引言：现阶段，随着我国科学技术的发展，油田数字化建设成为一种必然的发展趋势，而在油田数字化建设过程中，PLC作为一种重要的设备，能够有效实现远程控制和数据采集，在油田数字化建设中发挥着重要作用。对此，须知在传统的油田生产中，主要依靠人工操作，因此会造成极大的资源物力的浪费。但在石油生产过程中，运用PLC对其进行远程控制和数据采集，不仅能够保证油田生产效率，还能减少资源浪费，及时发现潜在的安全问题，符合现代可持续发展观念，能够为未来的行业发展做好铺垫。

一、PLC系统的组成

    PLC是一种通用的计算机控制系统，是一种全数字运算操作的电子系统。它采用可编程控制器（PLC）作为中央处理器，具有逻辑控制、数据处理、通信和计算等功能。主要特点有：PLC可以广泛应用于工业生产的各个领域，如石油化工、冶金、纺织、造纸、食品、建筑机械等行业、PLC具有良好的抗干扰能力和可靠性，使用寿命长，对操作环境要求低，容易安装和调试、PLC可根据用户要求编制不同的程序，而且程序是开放的，易于修改和扩充、PLC输入输出点多，功能强，易于使用^[1]。而从理论层面来看，PLC又称为可编程序逻辑控制器，是自动化技术的重要呈现，可应用于监测、采集和传送等工作中，能够借助客观数据实现全面管理，减少资源损耗。

二、油田数字化建设中PLC的优势

（一）操作简单

    PLC是油田业控制的核心，它将整个系统的控制、运算和数据处理都集成在一起，形成一个完整的控制系统。PLC可以完成复杂的数据运算，因其内部集成了HMI技术，使操作人员通过简单的按键就可以实现对系统的控制和管理。而且，PLC控制系统由PLC、I/O模块、驱动电路等组成，其操作简单、方便，可作为一种工业自动化控制装置，与传统继电器或接触器相比，具有结构简单、可靠性高、维护方便等特点，所以在油田生产过程中被广泛应用^[2]。

（二）性价比高

    PLC在工业自动化领域的应用，最初是针对大型工业自动化设备的现场控制，后随着对系统可靠性和实时性要求的不断提高，PLC已经成功地应用于各种工业现场，并在越来越多的控制领域获得了成功。时至今日，PLC在工业控制中的应用经历了从现场控制到分布式控制、从分散控制到集中监控、从单一功能的产品到具有通信和网络功能的系统等几个发展阶段，PLC在石油勘探开发行业得到了越来越广泛的应用，已经成为石油勘探开发中最常用、最成熟、可靠性最高、成本最低、性价比最高的控制设备。另外，PLC系统由主机、CPU模块、通讯模块和电源组成，计算能力极强，同时可以通过局部运维或零件替换恢复高效运行状态，进而保持稳定性，成本转换率极高。

三、油田数字化建设中运用PLC时的重难点

（一）信息孤岛问题

    油田数字化建设中，各个业务系统都会使用不同的PLC，其效率提升的同时，也无可避免地造成各个系统之间的信息孤岛，各系统之间数据不能共享。若要打破信息孤岛，需通过流程优化和业务重组的方式进行，将不同的业务系统整合在一起，建立统一的数据平台，但将这些业务系统整合到一个数据平台，需要先实现多个业务系统之间数据的共享和交换，打破传统体系桎梏，这需要消耗大量的人力物力。另外，目前部分油田已建成了生产运行管理指挥中心、远程集输管理中心、计量管理中心等一体化生产运行指挥平台，实现了对全厂生产运行、计量管理、设备管理等多个业务领域的综合管理，但在面对不同设备、不同工作内容时，数据的传输时间难以保障，尤其是很多数据实时变化的参数，难以妥善处理，信息孤岛问题根深蒂固^[3]。

（二）泵机耗能过高

    在油田生产过程中，油田企业的大部分工作都是用电的，尤其是油田生产中的井口设备，包括泵、潜油泵、阀门、抽油泵等，这些设备都是靠长期稳定的电力资源供应来驱动。以抽油泵机为例，一般每台抽油泵机都会配置两台电机，一台为电动机，另一台为减速机，这两台电动机都需要依靠电力资源来驱动才能工作，并且当出现摩擦、对冲等问题时，会导致资源损耗，同时本身泵机能源转换所需消耗的电力基数也极为庞大。

