《油田自動化知識》ppt課件

1、一、什么是自動化二、自動化系統(tǒng)分類三、自動化系統(tǒng)構(gòu)成四、自動化系統(tǒng)任務(wù)原理五、彩南油田自動化系統(tǒng)六、小結(jié)1、自動化定義在無人干涉的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進展操作或控制的過程。研討內(nèi)容：自動化是一門涉及學科較多運用廣泛的綜合性科學技術(shù)。它的研討內(nèi)容主要有自動控制和信息處置兩個方面包括實際方法硬件和軟件等。 2、什么是工業(yè)自動化技術(shù)、什么是工業(yè)自動化技術(shù)綜合運用控制實際、電子配備、儀器儀表、計算綜合運用控制實際、電子配備、儀器儀表、計算機和相關(guān)工藝技術(shù)，對工業(yè)消費過程實現(xiàn)檢測、機和相關(guān)工藝技術(shù)，對工業(yè)消費過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，到達添加產(chǎn)量、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，

2、到達添加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低耗費、減少污染、確提高質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低耗費、減少污染、確保平安等目的的一種綜合性技術(shù)。保平安等目的的一種綜合性技術(shù)。 自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)農(nóng)業(yè)軍事科學研討交通運輸商業(yè)醫(yī)療效力和家庭等方面。 采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的膂力勞動部分腦力勞動以及惡劣危險的任務(wù)環(huán)境中解放出來而且能擴展人的器官功能極大地提高勞動消費率加強者類認識世界和改造世界的才干。因此自動化是工業(yè)農(nóng)業(yè)國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。 自動控制：自動控制： 所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或安裝稱控制安裝或控況

3、下，利用外加的設(shè)備或安裝稱控制安裝或控制器，使機器、設(shè)備或消費過程統(tǒng)稱被控對制器，使機器、設(shè)備或消費過程統(tǒng)稱被控對象的某個任務(wù)形狀或參數(shù)即被控量自動地象的某個任務(wù)形狀或參數(shù)即被控量自動地按照預(yù)定的規(guī)律運轉(zhuǎn)。按照預(yù)定的規(guī)律運轉(zhuǎn)。自動控制系統(tǒng)：自動控制系統(tǒng)： 實現(xiàn)上述控制目的，由相互制約的各部分按一實現(xiàn)上述控制目的，由相互制約的各部分按一定規(guī)律組成的具有特定功能的整體定規(guī)律組成的具有特定功能的整體.1、從運用角度分、從運用角度分a、過程自動化、過程自動化 石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學處置石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學處置自動化。自動化。普通采用由檢測儀表調(diào)理器和計算器等組成的普通

4、采用由檢測儀表調(diào)理器和計算器等組成的過程控制系統(tǒng)對加熱爐精餾塔等設(shè)備或整個過程控制系統(tǒng)對加熱爐精餾塔等設(shè)備或整個工廠進展最優(yōu)控制。工廠進展最優(yōu)控制。b、機械制造自動化、機械制造自動化 這是機械化電氣化與自動控制相結(jié)合的結(jié)果這是機械化電氣化與自動控制相結(jié)合的結(jié)果處置的對象是離散工件。處置的對象是離散工件。c、管理自動化、管理自動化 工廠或事業(yè)單位的人財物消費辦公等業(yè)工廠或事業(yè)單位的人財物消費辦公等業(yè)務(wù)管理自動化是以信息處置為中心的綜合性技務(wù)管理自動化是以信息處置為中心的綜合性技術(shù)涉及電子計算器通訊系統(tǒng)與控制等學科。術(shù)涉及電子計算器通訊系統(tǒng)與控制等學科。d、其它：實驗室自動化、家庭自動化、商業(yè)自、

5、其它：實驗室自動化、家庭自動化、商業(yè)自動化動化2、按測控方式分a、SCADASupervisor Control And Data Acquisition系統(tǒng) 監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它可以實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對工業(yè)現(xiàn)場進展本地或遠程的自動控制，對工藝流程進展全面、實時的監(jiān)視，并為消費、調(diào)度和管理提供必要的數(shù)據(jù)。 SCADA系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集、本地和遠程控制、多種通訊介質(zhì)聯(lián)接、易于重新配置及本地和遠程診斷。b、DCSDistributed Control System系統(tǒng) 是分布式控制系統(tǒng)，在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。 DCS是計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS

