油田注水是提高采收率的主要手段，也是保持地层压力平衡的主要方法[1]。随着国内油田进入开发后期，油田注水规模越来越大，注水耗能已占油田生产耗能的50%以上[2]，为了降低生产成本，对油田注水系统进行仿真优化以实现生产的最佳调度，从而降低注水能耗[3]。而仿真优化算法需借助注水模拟系统进行验证。油田注水模拟系统是在实验室建立的模拟油田注水生产实际的管网系统，可以模拟油田注水生产的各种调度情况，如配备了相应的压力、流量传感器，能够采集各重要节点的压力和流量信号，还通过变频控制调整泵的输出压力和流量，验证各管段的压降、流量和流向，确定各台泵的注水半径范围等，具有非常重要的作用。

1 油田注水模拟系统的组成

油田注水模拟系统(图1)的主部件包括：5台带变频调速的高压离心泵、4排管网、均布在4排管网上的24口模拟注水井、回水管网和水箱、40个压力及40个流量传感器等。5台泵模拟实际注水站向系统供水，每台泵最高扬程200m，额定流量2m3/h；模拟注水井由溢流阀与节流阀组合而成，分别模拟不同的配注压力和配注流量[3]；每台泵出口、模拟注水井入口和中间重要节点均安装压力和流量传感器；管网中设置若干截止阀。

  

图1 注水模拟系统

2 数据采集系统的硬件配置

油田注水模拟系统有40路压力信号和40路流量信号，需将它们采集到计算机中。如图2所示，利用压力传感变送器和流量传感变送器将这些数据转换成4～20mA信号，由S7-200 CPU224XP对采集到的数据进行处理，并建立下位机PLC与上位机组态王之间的通信，应用组态软件对油田注水模拟装置实时监控系统进行组态[4]。系统组态过程中，创建系统控制界面和油田注水模拟装置控制的实时模拟现场，系统实现了现场数据的显示与查询、报警与记录、实时趋势曲线的显示、实时及历史数据报表查询等，各组态界面之间可进行切换[5]。

  

图2 数据采集系统结构

数据采集系统硬件组成如图3所示，整个系统以PLC为核心，向上通过PC/PPI协议与上位机组态王进行通信，向下利用S7-200 PLC独有的USS协议[6]控制一台MM420型变频器，其接线如图4所示。再将其余4台变频器的14、15端口分别用导线连接起来，每台变频器控制一台离心泵，在软件上给每台变频器分配一个地址，这样就可以简单方便地通过一台S7-200 PLC控制5台离心泵的转速，进而达到调节流量的目的。压力、流量传感器输出的4～20mA信号通过模拟量扩展模块EM231送入PLC，再通过编程实现比例运算并在上位机上显示真实数据。将PLC与计算机预先设定好的控制参数进行比较，以确定误差是否在允许范围内。如果误差超过允许范围，则通过PID模块处理后控制相应执行机构工作。然后通过OPC通信，建立与组态王之间的通信，并将数据传输到监控中心。

  

图3 数据采集系统硬件组成

  

图4 PLC和变频器的接线

3 软件系统

通过KingVIEW6.53建立组态界面(图5)，用于实时监控油田注水模拟装置的工作状况，通过对离心泵泵速的调节和阀门的开关，达到改变压力、流量的目的，对压力、流量等数据进行实时采集，当被控或被监视的压力、流量值超过设定值时发出报警信号，提醒工作人员注意并采取相应的解决措施。利用组态王提供的内嵌式报表功能，对采集的数据进行运算、数据转换、统计分析和报表打印。

3.1 定义外部设备和数据变量

老师在授课的时候，大部分老师缺少转变教学思想的做法，没有发挥出孩子们的主体地位。在此类状态下，师生之间没有达到有效地课堂互动，一些老师权威性较强，让孩子们感觉难以接近，进而造成生活化授课不容易顺利进行下去，失去相应教学意义。

  

