《油田自動(dòng)化知識(shí)》ppt課件

1、一、什么是自動(dòng)化二、自動(dòng)化系統(tǒng)分類(lèi)三、自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成四、自動(dòng)化系統(tǒng)任務(wù)原理五、彩南油田自動(dòng)化系統(tǒng)六、小結(jié)1、自動(dòng)化定義在無(wú)人干涉的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)展操作或控制的過(guò)程。研討內(nèi)容：自動(dòng)化是一門(mén)涉及學(xué)科較多運(yùn)用廣泛的綜合性科學(xué)技術(shù)。它的研討內(nèi)容主要有自動(dòng)控制和信息處置兩個(gè)方面包括實(shí)際方法硬件和軟件等。 2、什么是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、什么是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)綜合運(yùn)用控制實(shí)際、電子配備、儀器儀表、計(jì)算綜合運(yùn)用控制實(shí)際、電子配備、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和相關(guān)工藝技術(shù)，對(duì)工業(yè)消費(fèi)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、機(jī)和相關(guān)工藝技術(shù)，對(duì)工業(yè)消費(fèi)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，到達(dá)添加產(chǎn)量、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，

2、到達(dá)添加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低耗費(fèi)、減少污染、確提高質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低耗費(fèi)、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(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)農(nóng)業(yè)軍事科學(xué)研討交通運(yùn)輸商業(yè)醫(yī)療效力和家庭等方面。 采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的膂力勞動(dòng)部分腦力勞動(dòng)以及惡劣危險(xiǎn)的任務(wù)環(huán)境中解放出來(lái)而且能擴(kuò)展人的器官功能極大地提高勞動(dòng)消費(fèi)率加強(qiáng)者類(lèi)認(rèn)識(shí)世界和改造世界的才干。因此自動(dòng)化是工業(yè)農(nóng)業(yè)國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。 自動(dòng)控制：自動(dòng)控制： 所謂自動(dòng)控制，是指在沒(méi)有人直接參與的情所謂自動(dòng)控制，是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或安裝稱(chēng)控制安裝或控況

3、下，利用外加的設(shè)備或安裝稱(chēng)控制安裝或控制器，使機(jī)器、設(shè)備或消費(fèi)過(guò)程統(tǒng)稱(chēng)被控對(duì)制器，使機(jī)器、設(shè)備或消費(fèi)過(guò)程統(tǒng)稱(chēng)被控對(duì)象的某個(gè)任務(wù)形狀或參數(shù)即被控量自動(dòng)地象的某個(gè)任務(wù)形狀或參數(shù)即被控量自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。自動(dòng)控制系統(tǒng)：自動(dòng)控制系統(tǒng)： 實(shí)現(xiàn)上述控制目的，由相互制約的各部分按一實(shí)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(yùn)用角度分、從運(yùn)用角度分a、過(guò)程自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化 石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學(xué)處置石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學(xué)處置自動(dòng)化。自動(dòng)化。普通采用由檢測(cè)儀表調(diào)理器和計(jì)算器等組成的普通

4、采用由檢測(cè)儀表調(diào)理器和計(jì)算器等組成的過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)加熱爐精餾塔等設(shè)備或整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)加熱爐精餾塔等設(shè)備或整個(gè)工廠(chǎng)進(jìn)展最優(yōu)控制。工廠(chǎng)進(jìn)展最優(yōu)控制。b、機(jī)械制造自動(dòng)化、機(jī)械制造自動(dòng)化 這是機(jī)械化電氣化與自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果這是機(jī)械化電氣化與自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果處置的對(duì)象是離散工件。處置的對(duì)象是離散工件。c、管理自動(dòng)化、管理自動(dòng)化 工廠(chǎng)或事業(yè)單位的人財(cái)物消費(fèi)辦公等業(yè)工廠(chǎng)或事業(yè)單位的人財(cái)物消費(fèi)辦公等業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化是以信息處置為中心的綜合性技務(wù)管理自動(dòng)化是以信息處置為中心的綜合性技術(shù)涉及電子計(jì)算器通訊系統(tǒng)與控制等學(xué)科。術(shù)涉及電子計(jì)算器通訊系統(tǒng)與控制等學(xué)科。d、其它：實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)自、