（三）维修效率较低

    在油田数字化建设的过程中，PLC作为自动化控制系统的核心，对油田生产的安全和高效都有着至关重要的作用，因此对于PLC的运维需要严格按照油田生产工艺的要求来进行。然而，由于PLC本身具有较高的复杂程度，在油田数字化建设中运用 PLC时就会面临着许多难点，如PLC运维时需要专业人士进行操作，这就导致运维工作需要耗费大量的时间。另外，由于PLC结构复杂，若系统未能准确定位故障位置，便需要经过多次检测、试验来找寻，资源消耗量较大，后续工艺存在着一定的执行难度。

四、油田数字化建设中PLC的功能

（一）监测设备状态异常

在油田数字化建设中，工作人员通过PLC系统可以实现设备状态的实时监控，即设备的运行状态通过 PLC系统进行实时的监测，当设备出现异常时，能够及时收到报警信息并通知现场操作人员。其一设备运行状态的监测：可以监测设备的运行状态，包括温度、压力、流量、电流等。其二数据显示：可以实时显示设备的运行状态，并通过报表、曲线等方式对数据进行呈现。其三报警信息：在系统中可以实时显示设备的故障信息，并且根据故障类型和原因进行报警，同时还可以将报警信息通过短信、微信、邮件等方式发送给操作人员^[4]。

（二）自动化防护

    油田的数字化建设过程中，需要使用大量的工业控制设备，这些设备会产生大量的数据，如果不对数据进行保护，那么在后续的应用过程中可能会对工艺的推进造成影响。目前，在油田数字化建设的过程中，主要是通过PLC对采集到的数据进行处理，将采集到的数据信息进行分类，按照分类的信息对其进行安全防护，利用PLC本身就具备一定防护能力的特质，将PLC作为主要的安全防护设备。另外，油田数字化建设过程中，由于可能会有一些设备在工作过程中出现问题，因此需要将这些设备进行及时维护和维修，此时该系统可以通过对PLC自身进行防护来确保数据安全，避免出现信息遗失的问题，大幅提升防护效能。

（三）抗干扰能力

    在油田的数字化建设中，PLC的抗干扰能力是非常重要的，目前常见的干扰类型有外部干扰，包括电力线干扰、变压器辐射干扰等；PLC系统内部干扰，主要有硬件故障和软件故障两种；PLC系统环境干扰，主要包括工业环境中的电磁环境和电源干扰等。但是，随着油田数字化建设的不断深入，PLC已经被广泛应用于油田生产各个领域，在防干扰领域中，PLC不仅可以实现对油田生产中各个环节的控制，而且还可以为油田防干扰框架建设提供必要的数据支持，以便于提升针对性和客观性。另外，对于采油厂而言，如何实现对整个采油厂生产过程的自动化管理和防干扰处理已经成为重要研究课题，所以很多新兴概念和研究数据不断融入，促使抗干扰的涵盖范畴逐渐提升^[5]。

五、油田数字化建设中PLC的运用方式

（一）PLC与无线通信技术结合

    无线通信技术在油田数字化建设中得到了广泛的应用，在油田数字化建设中，将无线通信技术与PLC技术结合，可以实现将现场生产数据、设备运行状态信息、操作指令等数据实时上传至中心服务器，在保证安全、稳定的前提下，实现远程监控和管理。目前，PLC融合无线通信技术的主要作用体现在：其一支持多种组网模式，支持各种制式的无线网络如3G、4G、5G、Wi-Fi等，同时支持各种制式的有线网络。其二通过在PLC系统中加入无线通信模块，可实现PLC与无线通信设备的通讯连接。其三支持多点连接、点对多点的传输模式，能够在复杂的环境中稳定开展通信，同时减少信息风险。