图5 实时监控界面

3.2 命令语言的建立

运行报警和事件记录是监控软件不可缺少的功能。首先定义报警组“注水装置”，在“注水装置”报警组下面定义两个分组“流量”和“压力”；然后设置变量的报警定义属性，设置流量1的最高值为6m3/h，报警文本为“流量过高”，设置压力1的最低值为0.5MPa，报警文本为“压力过低”，最高值为2.5MPa，报警文本为“压力过高”，以此为例，定义所有压力和流量的报警属性；最后建立报警和事件窗口，通过新建一个报警界面，绘制报警和事件窗口。

  

图6 应用程序命令语言

3.3 报警与事件组态操作

为了确定泵的工作状态，通过编辑应用程序命令语言调控各离心泵的启停，通过对按钮与电动机的编程实现这个功能。首先在工程浏览器左侧菜单中找到命令语言菜单，打开下拉菜单后，找到应用程序命令语言并双击打开对话框。在本对话框输入如图6所示的程序来实现离心泵的启停功能与总急停功能。

3.4 使用数据报表实现对数据的记录和分析

在组态界面插入一个实时数据报表，编写数据改变命令语言，如图7所示。

监控状态下的实时数据报表如图8所示。

  

图7 数据改变命令语言对话框

白志英，邓金祥，潘志伟，等.二维MoS2以及Pentacene/MoS2异质结的光学和电学性质[J].光子学报，2018，47(12)：1231001

根据油田注水模拟系统的需要，控制实验系统的开关量，有5台离心泵的启停、30套注水模拟井开关阀的开关、45套注水干线开关阀的开关，总计160个动作，因此需在点组态管理中建立160个数字I/O点。在油田注水模拟系统数据采集中，根据实验需求，需要采集的模拟量有压力与流量两种(共80组信号)。其中压力信号有5台离心泵的出口压力，5个主干线节点压力，30口注水模拟井管线压力，共40组；流量信号有5台离心泵的出口流量，5个主干线的截面流量，30口模拟注水井的管线流量，共40组。所以需要在点组态管理中建立80个模拟量内存整型点。

  

图8 实时数据报表

4 结束语

油田注水模拟系统需进行40路压力模拟信号和40路流量模拟信号的采集，还有5路变频控制信号的采集，数据采集量较大，精度要求高。笔者基于KingVIEW6.53软件开发了油田注水模拟装置的数据采集与监控程序，该系统以S7-200 PLC为基础，为用户提供了良好的人机界面，实现了压力、流量的实时显示、历史数据查询及报警事件显示等功能，对于实现模拟系统实验的自动化操作具有实用价值。

在这个过程中，教师首先要让学生明白，英语口语交际中出现错误是在所难免的，这些都是其口语交际能力提升的重要过程。说错并不可怕，怕的是不敢去用英语进行来表达。当出现错误的时候，我们就能够知道自身在口语上的问题，发现问题进行改正，才能够更好的将英语说出口。

参 考 文 献

[1] 任永良，常玉连，高胜，等.基于GIS和生产数据库的油田注水系统仿真[J].系统仿真学报，2006，18(1)：229～232.

[2] 刘雨薇，杨凯.注水系统能耗计算分析[J].辽宁化工，2016，45(7)：900～902.

[3] 张和烽.油田注水系统仿真与运行优化研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[4] 黄煜.先进控制系统中数据监控平台的研究与开发[D].北京：北京邮电大学，2015.

[5] 周福鹏.基于KingVIEW的油田计量间数据采集与监控系统[D].曲阜：曲阜师范大学，2015.

[6] 杨胜利.利用USS通讯协议完成S7-200对MM420变频器的控制[J].价值工程，2013，32(3)：23～24.

管理上的不科学、不严谨是导致安全事故的一个重要原因。作为电网调度的管理层，存在麻痹大意、安全意识不强的问题，这样的一些认识上的错误体现在工作中就是管理上的松懈和不科学，导致了工作中的拖拉等现象，严重影响了电网调度的安全性。