基于西門子觸摸屏的泥漿池液面顯示系統(tǒng)

韓加斌

中海油田服務(wù)股份有限公司鉆井事業(yè)部渤海7號 天津 300452

馬丁儀表系統(tǒng)是鉆井平臺較流行的一套監(jiān)視系統(tǒng)，主要用來監(jiān)視鉆井主要參數(shù)，而泥漿容量監(jiān)控是其中比較重要的一項。但實際作業(yè)中，泥漿池液面發(fā)生變化時，只能靠司鉆一人監(jiān)視。值班室距泥漿池有一定的距離，從司鉆發(fā)現(xiàn)問題后通知副鉆，到副鉆到達(dá)現(xiàn)場要一定的時間，不易于泥漿變化的實時監(jiān)控，且泥漿池噪聲大，易聚集有毒氣體，不適合長期值班留人觀察，本文基于西門子觸摸屏和S7-200PLC，利用超聲波傳感器測量泥漿池液面的高度，將高度轉(zhuǎn)換成4-20mA電流信號后，輸入到S7-200PLC輸入模塊，經(jīng)PLC運算處理后，以圖形的形式直觀的顯示在觸摸屏上，便于值班人員精確掌握泥漿液位變化。目前平臺采用浮子式液面檢測儀進(jìn)行監(jiān)控，由于泥漿含沙量大，易造成浮子式液面檢測失靈，導(dǎo)致液面監(jiān)控和報警失效。本系統(tǒng)也以徹底解決這一問題，PLC實時采集泥漿池的高度，到觸摸屏顯示，并且液面過高和過低進(jìn)行報警提示[1]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的泥漿池液位顯示系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：安裝于各個泥漿池的超聲波傳感器探頭；安裝S7-200PLC的防爆控制箱，以及安裝于值班室的觸摸屏。

結(jié)構(gòu)框圖如右所示：

超聲波液面?zhèn)鞲衅饔糜诒O(jiān)測泥漿池內(nèi)液位的變化，它是一種將傳感技術(shù)與電信號處理結(jié)合在一起的超聲波傳感器，內(nèi)裝有超聲波傳感器及溫度感應(yīng)元件。傳感器由探頭發(fā)射一系列超聲波脈沖，而超聲波脈沖遇到液面后返回，被傳感器接收。傳感器中的濾波裝置可以從來自聲波、電波噪聲及轉(zhuǎn)動攪拌器漿葉噪聲的各種假回波中分辨出從液面上返回的真回波，脈沖波從發(fā)射到液面、再返回到傳感器所用的時間經(jīng)溫度補償后，轉(zhuǎn)換成可以顯示的距離，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鬏敵鯷2]。

2 控制系統(tǒng)防爆箱

圖1 超聲波液面高度傳感器

液面顯示系統(tǒng)的S7-200PLC，電源模塊，安裝到防爆控制箱內(nèi)，外部各種傳感器連接至防爆箱內(nèi)的各功能模塊，分別測量外部開關(guān)信號及模擬信號，并輸出報警信號。

3 液晶觸摸屏

3.1 各泥漿池液面監(jiān)控

系統(tǒng)根據(jù)安裝于各個泥漿池的超聲波傳感器反饋信號，實時的顯示各個泥漿池的液面高度。

3.2 各泥漿池液面報警

根據(jù)設(shè)定的各泥漿池報警上限和報警下限，實時對泥漿池液面高度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)液面高于上限時，報警提示泥漿液面過高；當(dāng)液面低于報警下限時，報警提示泥漿液面過低；如果超聲波傳感器損壞，系統(tǒng)也能夠自檢報警，各個報警都可設(shè)定為開或關(guān)。

3.3 泥漿總量累積

泥漿工可以自己設(shè)定各個泥漿池的容積，根據(jù)液面高度的不同，系統(tǒng)自動計算出當(dāng)前各個泥漿池泥漿量的多少。

4 系統(tǒng)主要參數(shù)

（1）工作電壓：AC220±10%50HZ-60HZ

（2）液面監(jiān)控系統(tǒng)主機功率：AC220V200W

（3）液面監(jiān)控系統(tǒng)顯示屏功率：DC24V12W

（4）液面測量精度：≦10mm

（5）工作制式：連續(xù)工作制

（6）環(huán)境溫度：-20℃-50℃

（7）海拔高度：≦2500米

（8）相對濕度：≦90%

（9）適應(yīng)防爆場所：dⅡBT4（Q-1防爆場所）

5 結(jié)語

本文基于西門子觸摸屏和S7-200PLC，利用超聲波傳感器測量泥漿池液面的高度，將高度轉(zhuǎn)換成4-20mA電流信號后，輸入到S7-200PLC輸入模塊，經(jīng)PLC運算處理后，以圖形的形式直觀的顯示在觸摸屏上，便于值班人員精確掌握泥漿液位變化，遇到緊急情況時，能第一時間發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)具有報警功能，當(dāng)液面過高過低時可以報警，同時可以外接報警，對值班人員提醒[3]。