摘 要：本文介紹了西門子 金屬管轉子流量計在油田分隊計量系統中的應用，詳細闡述了 金屬管轉子流量計的通訊功能應用與特點。并且詳細闡述了利用 金屬管轉子流量計，在油田計量系統中，配置不同數據采集模塊來實現不同數據信號的采集應用方式。通過現場實際操作，發現計量數據采集終端這樣的項目選用該流量計完全可以實現所需的功能，同時能夠節省很多成本，在程序設計上也能節約大量編程時間，縮短工期。非常后本文提出了對該系統的一些思考與建議。

 

    1 項目簡介

    近年來，隨著油田生產含水上升速度加快，噸油成本逐年提高，由于存在部分采油隊之間集油流程交叉、單井計量困難、油區治安復雜等原因，加上取樣化驗人員的人為因素造成井口產量與集輸站庫原油輸差大，單井計量數據無法全面真實反映采油隊的原油產量，影響管理層及時進行正確決策。同時由于無法界定采油隊產量，壓力無法下傳，影響考核管理，不利于調動基層的生產積極性，同時無法實現油田精細化管理。因此，迫切需要通過集輸系統區域優化，實現對采油隊產量的準確計量。

 

    整個油田分隊計量系統分為三個部分：數據采集系統、數據通訊存儲服務系統、綜合信息管理系統。金屬管轉子流量計主要應用于數據采集系統即數據采集終端。數據采集終端完成對現場儀表數據的讀取和控制，并將模擬量信號轉換成數字信號。它的輸入是從現場儀表引入的RS485 信號、模擬量信號、數字量信號和脈沖信號。

 

    2 工藝流程介紹

    原油經由各個采油井從地下采出，通過輸油管道至各個轉接站。轉接站接收各個井口來液，將隸屬一個采油隊的來液集中匯入三相或兩相分離器中，經油氣水分離后外輸。為準確計量各個采油隊產量，在轉接站內安裝流量計、溫度傳感器、壓力傳感器、在線含水分析儀等設備對基礎數據進行采集。

 

    3 方案確定

    數據采集終端采用 PLC 為核心基礎，通過配置不同數據采集模塊來實現不同數據信號的采集。在本系統中，采集的信號主要包括 RS485 信號、脈沖量信號、4 ～ 20mA 電流信號。各個站采集的點數：儀表 485 信號不超過 10 個，脈沖信號不超過 3 個、4 ～ 20mA 信號不超過 20 個。數據發布采用網絡發布形式。因此，一款小型的具有網絡接口的PLC 流量計是較好的選擇。通過比較，西門子公司推出的S7 1200 系列 PLC 流量計是一個非常理想的選擇。

 

    4 產品硬件配置

    根據現場儀表通訊方式不同，數據采集終端配置如表 1所示：

 

    考慮現場安裝了使用脈沖信號的容積式流量計，選用帶有 6 通道高速計數器的流量計 CPU 1214C 可以直接采集現場脈沖信號，省去高速計數模塊費用；對現場溫度壓力采集選用 SM 1231 AI 4 通道模擬量采集模塊；

 

    現場質量流量計、含水儀等均采用 485 Modbus 通訊協議，需采用 CM 1241 RS485 通訊模塊。

 

 

    5 軟件開發

    系統開發使用西門子 STEP 7 Basic V10.5 版本軟件。實現現場各類儀表信號采集，并進行相應的處理，非常終將數據錄入數據庫中。 

 

    （1）對于溫度、壓力的采集，現場儀表采用 4 ～ 20mA信號，但模擬量采集模塊對電流信號的要求是 0 ～ 20mA，如圖 1 所示。

 

 

    需編程實現 4 ～ 20mA 的整定，具體編程這里不作詳細介紹。

    （2）容積式流量計采用脈沖信號，對其信號采集的具體操作如圖 2 所示。

 

 

    設備配置中對要使用的高速計數通道進行相關配置。

    這里需要注意的是硬件輸入欄中的時鐘輸入標示了實際的硬件輸入地址。注意這里的非常好個通道對應 I0.0，第二個通道對應 I0.2，依此類推，實際接線中不要接錯。 

    （3）質量流量計、含水儀等 485 通訊儀表的配置如下：設備配置中選中 485 通訊模塊，選擇 485 接口 / 端口組態對模塊端口進行相應設置：波特率 9600；偶校驗；8 個數據位；1 個停止位。

 

    程序中首次掃描調用 MB_COMM_LOAD 對端口進行初始化，如圖 3 所示。

 

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    調用庫 MB_MASTER，主站設置如圖 4 所示。

 

 

    這里要注意如果現場有多個 485 設備，而我們只使用了一塊 485 通訊模塊，這就要求現場的儀表設備必須遵循標準的 Modbus 協議且通訊參數要求一致。然后在程序中以輪詢的方式來逐個讀取。當然也可以通過編程的方式來實現與單個儀表的通訊，那時可以不考慮上面的問題。

 

    經過上面的工作，我們已經把現場的基礎數據全部采集完成。通過對這些基礎數據的處理生成非常終需要錄入數據庫的數據，具體過程這里不做詳細介紹。

 

    下面需要將 金屬管轉子流量計與中心服務器建立連接，為數據的入庫做好準備。首先要考慮使用何種通訊方式來實現。金屬管轉子流量計支持多種通訊協議，根據實際情況可以做多種選擇。這里我們使用開放式用戶通信中的 TSEND_C 方式。

 

    在程序中調用 TSEND_C，如圖 5 所示。

 

 

 

    選中該塊按 F1 可查看相應幫助。同時也可以右鍵單擊塊選擇屬性對其進行設置。這樣就可以將 金屬管轉子流量計所采集處理的數據發送至中心服務器。中心服務器端可以通過自己編寫的數據接收轉錄軟件將數據接收解析后轉錄到數據庫中。

 

    6 應用體會

    通過整個過程我們可以看出 金屬管轉子流量計在通訊方面的強大功能，使用起來十分方便。許多以前需要編程實現的通訊現在可以直接調用一個功能塊輕松實現。同時在性價比方面，目前 金屬管轉子流量計在業界是佼佼者，對于此次分隊計量數據采集終端這樣的項目來說，選用該流量計完全可以實現所需的功能，同時可以節省很多的成本，在程序設計上也可以節約大量編程時間，縮短工期。

 

    7 結 論

    由于 金屬管轉子流量計推出時間不長，因此也存在一些問題，比如模塊可選型號不全、流量計系統版本不穩定、不支持一些常用的通訊協議。軟件功能雖然強大，但對平臺要求較高、占用系統資源長時間無法釋放、沒有撤銷功能等等。相信 金屬管轉子流量計在以后的不斷改進中會受到廣大用戶的肯定。