6、通常采用假設(shè)干個控制器過程站對一個消費過程中的眾多控制點進展控制，各控制器間經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)銜接并可進展數(shù)據(jù)交換。操作采用計算機操作站，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)與控制器銜接，搜集消費數(shù)據(jù)，傳達操作指令。 DCS系統(tǒng)的根本思想是：利用分散控制、集中操作、分而自制、綜合協(xié)調(diào)的原那么，將測控系統(tǒng)分為分散過程控制級、集中操作監(jiān)控級和綜合信息管理級，構(gòu)成一分級分布式控制系統(tǒng)。因此，DCS的主要特點歸結(jié)為一句話就是：分散控制集中管理。c、直接數(shù)字控制DDC系統(tǒng)d、監(jiān)視計算機控制簡稱SCC系統(tǒng)e、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡稱FCS系統(tǒng) 其構(gòu)造方式為“任務(wù)站現(xiàn)場總線智能儀表二層構(gòu)造，本錢低，可靠性高，可實現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)構(gòu)造。 操作站

7、 服務(wù)器 H2 現(xiàn)場總線 現(xiàn)場設(shè)備 124 網(wǎng)橋 32 32 H1 現(xiàn)場總線 H1 現(xiàn)場總線 H1 H1 H1 H1 現(xiàn)場設(shè)備 現(xiàn)場設(shè)備 LAN FCS控制層原理圖 1、SCADA系統(tǒng) SCADA系統(tǒng)主要運用于水利、石油、供電等行業(yè)中，用于地理環(huán)境惡劣無人值守的環(huán)境下進展遠程控制。它的主要構(gòu)造包括遠程控制單元RTURemote Terminal Unit包括RPCRemote Pump controller、通訊網(wǎng)絡(luò)及中心站。1) 遠程終端RTU包括RPC RTU 主要作用是進展數(shù)據(jù)采集及本地控制，進展本地控制時作為系統(tǒng)中一個獨立的任務(wù)站，這時RTU可以獨立的完成連鎖控制、前饋控制、反響控制、

8、PID(比例、微分、積分控制等工業(yè)上常用的控制調(diào)理功能；進展數(shù)據(jù)采集時作為一個遠程數(shù)據(jù)通訊單元，完成或呼應(yīng)本站與中心站或其它站的通訊和遙控義務(wù)。2) 系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò) 主要用于RTU與中心站通訊及與其它RTU通訊。通訊鏈路種類有無線、有線、微波、光纖。RTU可支持的通訊方式有中心站觸發(fā)的通訊方式和RTU觸發(fā)的通訊方式。 中心站觸發(fā)的通訊方式包括： 輪詢方式 由系統(tǒng)設(shè)置一個時間周期，每隔一個時間段系統(tǒng)進展一次查詢，接納中心站所需求的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。 廣播方式 由中心站向一切RTU或某分組內(nèi)的RTU下發(fā)命令。 控制命令下發(fā)方式 如下發(fā)開、關(guān)控制命 令，修正報警及控制權(quán)限。 RTU觸發(fā)的通訊方式 RTU可以

9、在程序中 根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置條件，以便在非常情況下向 中心站發(fā)送數(shù)據(jù)。3中心站 它可包含多個任務(wù)站和支持網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備，以完成不同的任務(wù)。它經(jīng)過中心站軟件管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，每個任務(wù)站經(jīng)過組態(tài)畫面監(jiān)測現(xiàn)場站點，下發(fā)控制命令進展控制，并完成工況圖、統(tǒng)計曲線、報表等功能。 2、DCS系統(tǒng) 從構(gòu)造上劃分，DCS包括過程級、操作級和管理級。1 過程級主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實施部分。2操作級包括：操作員站和工程師站，完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。3管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng)MIS系統(tǒng)，作為DCS更高層次的運用，目前國內(nèi)紙行業(yè)運用到這一層的系統(tǒng)較少。 DCS系統(tǒng)構(gòu)造圖 管理

