海上油田安全生产指挥系统的设计与实现

论文摘要

目前,石油资源作为经济发展的支柱,石油开采已经从传统的陆地开采转移到海上,然而海上油田的开采具有一定难度,本文主要以某石油公司W分公司的三座油井为控制对象设计的,在设备改造之前,三座平台与陆地进行点对点的方式进行连接。这样由于环境因素影响,使通讯受到干扰,甚至通讯中断。因此,针对存在的问题,我们设计了一套以人工岛为中转站的海上油田安全生产指挥系统。本文在充分分析海上油田安全生产系统的工艺和流程的基础上,设计基于单片机技术的安全生产系统的。在硬件设计上,海上油田安全生产系统对三个平台设置6个现场工控机控制站和1个中心操作监控站。下位机系统采用MCU,上位机采用PC。考虑到系统的安全性、可靠性、可维护性和灵活性,结合本设计的要求,选用F040芯片作为工控机的主芯片,Canbus作为现场控制总线,采用keil c软件进行编程。其次,采用系统集成化设计思想,设计主要包括AD采样、无线通信子系统、传感器子系统和CAN总线通信子系统。本文对各个子系统的设计思想和工作原理均做了详细的说明,同时根据硬件原理图和系统的实际需求进行了软件设计,并做了大量调试工作,基本解决了设计中存在的问题。最后,我们提出了以模糊PID控制理论控制比例调节阀,进而控制油压大小,将该系统用于实际生产当中,加强了整个系统的可靠性和准确性,提高了生产监控自动化程度,减小劳动强度,降低维护成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 海上油田安全生产指挥系统的研究背景与研究意义
• 1.2 技术的应用和研究概况
• 1.2.1 自动化技术在海上油田安全生产指挥系统的应用
• 1.2.2 数字化采油技术的研究概况
• 1.2.3 本文的主要内容
• 第2章 控制系统的总体架构与实现
• 2.1 项目总体结构
• 2.2 控制系统的实现
• 2.2.1 “A”人工岛通信中转站
• 2.2.2 “B”平台测控系统
• 2.2.3 “C”平台测控系统
• 2.3 本章小结
• 第3章 工控机硬件设计
• 3.1 MCU的功能
• 3.2 MCU的电路板设计
• 3.2.1 C8051F040
• 3.2.2 电路板外围电路的设计
• 3.2.3 CAN通信设计
• 3.2.4 UART设计
• 3.3 硬件电路板设计
• 3.3.1 印刷电路板设计的基本原则
• 3.3.2 抗干扰措施
• 3.4 本章小结
• 第4章 工控机软件设计与实现
• 4.1 软件设计任务
• 4.2 安全生产系统软件设计
• 4.2.1 软件设计思想
• 4.2.2 模块化设计
• 4.2.3 初始化模块
• 4.2.4 MCU程序模块
• 4.2.5 从MCU程序模块
• 4.3 通信协议
• 4.3.1 三个平台之间通信的消息格式
• 4.3.2 数据采集
• 4.4 软件防干扰设计
• 4.4.1 A/D转换软件滤波
• 4.4.2 系统初始化
• 4.4.3 看门狗技术的应用
• 4.5 本章小结
• 第5章 模糊PID对压力调节阀的控制
• 5.1 模糊控制
• 5.1.1 模糊控制理论概述
• 5.1.2 模糊复合控制
• 5.2 模糊控制在本系统当中的应用
• 5.2.1 模糊PID控制器结构
• 5.2.2 对系统模糊化
• 5.2.3 模糊推理及模糊规则
• 5.2.4 反模糊化
• 5.3 比例控制系统模型建立和仿真
• 5.4 程序实现
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录