油田放射性源存储管理远程控制系统

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摘 要：本文重点介绍了辽河油田放射性源库自动化管理的工艺流程，并且叙述了系统的硬件配置网络结构，控制功能，以及所用的现场总线技术。由于放射性源对人体辐射较大，所以对控制系统的可靠性要求较高，并实现远程控制。

关键词：PLC；PROFIBUS-DP；WINCC；现场总线；放射性源

中图分类号：TE133+.9 文献标识码：A

1 项目简介

放射性源是油田检测油井必备的检测工具，然而放射性源的电离辐射对人体的危害极大，放射性源库原始的管理方法（人工进库提取和发放）已不能适应现代石油工业发展的需要，因此提高源库的自动化管理水平、保证中子源提取的准确率、减少（甚至完全解除）源辐射对人体危害成为油田管理干部与源库工作人员的共同愿望和要求。基于以上原因并根据油田放射性源存放仓库的特殊环境，设计开发了油田放射性源库自动管理设备。

2 系统介绍

2.1 工艺简介

由于放射性源辐射对人体的危害极大，为最大限度地减少源辐射对人体的危害，操作值班室与源库直线距离要求200米，要通过闭路监控画面远程操作放射性源存取的全过程，同时对源库进行现代化管理。

2.2 机械设备结构及控制要求

2.2.1 值班操作间与源库两地距离200米

2.2.2 采用两台双轨行吊(其中一台为备用)，机械手安装于行吊小车上，为减少行车行走中的不平行度加装平行调整装置，驱动电机为交流变频电机以确保运行平稳。其特点是要求定位准确可靠、定位误差小于2.5mm，机械手抓取重量500千克， 行走区间30×13.5米， 行走最大速度: 380mm/s。

2.2.3 机械手抓取部位具有力矩及行程检测功能，以进一步提高工作可靠性。

2.2.4 闭路监控图象根据控制要求可进行定位监视、自动跟踪目标监视、自动搜寻指定目标监视等运行方式。

2.2.5 对源罐内放射性源进行剂量测量，并根据计算机内存储的档案记录自动判别检查。

2.2.6 源坑数量 600mm 63个，1100mm 18个。

2.2.7 闭路监控范围: 全方位。

3 控制系统构成

3.1 系统主要配置，从工控机、PLC到变频器、以及低压电器件均采用了西门子公司的自动化和驱动产品。

3.2 控制系统采用西门子S7-300，S7-200系列PLC， 主机与各远程子局及驱动装置连接方式均为分布式机PROFIBUS-DP总线结构。连接方式见总线布置示意图。

3.3 S7-315-2DP做系统主站，子站有ET200M,S7200,MM440组成共7个子站。

3.4 计算机采用西门子PCIL40工控机带5611通讯卡，操作界面（HMI）为西门子WINCC v6.2系统计算机作为全线生产过程的视窗控制中心，采用全中文操作界面，对自动控制设备进行有效监测和控制。它提供了监视、控制及数据存储、打印等必要的全部功能，以满足源库自动管理化的使用要求。

3.5 行车及机械手运行部分采用交流变频调速电机，其驱动设备选用西门子公司MM440系列变频器。

3.6 S7-200PLC主要控制机械手定位，抓取及负责机械手部分监控摄像处理。

3.7 IC卡作为提取放射性源的凭证以加强仓库管理秩序及安全。

4 系统主要完成功能

4.1 中子源罐的存取全部自动控制

4.2 值班室与源库两地均可操作

4.3 监视器可模拟显示源库中源罐的存放及运行状态

4.4 中子源罐的存储状态记录及信息查询并打印

4.5 中子源剂量检测

4.6 闭路图象全方位自动监控

4.7 手动/自动切换控制

5 应用体会

普通的编程适配器只能插在CPU的接口上编程调试，对于较分散的现场设备的调试感觉非常不便，本设备中控制机械手的子站S7-200距地面高度即为7.5米要带着编程器上去是非常困难的，在此系统中使用了CP5611卡（工控机用）及5511卡（笔记本电脑用）可以在带DP接口任何一个站点对任意一个CPU进行调试编程，使调试的劳动量大大减少且非常方便。

本项目的控制系统采用SIEMENS公司S7-300，S7-200PLC， MM440变频器等系列产品和PROFIBUS-DP总线结构，在此系统中充分体现SIEMENS Profibus-DP网络的稳定高速，WinCC监控软件作为现场操作站也非常方便。尤其以前使用的变频器控制方式是采用端子控制，变频器信息的传送，如启动、停机、频率设定等都依靠数字或模拟量的输入/输出模板进行，本次设计中所有的变频器都采用了DP总线方式，所有的信息均由网线来进行数据传送，给程序设计及监控参数选择带来了较大的自由度，给监控系统或上位机提供更加灵活的监控信息如变频器运行频率、运行电流、变频器的温度等运行信息。

结语

本控制系统的运行解决了放射源对操作人员身体的辐射危害并减轻了操作人员的劳动强度，提高了源库管理的安全性，系统于2002年底投入生产运行，三年多来系统设备工作正常达到了工艺要求和设计指标，此控制系统第二台设备于2004年在辽河测井公司源库投入使用，2008、2009年又陆续在天津大港油田、新疆塔里木油田投入使用，取得了非常满意的效果。

参考文献

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[4]刘 锴，周 海.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大学出版处，2004.

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