10、 微機 網(wǎng)間鏈接 工程師操作站 操作員操作站 監(jiān)控 計算機 網(wǎng)間 鏈接 現(xiàn)場 工作站 PLC 控制器 智能 調(diào)節(jié)器 其他 裝置 綜合信息管理級 集中操作監(jiān)控級 分散過程控制級 到其它局域網(wǎng) LAN 1、系統(tǒng)任務(wù)原理 簡易實驗1如今作一個游戲，讓張三和李四分別去拿放在一張桌子上的杯子，張三把本人的雙眼蒙上，而李四卻不用蒙上雙眼?？纯此麄冋l能順利地拿到杯子？2人計劃拿桌子上的杯子時，首先要看一下杯子的位置與本人手的間隔有多少，然后人的大腦會指揮本人的手做出動作，向減少這個間隔的方向挪動，同時不斷的察看兩者之間的間隔還有多少，直到人的手碰到了杯子，大腦就命令手停頓運動，杯子也就拿到了。這個過程可以用

11、下邊的圖來表示。 由于沒有了眼睛所以圖中的反響就無法形成人這個“機器也就任務(wù)不正常了 自動控制系統(tǒng)任務(wù)的關(guān)鍵就在于反響系統(tǒng)的存在，正是自動控制系統(tǒng)任務(wù)的關(guān)鍵就在于反響系統(tǒng)的存在，正是有了反響的存在，才使自動化成為能夠。有了反響的存在，才使自動化成為能夠。反響：反響控制是這樣一種控制過程，它可以在存在擾動的反響：反響控制是這樣一種控制過程，它可以在存在擾動的情況下，力圖減小系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量也稱參據(jù)量情況下，力圖減小系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量也稱參據(jù)量或者恣意變化的希望的形狀之間的偏向，而且其任務(wù)正或者恣意變化的希望的形狀之間的偏向，而且其任務(wù)正是基于這一偏向根底之上的。是基于這一偏向根底之

12、上的。反響控制系統(tǒng)是一種能對輸出量與參考輸入量進展比較，并反響控制系統(tǒng)是一種能對輸出量與參考輸入量進展比較，并力圖堅持兩者之間的既定關(guān)系的系統(tǒng)，它利用輸出量與輸入力圖堅持兩者之間的既定關(guān)系的系統(tǒng)，它利用輸出量與輸入量的偏向來進展控制。量的偏向來進展控制。 一個自動化系統(tǒng)無論構(gòu)造多么復雜都是由下面幾部分組成一個自動化系統(tǒng)無論構(gòu)造多么復雜都是由下面幾部分組成檢測比較安裝所起作用相當于人眼在上面例子中的作用，主要是獲檢測比較安裝所起作用相當于人眼在上面例子中的作用，主要是獲得反響，并且計算我們要到達的目的與如今的實踐情況之間的差得反響，并且計算我們要到達的目的與如今的實踐情況之間的差值值 控制器所起

13、作用相當于大腦在上面例子中的作用，主要是用來決議控制器所起作用相當于大腦在上面例子中的作用，主要是用來決議應(yīng)該怎樣做應(yīng)該怎樣做 執(zhí)行機構(gòu)主要所起作用相當于人手在上面例子中的作用，完成控制執(zhí)行機構(gòu)主要所起作用相當于人手在上面例子中的作用，完成控制器下達的決議器下達的決議 控制量也就是所要到達的目的，相當于手和杯子之間的間隔。控制控制量也就是所要到達的目的，相當于手和杯子之間的間隔?？刂屏渴俏覀冏詣踊瘷C器所要到達的最終目的量是我們自動化機器所要到達的最終目的外界信息五種感官人腦四肢傳感器控制器執(zhí)行器 人體和機器的對應(yīng)關(guān)系 CPU 存儲器 人機接口 系統(tǒng)支持板 內(nèi) 部 總 線 模擬量輸入通道 模擬量

