CN103631172A - 应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，包括油污管路，还包括设置在油污管路上的污水检测装置，以及与污水检测装置连接的数据上传链路，所述包括与污水检测装置连接的RS485接口电路、以及与RS485接口电路依次连接的RS485/TTL转换电路、GPRS数传终端、用户终端。本设计中的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统集检测、无线控制、通信等模块于一身，并且可实现实时报警处理。

Description

应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统
技术领域
本发明涉及污水处理工业设计，具体是指应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统。
背景技术
油田污水主要包括油田采出水、钻井污水等其他类型的含油污水，当油田需要注水时，油田采出水经处理后回注地层，此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制，防止其对地层产生伤害。油田污水处理系统的工艺流程为：从油田的脱水站过来的水经过一次缓冲罐和收油罐后，与所加药剂在混合罐中进行混合，混合后的水在沉降罐中进行过滤，再经过二次缓冲罐后进入压力滤罐进行过滤，过滤后的水送入注水站或作为冲洗用水。计算机通过M点的水流速值和N点的水pH值来控制所加药剂的量：在工作过程中，对沉降罐要定时进行排污;压力滤罐要定时进行反冲洗。我国污水处理事业是在80年代初逐步发展起来的，经过几十年的发展已经初具规模，但是，与国外同期的油田污水处理相比较，具有效率低、自动化程度低、能耗高且运行费用高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，本设计中的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统集检测、远程控制、通信等于一身，并且可实现实时报警处理。
本发明的实现方案如下：应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，包括油污管路，还包括设置在油污管路上的污水检测装置，以及与污水检测装置连接的数据上传链路，所述包括与污水检测装置连接的RS485接口电路、以及与RS485接口电路依次连接的RS485/TTL转换电路、GPRS数传终端、用户终端。
所述污水检测装置包括设置在油污管路上的电磁流量计、加药槽、在线PH检测计，还包括同时与电磁流量计和在线PH检测计连接的CPLD控制电路，所述RS485接口电路与CPLD控制电路连接。
所述CPLD控制电路连接有变频器，所述变频器连接有加药泵，所述加药泵安装在加药槽内。
变频器还连接有搅拌电机，所述搅拌电机安装在加药槽内。
所述GPRS数据传输终端的型号为ZSD2110 GPRS DUT。
用户终端为手机。
本系统在油田污水处理中采用CPLD进行系统控制，CPLD具有易操作性，有多种程序设计语言可供使用，其中梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。CPLD具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。综合考虑目前工业过程控制、顺序控制系统的主流趋势和特性，采取了基于CPLD为控制单元加工控机集中监控的控制系统的设计方案。
　　变频器是自动加药系统的执行单元和控制单元。作为执行单元时，变频器接收来自调节单元CPLD控制电路的控制信号，根据控制信号改变电源的频率;作为控制单元时，变频器本身兼有调节单元的功能，单独完成控制调节作用。将变频器串接在电机电源的输入回路，通过改变电机电源的频率来调整电机转速。在本系统中，每个变频器有两条线路，一路是控制投药量的计量泵，另一路是控制用于溶药的搅拌电机。PLC将控制信号转化成4～20 mA的电流信号，通过改变变频器的工作频率控制电机的转速，从而控制投药量和搅拌机的快慢。
　　　CPLD控制电路的控制软件主要用于实现加药、排污、反冲洗等3个方面的控制。
1)  加药控制：有手动加药和自动加药两种控制方式。在加药工艺中，主要有A剂和B剂两种药剂，其中，A剂的加入量由液体的流速和pH值来决定，B剂的加入量仅由液体的流速来决定。
2)  排污控制：分手动排污和自动排污两种方式。自动排污的工作过程中，系统对所有工作方式设为自动的沉降罐按顺序进行排污，排污时间由定时器设定，可按照工艺需要更改时间。每个沉降罐有4个排污阀门，在排污开始之后要顺序打开阀门。加入一定延时，按下排污按钮即可实现对所选罐进行排污。　　
3)  反冲洗控：制先打开反冲洗的出口阀门，再打开反冲洗的进口阀门，然后关闭正常工作的进出口阀门;当反冲洗结束时，应先关闭反冲洗的进口阀门，然后关闭反冲洗的出口阀门，最后打开正常工作的进出口阀门。在这些阀门打开或关闭过程中，也要加入适当的延时，使得系统能够稳定运行。
本系统中的CPLD控制电路根据在线PH检测计检测到的PH值数据和同时通过采集电磁流量计的流量，根据自身程序的运输控制，输出控制量，以控制变频器，使得加药泵和搅拌电机运转以达到自动调节的目的。
同时本系统通过CPLD控制电路还能将PH值数据和流量信息通过上传链路上传给手机这样的用户终端。当出现险情时，还可以启动自身内置的报警程序发生报警信息给用户终端。其中，上传链路中的GPRS数据传输终端优先选用型号为ZSD2110 GPRS DUT的数传终端，ZSD2110 GPRS DUT为成都众山科技有限公司研发的数据传输器，ZSD2110 GPRS DUT是一款使用GPRS网络进行数据无线透明传输的嵌入式DTU模块。内置工业级GPRS引擎和嵌入式处理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议和SOCKET标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议，使用TTL串行通信接口，就可以进行无线数据收发，让你的设备能够随时随地接入Internet。ZSD2110的特点是体积极小，专门为嵌入式应用设计, 具备更高性价比。
