西门子公司SINAUTMICROGRPS远程监控系统介绍及在油气井SCADA系统的应用(5)

根据计算所得的配方号调用读配方程序块读取配方数据如图14所示。
 

图14根据计算所得配方号调用读配方程序块读取配方数据

写配方与读配方程序处理的思路很相似，这里不再赘述。需要注意的是：读写配方数据因为需要操作存储卡，所以对于操作的频率不能太高。尤其是写配方操作，会影响数据的存储成功及存储卡的寿命。

4．MODBUS功能及高速计数的实现

(1) MODBUS

在抽油机整个系统中，抽油杆的动力来自于电动机，所以电动机的状态数据是采集的重点之一。本系统中，对于电动机的状态是由一个MODBUS电量模块测量得出参数。此模块作为MODB-US Server（从站），而S7 -200PLC作为MODBUS Client（主站）进行RS-485接口方式的MODBUS通信。S7 -200PLC实现MODBUS Client（主站）功能，需要使用MODBUS RTU主站指令库中初始化块MBUS_CTRL及读写指令MBUS_MSG。

(2)高速计数

在本系统中用户用到了一种通过输出脉冲数来实现流量测量的流量计，输出频率在千万赫兹以下，所以需要控制器拥有高速脉冲测量计数的功能。S7-200 CPU支持6路高速数字量输入(CPU224/226) 30kHz，而CPU224XP可实现单相脉冲输入时，可以达到200kHz的2路高速计数。本项目中采用模式2时钟+复位及带有启动功能的单向内部控制高速计数模式。对于高速计数的组态及编程可使用MircoWin的向导组态HSC高速计数功能，简单易用。在程序方面，把记录的脉冲数根据时间计算转化为对应的实际流量。MODBUS及高速计数功能关系着本系统在控制器方面的选择，S7 -200PLC兼具功能完善、价格低廉的特点。关于MODBUS及高速计数功能详细的实现方法可在S7 -200PLC的编程手册中查到，编程简单易用。

五、应用体会

1)中心站必不可缺且无论以何种方式必需要实现稳定的上网功能。

2)每个中心站所带远程站的总数为256个，如果超过则需要另加中心站及软件。

3)远程站的MD720-3 GPRS通信依赖于GSM移动运营商的信号覆盖及强度。

4)由于远程采集系统大多在野外，所以要考虑通信信号强度、设备的海拔要求及工作环境的温度、湿度等。5)由于地理位置造成设备维护不便，建议完善程序方面的结构，编写一定的故障复位及自动初始化的逻辑及看门狗程序，以防止系统通信中断或断电等故障后不能自恢复。

6)目前SINAUT MICRO GPRS的方案可以使用3个系列的西门子控制器，从功能、成本、体积、软件编程等方面可根据用户自己的需求来选择。项目自2008年4月投运后，运行整体稳定。在系统运行近半年后，考虑到中心站采用ADSL上网且需要域名的方式，依赖于域名的稳定性，故经过与当地移动运营商的协商合作，中心站及远程站都采用了APN专线SIM卡固定内网IP的GPRS上网方式。中心站则采用无线路由器+SIM卡使用内网IP的GPRS上网的方式。此种方式的优点在于通过移动运营商提供其维护的内网，既可不受公网网络影响，且每个子站及中心站都有内网惟一固定的IP，大大增强了系统的稳定性及易于维护性。

目前SINAUT MICRO GPRS的方案S7 -200、S7 -300、S7 -1200都有SINAUT Micro功能库，均可配置MD720-3实现GPRS远程数据采集方案。3个不同系列的控制器在各项指标上各有优势，用户可以根据实际现场需求来选择。作为成本较低廉的西门子SINAUT MICRO无线远程通信方案，相信会在石油和天然气、交通、风电、水文监测、铁路车辆等需要远程监控的行业中获得广泛的应用。

油气井远程采集系统控制箱内部如图15所示。


 

油气井抽油机  全貌如图16所示。

参考文献

[1]  SINAUT MICRO SC系统手册．

[2]  SINAUT MD720-3系统手册．

[3]  S7 -200可编程序控制器系统手册．

[4]  西门子工业网络交换机应用指南．

[5]基于GPRS的无线数据通信(MAS 21)．

[6]  基于GPRS在S7 -300站点和SINAUT Micro SC Server之间实现无线数据通信．

[7]S7 -1200控制器可通过GPRS进行无线通信(CE-X21)．