西门子PLC在油田生产中

摘 要： 近年来，随着西门子PLC系统在油田的生产过程中应用的日益增多，对其时间不能准确同步问题的研究也就显得更加重要，对该问题的研究也急需深入。就以油田生产中应用较为普遍的西门子S7—300系列为例，从PLC系统应用中日期与时钟编程的特殊性入手，通过对PLC时钟功能指令进行分析，实现可随时对西门子PLC系统进行时间同步，先找出其中存在的问题并分析原因，再给出一系列可行的改进措施。

西门子可编程序控制器（文中简称PLC）是由西门子公司设计并生产的，目前在我国的冶金、化工、印刷生产线等领域应用也十分广泛。该技术诞生于1958年，经历了C3，S3，S5，S7系列，已经成为应用非常广泛的可编程控制器。西门子公司的PLC包括S7—200，S7—300，S7—400，HMI人机界面等。西门子S7系列PLC有着运行过程标准化、体积小、运算速度快的优点，同时也具有一定的网络通信能力，比原先普遍使用的系统相比功能更强，可靠性更高，目前最受大家欢迎。

1 原油的各种成分

油田上的联合站是对从地下开采出来的原油各种成分（油、气、水等）进行分离的场所，在这里其控制系统的控制效果直接影响了外输原油的质量，也就说直接关系到该油田的信誉问题。我国的大庆油田以前的联合站控制系统主要有三种类型：霍尼韦尔为代表的DCS系统、OMRON为代表的PLC系统及研华工控机为代表的内插I/O卡的计算机系统。这些系统都有各自的优缺点：DCS系统运行起来速度快、效率高，人机界面交融性好，但是，该系统的所有信号都是最后统一接入到控制室，这就造成了成本造价比较高的问题；以OMRON为代表的PLC系统在数字处理上其逻辑运算能力非常强，可靠性也比较高，但是在处理速度上就略逊一等了，效率相对低，功能模块也比较单一，不太容易和其它设备兼容，发展前途不大；而工控机内插I/O板相对比较适合于点数少的应用，成本相对也低、灵活性好，但比较容易出故障，造成工作效率低下，不可靠。由此我们看到，在油田的联合站控制领域中目前还没有一种特别让用户满意的控制系统。

近半个世纪以来，随着计算机技术的迅猛发展，加上工业自动化控制理论的进一步深化以及生产工艺方面对控制系统的要求越来越高，如：可靠性、运算能力、开放性等方面。西门子公司在原来S5系列可编程控制器的基础上，运用市场上最先进的网络通讯、电子制造、现场总线等技术，进一步刻苦研究，继而推出了新一代可编程控制器S7系列PLC。该系统其本身制造技术的起点比较高，功能模块尤其丰富多样，尤其是网络接口模块的开发，使的该系统很快成为新一代控制系统中的领先者。

2 功能指令

2.1 时钟功能指令

S7—300系列PLC有总共给出了一下四种功能性的指令：TODRX、TODWX、TODR和TODW。其中前两条是与夏令时有关的指令，后两条是一般的日期设置指令，目前我国现在已不再使用夏令时，因此我们在本文的后续研究与讨论中只讨论后两条指令。读时钟指令TODR：（如图），主要功能是：从硬件时钟读取当前时间与日期等信息并进行记录，而后将其传输到以地址T开始的8字节的时间作为数据信息的缓冲区域。图中的EN为输入使能位，该点位通过内部的逻辑接点连接到梯形图的母线，这些接点可以是内部存储器V、M、SM、S、L等中的某一个，也或者是计时器、计数器的输出接点T、C，也可以是输入输出接点I、Q等，以上这些都有可能，也都是可以的。T是的内部存储器的起始地址，它以字节为单位，如MB200与VB100等（注意必须要该指令的起始地址后的8个字节没有被指定为其他用途，即空闲的）。以便用来存储从PLC硬件时钟中读取的日期与时钟数据，这些数据的详细情况见表1。

注：当系统长时间断电或者内存不能读取时，系统的时间会被初始化：显示的时间会变为90年1月1日时间：00：00：00星期日。而读时钟指令TODW的任务是将当前时间和日期传送入用T指定的长度在8个字节的时间缓冲区开始的硬件时钟（如图2所示）：其中EN为输入位，作为起始地址，T是设置CPU时钟的8个以BCD码编码的日期时钟数据，可以是V、M、L等类型的内存，也就是说通过该条指令可以将PLC的日期时钟的当前值设置为以T起始的连续的8个字节的BCD码数据所指示的值。设T的值为VB100，其数据为：

注：S7—300PLC不会自动根据系统内部的日期去核对今天周几，也不会根据今天周几来推断今天的年月日，也就是说（如上表，2009年3月28日）如果VB107栏的数据不是4，而是2，也即当天是周一，这种情况PLC会接受，不会提示异常或错误，类似2月30日这样的常识性错误它也会接受，这也正是S7—300PLC系列CPU功能指令的最大缺陷，我们应该攻克这个BUG，以确保在系统的更新中，我们可以正常延续。S7—300中的时间显示时只显示后两位年份，如：1990年表示为90。而P7—300 PLC则使用了考虑到只显示年份的后两位数的表示时如果世纪变化产生的影响。特别需要提醒的是：该系统中使用的是BCD码格式的数据，因此在设置中央处理器中的时钟信息时，数据也必须是BCD码格式的，二者必须格式一致，才能够兼容。这就从侧面告诉我们在将该系统的数据导入到日常电脑中去时，必须进行从BCD码到二进制数据的一个转换，反过来，也要把数据进行从二进制到BCD 格式的转换 。这就给操作者带来了很大不便，值得进一步改善和提高。

综上所述，我们通过对西门子S7—300PLC的时钟指令的详尽分析，再加上对一些实例的现实分析，并且比较详细的给出了读取PLC时钟数据及对PLC时钟的编程步骤，对于工程项目中的实践与应用有着深远的意义。

参考文献：

[1]许广彬，西门子S7—200 PLC日期与时钟同步编程剖析[J].工业控制计算机，2008（21）：6.

[2]代百川，西门子PLC S7系统在油库的应用分析[J].胜利油田职工大学学报，2005（19）：4.

[3]滕世辉、黄珊，西门子PLC技术在现代冶金工业上的应用[J].机电信息，2010（12）.