（二）PLC油田生产水处理

    PLC（可编程序控制器）是以微处理器为基础，通过内部程序的编写，进行逻辑运算、顺序控制、定时控制、数据处理等，将一个系统的全部功能实现，并在此基础上构成一个可以完成特定任务的自动化控制系统。将其应用于油田生产水处理系统中后，可以借助PLC数字运算操作电子装置的特性，充分发挥其控制、计算和通信功能，对水处理过程进行自动控制与监测。而后，利用计算机等设备将模拟量信号变换成数字量，并将其数字化，实现对多变量的同时检测、顺序控制、逻辑判断及数据处理、对水处理过程的顺序控制、完成与上位机的数据通信、完成自动控制系统需要大量数据处理功能，再辅以自诊断功能保障水处理的流畅性和准确性，即使因环境因素出现变故也能迅速收集数据加以调整^[6]。

（三）PLC石油计量

    PLC石油计量在整个油田生产过程中，从设备的启动、运行、维护到产品的统计，均采用计算机集中控制，具有极高的可靠性和安全性。而且，PLC石油计量系统利用其高性能和模块化设计，在满足基本功能要求的基础上，将系统划分为若干个小系统，每个小系统再划分成若干个模块，可根据现场实际情况和需求进行功能扩展和配置。另外，PLC石油计量系统具有结构简单、稳定性高、可靠性好等优点，尤其是在面对大基数信息分析和处理时，借助PLC石油计量能够准确换算单位，并根据实时数据变化，调整工作参数，减少资源损耗，再加之计算机等设备强大的存储能力，相关人员能够获取充足的历史参考数据，进而为后续工作打好基础。

（四）PLC原油处理

    原油处理是油田数字化建设的一个重要节点，也是数字化建设的重点之一。

原油处理控制系统主要由原油处理PLC控制系统、原油处理现场控制站包括操作站、监控站、调度站以及计算机监控系统构成，通过计算机监控系统对整个油田进行远程监控和管理。其中，现场控制站最常见的硬件系统型号西门子S7-200系列PLC，可以实现原油处理的自动化控制。另外，在原油处理工艺中，根据各油井的采油参数、产出液情况，可通过生产参数与传感器采集数据，结合现场工况，综合判断各油井的液量及产出液成分，然后进行合理的配液，实现了原油脱水、污水处理等工艺过程的自动化，大幅提升工作效率。

（五）PLC安全监测系统

    PLC安全监测系统可以在油田生产过程中进行安全生产数据的采集、存储和处理，通过网络连接方式将现场数据上传到集输监控中心，为油田的生产和安全提供数据保障。同时，PLC安全监测系统还可以对现场的设备运行情况进行实时监控和控制，提高生产效率。对此，须知在油田数字化建设中，PLC安全监测系统以现场总线为基础，通过现场总线技术、以太网技术、网络通信技术等实现数据的采集、传输、处理和存储，并以数字化平台为支撑，实现现场设备和远程控制系统的集成和信息共享，从而有效提高油田生产过程中的安全监管水平，并且这种工作模式可以在技术或设备更新时调整监测参数种类，从而实现继续监测，无需耗费过长的时间予以升级换代。

结束语：综上所述，PLC的应用，在油田数字化建设中发挥了巨大的作用，不仅提高了生产效率，降低了生产成本，而且实现了对油田生产的实时监控和智能化管理。但受制于其本身的特性，PLC系统结构复杂、原理掌控难度高，所以需要结合实际情况，确定基本工作方案，并在油田数字化建设过程中不断归纳总结，确定优化方向，进而助力行业的未来发展。

参考文献

[1]焦寰宇. PLC控制系统在油田安全生产中的应用分析 [J]. 中国设备工程, 2021, (07): 66-67.

[2]傅强. 数字化油田在SAGD井组应用 [J]. 内蒙古石油化工, 2021, 47 (08): 113-114+118.

[3]杨灏. 浅析油田数字化建设中存在的问题及对策分析 [J]. 中国管理信息化, 2018, 21 (14): 59-60.

[4]孙虎,桂宏飞. PLC控制系统在数字化油田上的应用 [J]. 化工设计通讯, 2021, 47 (05): 36-37.

[5]关健,臧翔,王焱. 4G通信技术的特点及对数字化油田的改变 [J]. 中国管理信息化, 2021, 24 (04): 193-194.

[6]单雪薇. 物联网技术在油田数字化建设中的要点分析 [J]. 信息系统工程, 2020, (11): 19-20.