进行状态分析，同步冗余数据等操作。如果主PLC系统2发生故障停机或断电时，处于待机运行状态备用PLC系统3自动启动，接管整套装置的控制权，不会导致设备停运。

本实用新型能够保证控制系统运行的可靠性及稳定性，降低通讯故障、提高通讯速率。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。