5、其它：實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化動(dòng)化2、按測(cè)控方式分a、SCADASupervisor Control And Data Acquisition系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它可以實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，對(duì)工藝流程進(jìn)展全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)視，并為消費(fèi)、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(yuǎn)程控制、多種通訊介質(zhì)聯(lián)接、易于重新配置及本地和遠(yuǎn)程診斷。b、DCSDistributed Control System系統(tǒng) 是分布式控制系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱(chēng)之為集散控制系統(tǒng)。 DCS是計(jì)算機(jī)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(gè)控制器過(guò)程站對(duì)一個(gè)消費(fèi)過(guò)程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)展控制，各控制器間經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)銜接并可進(jìn)展數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)與控制器銜接，搜集消費(fèi)數(shù)據(jù)，傳達(dá)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(cè)控系統(tǒng)分為分散過(guò)程控制級(jí)、集中操作監(jiān)控級(jí)和綜合信息管理級(jí)，構(gòu)成一分級(jí)分布式控制系統(tǒng)。因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話(huà)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(jì)算機(jī)控制簡(jiǎn)稱(chēng)SCC系統(tǒng)e、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)FCS系統(tǒng) 其構(gòu)造方式為“任務(wù)站現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表二層構(gòu)造，本錢(qián)低，可靠性高，可實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)放式互連系統(tǒng)構(gòu)造。 操作站

7、 服務(wù)器 H2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 124 網(wǎng)橋 32 32 H1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) H1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) H1 H1 H1 H1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 LAN FCS控制層原理圖 1、SCADA系統(tǒng) SCADA系統(tǒng)主要運(yùn)用于水利、石油、供電等行業(yè)中，用于地理環(huán)境惡劣無(wú)人值守的環(huán)境下進(jìn)展遠(yuǎn)程控制。它的主要構(gòu)造包括遠(yuǎn)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(yuǎn)程終端RTU包括RPC RTU 主要作用是進(jìn)展數(shù)據(jù)采集及本地控制，進(jìn)展本地控制時(shí)作為系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)立的任務(wù)站，這時(shí)RTU可以獨(dú)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(jìn)展數(shù)據(jù)采集時(shí)作為一個(gè)遠(yuǎn)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(lèi)有無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)、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(xún)方式 由系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)時(shí)間周期，每隔一個(gè)時(shí)間段系統(tǒng)進(jìn)展一次查詢(xún)，接納中心站所需求的現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)、關(guān)控制命 令，修正報(bào)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(chǎng)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(gè)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(guò)中心站軟件管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)任務(wù)站經(jīng)過(guò)組態(tài)畫(huà)面監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)，下發(fā)控制命令進(jìn)展控制，并完成工況圖、統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)、報(bào)表等功能。 2、DCS系統(tǒng) 從構(gòu)造上劃分，DCS包括過(guò)程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。1 過(guò)程級(jí)主要由過(guò)程控制站、I/O單元和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施部分。2操作級(jí)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(jí)主要是指工廠(chǎng)管理信息系統(tǒng)MIS系統(tǒng)，作為DCS更高層次的運(yùn)用，目前國(guó)內(nèi)紙行業(yè)運(yùn)用到這一層的系統(tǒng)較少。 DCS系統(tǒng)構(gòu)造圖 管理

10、 微機(jī) 網(wǎng)間鏈接 工程師操作站 操作員操作站 監(jiān)控 計(jì)算機(jī) 網(wǎng)間 鏈接 現(xiàn)場(chǎng) 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(jí) 集中操作監(jiān)控級(jí) 分散過(guò)程控制級(jí) 到其它局域網(wǎng) LAN 1、系統(tǒng)任務(wù)原理 簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)1如今作一個(gè)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(shuí)能順利地拿到杯子？2人計(jì)劃拿桌子上的杯子時(shí)，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(huì)指揮本人的手做出動(dòng)作，向減少這個(gè)間隔的方向挪動(dòng)，同時(shí)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(yùn)動(dòng)，杯子也就拿到了。這個(gè)過(guò)程可以用

11、下邊的圖來(lái)表示。 由于沒(méi)有了眼睛所以圖中的反響就無(wú)法形成人這個(gè)“機(jī)器也就任務(wù)不正常了 自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化成為能夠。有了反響的存在，才使自動(dòng)化成為能夠。反響：反響控制是這樣一種控制過(guò)程，它可以在存在擾動(dòng)的反響：反響控制是這樣一種控制過(guò)程，它可以在存在擾動(dòng)的情況下，力圖減小系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量也稱(chēng)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(chēng)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(duì)輸出量與參考輸入量進(jìn)展比較，并反響控制系統(tǒng)是一種能對(duì)輸出量與參考輸入量進(jìn)展比較，并力圖堅(jiān)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(jiān)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(lái)進(jìn)展控制。量的偏向來(lái)進(jìn)展控制。 一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)論構(gòu)造多么復(fù)雜都是由下面幾部分組成一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)論構(gòu)造多么復(fù)雜都是由下面幾部分組成檢測(cè)比較安裝所起作用相當(dāng)于人眼在上面例子中的作用，主要是獲檢測(cè)比較安裝所起作用相當(dāng)于人眼在上面例子中的作用，主要是獲得反響，并且計(jì)算我們要到達(dá)的目的與如今的實(shí)踐情況之間的差得反響，并且計(jì)算我們要到達(dá)的目的與如今的實(shí)踐情況之間的差值值 控制器所起