14、輸出通道 數(shù)字量輸入通道 數(shù)字量輸出通道 測量變送 執(zhí)行機構(gòu) 電氣開關(guān) 電氣開關(guān) 被控對象 計算機系統(tǒng) 生產(chǎn)過程 微機測控系統(tǒng)組成構(gòu)造框圖 熱力系統(tǒng)人工控制熱力系統(tǒng)自動控制2、自動化各構(gòu)成部分的作用及實現(xiàn)1檢測丈量安裝 檢測丈量安裝主要是傳感器。 傳感器是一種能把物理量化學量生物量等轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。 輸出的電信號有不同方式，如電壓電流頻率脈沖等，能滿足信息傳輸處置記錄顯示控制的要求。 通常傳感器由感應(yīng)組件和轉(zhuǎn)換組件組成。感應(yīng)組件(Sensing Element) 能直接感受被丈量的的量;轉(zhuǎn)換組件(Transduction Element)那么將感應(yīng)組件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和丈量的

15、電信號。 被測非電量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路輸出電量輔助電源感應(yīng)組件轉(zhuǎn)換組件與人類五大覺得器官相比對應(yīng)的傳感器與人類五大覺得器官相比對應(yīng)的傳感器眼睛視覺光傳感器影像傳感器等眼睛視覺光傳感器影像傳感器等耳朵聽覺壓力傳感器電容麥克風等耳朵聽覺壓力傳感器電容麥克風等皮膚觸覺力學傳感器溫度傳感器濕度傳感皮膚觸覺力學傳感器溫度傳感器濕度傳感器等器等舌頭味覺等離子傳感器化學傳感器等舌頭味覺等離子傳感器化學傳感器等鼻子嗅覺半導體氣體傳感器熄滅式氣體傳感鼻子嗅覺半導體氣體傳感器熄滅式氣體傳感器等器等除了以上和五感相比較的傳感器外除了以上和五感相比較的傳感器外還有紅外線傳感器、接近傳感器還有紅外線傳感器、接近傳

16、感器速度和加速度傳感器、磁性傳感器等速度和加速度傳感器、磁性傳感器等普通丈量信號轉(zhuǎn)換為電量類型(根據(jù)采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后接入控制器的種類劃分：被測量轉(zhuǎn)換量舉例圖例模擬量（連續(xù)、不間斷的量）05V，15V；020mA，420mA；電阻壓力、液位，流量，溫度脈沖量236V方波；油、氣、水流量，開關(guān)量024V開關(guān)信號水位（點），閥位 xyk y x 0 2控制器 控制器普通是RTU、PLC等設(shè)備的主要作用是進展信號采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、運算、處置、發(fā)送及本地控制。 由傳感器丈量的現(xiàn)場被丈量被轉(zhuǎn)換為與其成比例的規(guī)范電信號后輸入到控制器，控制器將接納到的電流信號按一樣的比例反算回被丈量的現(xiàn)場實踐值，同時將該數(shù)據(jù)運用

17、到其他相關(guān)的計算、控制過程并按需求將數(shù)據(jù)傳送至其他位置如監(jiān)控機。 CPU 存儲器 人機接口 系統(tǒng)支持板 內(nèi) 部 總 線 模擬量輸入通道 模擬量輸出通道 數(shù)字量輸入通道 數(shù)字量輸出通道 測量變送 執(zhí)行機構(gòu) 電氣開關(guān) 電氣開關(guān) 被控對象 計算機系統(tǒng) 生產(chǎn)過程 3執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行器 執(zhí)行機構(gòu)是按控制器輸出的指令驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備運轉(zhuǎn)形狀發(fā)生變化，從而到達控制被控設(shè)備的目的的安裝。 執(zhí)行機構(gòu)普通有電動執(zhí)行機構(gòu)和氣動執(zhí)行機構(gòu)。電動執(zhí)行機構(gòu)是以電為動力源的儀表，氣動執(zhí)行機構(gòu)是以緊縮空氣為動力源的儀表。1、 彩南油田自動化系統(tǒng)構(gòu)成：1單井RPC、自動化儀表；計量站RTU、自動化儀表、電動執(zhí)行機構(gòu)；結(jié)合站油、水系統(tǒng)RTU、自動化儀表；彩31集氣站RTU、自動化儀表；前線SCADA效力器等共同組成SCADA系統(tǒng)。2結(jié)合站污水處置DCS系統(tǒng)包括GS Manager系統(tǒng)、相關(guān)自動