本发明的优点在于：本设计中的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统集检测、远程控制、通信等于一身，并且可实现实时报警处理。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示。 
应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，包括油污管路，还包括设置在油污管路上的污水检测装置，以及与污水检测装置连接的数据上传链路，所述包括与污水检测装置连接的RS485接口电路、以及与RS485接口电路依次连接的RS485/TTL转换电路、GPRS数传终端、用户终端。所述RS485接口电路与CPLD控制电路连接。所述污水检测装置包括设置在油污管路上的电磁流量计、加药槽、在线PH检测计，还包括同时与电磁流量计和在线PH检测计连接的CPLD控制电路。
所述CPLD控制电路连接有变频器，所述变频器连接有加药泵，所述加药泵安装在加药槽内。
变频器还连接有搅拌电机，所述搅拌电机安装在加药槽内。
所述GPRS数据传输终端的型号为ZSD2110 GPRS DUT。
用户终端为优先选用手机。
本系统在油田污水处理中采用CPLD进行系统控制，CPLD具有易操作性，有多种程序设计语言可供使用，其中梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。CPLD具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。综合考虑目前工业过程控制、顺序控制系统的主流趋势和特性，采取了基于CPLD为控制单元加工控机集中监控的控制系统的设计方案。
　　变频器是自动加药系统的执行单元和控制单元。作为执行单元时，变频器接收来自调节单元CPLD控制电路的控制信号，根据控制信号改变电源的频率;作为控制单元时，变频器本身兼有调节单元的功能，单独完成控制调节作用。将变频器串接在电机电源的输入回路，通过改变电机电源的频率来调整电机转速。在本系统中，每个变频器有两条线路，一路是控制投药量的计量泵，另一路是控制用于溶药的搅拌电机。PLC将控制信号转化成4～20 mA的电流信号，通过改变变频器的工作频率控制电机的转速，从而控制投药量和搅拌机的快慢。
　　　CPLD控制电路的控制软件主要用于实现加药、排污、反冲洗等3个方面的控制。
加药控制：有手动加药和自动加药两种控制方式。在加药工艺中，主要有A剂和B剂两种药剂，其中，A剂的加入量由液体的流速和pH值来决定，B剂的加入量仅由液体的流速来决定。
排污控制：分手动排污和自动排污两种方式。自动排污的工作过程中，系统对所有工作方式设为自动的沉降罐按顺序进行排污，排污时间由定时器设定，可按照工艺需要更改时间。每个沉降罐有4个排污阀门，在排污开始之后要顺序打开阀门。加入一定延时，按下排污按钮即可实现对所选罐进行排污。
反冲洗控：制先打开反冲洗的出口阀门，再打开反冲洗的进口阀门，然后关闭正常工作的进出口阀门;当反冲洗结束时，应先关闭反冲洗的进口阀门，然后关闭反冲洗的出口阀门，最后打开正常工作的进出口阀门。在这些阀门打开或关闭过程中，也要加入适当的延时，使得系统能够稳定运行。
本系统中的CPLD控制电路根据在线PH检测计检测到的PH值数据和同时通过采集电磁流量计的流量，根据自身程序的运输控制，输出控制量，以控制变频器，使得加药泵和搅拌电机运转以达到自动调节的目的。
同时本系统通过CPLD控制电路还能将PH值数据和流量信息通过上传链路上传给手机这样的用户终端。当出现险情时，还可以启动自身内置的报警程序发生报警信息给用户终端。其中，上传链路中的GPRS数据传输终端优先选用型号为ZSD2110 GPRS DUT的数传终端，ZSD2110 GPRS DUT为成都众山科技有限公司研发的数据传输器，ZSD2110 GPRS DUT是一款使用GPRS网络进行数据无线透明传输的嵌入式DTU模块。内置工业级GPRS引擎和嵌入式处理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议和SOCKET标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议，使用TTL串行通信接口，就可以进行无线数据收发，让你的设备能够随时随地接入Internet。ZSD2110的特点是体积极小，专门为嵌入式应用设计, 具备更高性价比。
如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (6)

1.应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，包括油污管路，其特征在于：还包括设置在油污管路上的污水检测装置，以及与污水检测装置连接的数据上传链路，所述包括与污水检测装置连接的RS485接口电路、以及与RS485接口电路依次连接的RS485/TTL转换电路、GPRS数传终端、用户终端。
2.根据权利要求1上所述的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，其特征在于：所述污水检测装置包括设置在油污管路上的电磁流量计、加药槽、在线PH检测计，还包括同时与电磁流量计和在线PH检测计连接的CPLD控制电路，所述RS485接口电路与CPLD控制电路连接。
3.根据权利要求2上所述的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，其特征在于：所述CPLD控制电路连接有变频器，所述变频器连接有加药泵，所述加药泵安装在加药槽内。
4.根据权利要求3上所述的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，其特征在于：变频器还连接有搅拌电机，所述搅拌电机安装在加药槽内。
5.根据权利要求1-4中任意一项上所述的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，其特征在于：所述GPRS数据传输终端的型号为ZSD2110 GPRS DUT。
6.根据权利要求1-4中任意一项上所述的应用于油田污水处理的无线远程检测控制系统，其特征在于：用户终端为手机。
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