13、作用相當(dāng)于大腦在上面例子中的作用，主要是用來(lái)決議控制器所起作用相當(dāng)于大腦在上面例子中的作用，主要是用來(lái)決議應(yīng)該怎樣做應(yīng)該怎樣做 執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要所起作用相當(dāng)于人手在上面例子中的作用，完成控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要所起作用相當(dāng)于人手在上面例子中的作用，完成控制器下達(dá)的決議器下達(dá)的決議 控制量也就是所要到達(dá)的目的，相當(dāng)于手和杯子之間的間隔。控制控制量也就是所要到達(dá)的目的，相當(dāng)于手和杯子之間的間隔?？刂屏渴俏覀冏詣?dòng)化機(jī)器所要到達(dá)的最終目的量是我們自動(dòng)化機(jī)器所要到達(dá)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(jī)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系 CPU 存儲(chǔ)器 人機(jī)接口 系統(tǒng)支持板 內(nèi) 部 總 線(xiàn) 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(cè)量變送 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電氣開(kāi)關(guān) 電氣開(kāi)關(guān) 被控對(duì)象 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 生產(chǎn)過(guò)程 微機(jī)測(cè)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(dòng)控制2、自動(dòng)化各構(gòu)成部分的作用及實(shí)現(xiàn)1檢測(cè)丈量安裝 檢測(cè)丈量安裝主要是傳感器。 傳感器是一種能把物理量化學(xué)量生物量等轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。 輸出的電信號(hào)有不同方式，如電壓電流頻率脈沖等，能滿(mǎn)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(hào)。 被測(cè)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(lèi)五大覺(jué)得器官相比對(duì)應(yīng)的傳感器與人類(lèi)五大覺(jué)得器官相比對(duì)應(yīng)的傳感器眼睛視覺(jué)光傳感器影像傳感器等眼睛視覺(jué)光傳感器影像傳感器等耳朵聽(tīng)覺(jué)壓力傳感器電容麥克風(fēng)等耳朵聽(tīng)覺(jué)壓力傳感器電容麥克風(fēng)等皮膚觸覺(jué)力學(xué)傳感器溫度傳感器濕度傳感皮膚觸覺(jué)力學(xué)傳感器溫度傳感器濕度傳感器等器等舌頭味覺(jué)等離子傳感器化學(xué)傳感器等舌頭味覺(jué)等離子傳感器化學(xué)傳感器等鼻子嗅覺(jué)半導(dǎo)體氣體傳感器熄滅式氣體傳感鼻子嗅覺(jué)半導(dǎo)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(xiàn)傳感器、接近傳感器還有紅外線(xiàn)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(hào)轉(zhuǎn)換為電量類(lèi)型(根據(jù)采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后接入控制器的種類(lèi)劃分：被測(cè)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(kāi)關(guān)量024V開(kāi)關(guān)信號(hào)水位（點(diǎn)），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(jìn)展信號(hào)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、處置、發(fā)送及本地控制。 由傳感器丈量的現(xiàn)場(chǎng)被丈量被轉(zhuǎn)換為與其成比例的規(guī)范電信號(hào)后輸入到控制器，控制器將接納到的電流信號(hào)按一樣的比例反算回被丈量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐值，同時(shí)將該數(shù)據(jù)運(yùn)用

17、到其他相關(guān)的計(jì)算、控制過(guò)程并按需求將數(shù)據(jù)傳送至其他位置如監(jiān)控機(jī)。 CPU 存儲(chǔ)器 人機(jī)接口 系統(tǒng)支持板 內(nèi) 部 總 線(xiàn) 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(cè)量變送 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電氣開(kāi)關(guān) 電氣開(kāi)關(guān) 被控對(duì)象 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 生產(chǎn)過(guò)程 3執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行器 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是按控制器輸出的指令驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)形狀發(fā)生變化，從而到達(dá)控制被控設(shè)備的目的的安裝。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)普通有電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以電為動(dòng)力源的儀表，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以緊縮空氣為動(dòng)力源的儀表。1、 彩南油田自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成：1單井RPC、自動(dòng)化儀表；計(jì)量站RTU、自動(dòng)化儀表、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；結(jié)合站油、水系統(tǒng)RTU、自動(dòng)化儀表；彩31集氣站RTU、自動(dòng)化儀表；前線(xiàn)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(dòng)