即从水厂或水源处来的水，经过长途输送,压力已比较小，只有不到1MPa，经过高压注水泵后，进行升压，达到30MPa左右，再经过管道，输送到各个油井中。
一、方案的制定
根据以上情况，我们做出了以下方案：
1、采用变频一拖三工作方式，用一台280KW/380V的变频器拖动三台250KW/380V的电机，带动三台高压泵运行。
2、采用手、自动两种控制方式，用专用的PID控制器，实现自动调节，采集出口管道压力，经PID比例积分运算后，控制变频器的运行频率，实现管道的恒压控制。
3、由于注水系统比较关键，特别在冬季，若管道停水时间较长，就会冻管道，造成整个系统瘫痪。因此，若变频故障，应备有工频旁路，以在变频故障下及时开启工频，使注水不至于停止。
4、由于系统的管道承受压力最大为35MPa, 压力太高就会冲坏管道，再则进口压力过低，说明水来量太小或阀门没有打开，所以为保证系统的正常运行，要设定进、出口压力报警及停机值。即出口压力高报警，超高停机;进口低压报警，超低压停机。以保护管道不受损坏。
5、泵在运行过程中，润滑油温会随着泵的长期运行而升高，为防止油温过高，要设置润滑油温监测，超过设定值时，大约在80℃左右，自动停机，以保护泵。
6、在每次启泵运转时，要倒流程，即将泵的进、出口阀门打开调整好，没调整好之前绝不允许启泵，因此还要设置每台泵的允许、禁止启动开关，防止流程没有倒好之前启泵。
7、由于以上控制参数较多，进出口压力、泵润滑油温、手、自动、一拖二控制、启动/禁止开关等，因此为控制方便，采用PLC和人机界面，集中控制，实现工艺参数的显示和设定。并利用PLC的数据通讯接口，采用MODBUS通讯规约，实现数据的存储和上传，从而实现远程监控，达到无人值守的效果。
二、控制系统框图

其中，QF为总控制开关，QF1、QF2分别为变频和工频软启动器的控制开关，DK为变频和工频软启动器的转换开关，即双掷开关，K1、K2、K3为工频旁路开关，K4、K5、K6为1#泵和2#、3#泵的转换开关。
设计的人机界面的几个主要画面如下图示：

特点：
1、哪台泵运行，画面上相应的哪台泵的电机和皮带轮就旋转，并且工频和变频相应的指示灯亮，十分形象、生动。
2、润滑油温和电机电流也同时显示。
3、当出现故障时，相应的系统报警或变频故障灯亮，可根据显示直接进行判断，并且在下面的报警内容查询上可直接显示具体的故障内容，便于用户查询。

主要元器件的选型：
1、PLC选用德国西门子公司的S7-200 CPU226型可编程控制器。该编程器具有I/O开关量点数多，模拟量扩展容易，逻辑控制能力强等优点。很适合小型多变量的控制。
2、人机界面采用台达公司的DOP—A57CSTD型号产品，该产品具有画面刷新速度快、简体中文编程环境、简单易用的操作环境、组态软件功能丰富、可以方便地创建任意轨迹的多状态动画元件和移动图形元件，采用高品质、高亮度的液晶面板，使界面生动形象。完善的上载功能，上载后的文件可重新编辑，可以兼容几乎所有的主流 PLC,专用控制器和运动控制器。具有离线模拟和在线模拟两种实验方式，两种模拟保证您在没有触摸屏的情况下也可以成功编写并调试画面，免去了重复下载的苦恼，大大节约了时间，提高工作效率等独特优点。
 3、变频器采用本公司生产的JD-BP32-280F型供水专用变频器。
该变频器具有高性能、低噪音、简单易用等特点，在提高稳定性的前提下，增加了简易PLC、实用的PI调节，灵活的输入、输出端子、参数在线修改、自识别信号传输故障、停电、停机参数存储、定长控制、摆频控制，RS485控制、现场总线控制等一系列实用先进的运行、控制功能，特别是采用了JD-BP系列变频-工频软切换装置。该装置运用了提前切换的控制思想，在大量试验和现场测试的基础上成功解决了电动机变频与工频的切换问题。运用该装置的大惯性的切换系统，在转换瞬间几乎看不到电流的波动，电动机及其拖动系统无振动现象。在降速过程较快的供水系统中切换瞬间的最大冲击电流的峰值也被控制到了1.5倍的额定电流以下，取得了令人满意的效果。为设备制造和终端客户提供了集成度高的一体化解决方案，对降低系统采购成本和运营成本，提高系统可靠性具有极大的帮助    
4、软启动器采用欧瑞传动电气有限公司生产的HFR1000 Series型软启动器。该产品应用现代控制原理，采用模块化设计、DSP控制，在采用高品质材料和元器件的基础上应用先进的贴片生产工艺制造而成，是集数字技术、计算机技术、现代自控技术于一体的高科技产品，具有高性能、高品质、小体积等特点，可广泛应用于各行业的鼠笼式三相异步电动机的启动和保护。
三、控制过程：
本系统有三种控制方式，分别是变频手动、变频自动、软启动启动。正常情况下一般用变频运行，工频软启动只作为变频的备用，在变频故障或检修时暂时应用。
（一）、变频运行
1、准备
（1）送电前，先将柜门上的各个开关复位，即将“分闸”按钮向右旋一下，使该按钮在弹出位置。将“1#停止/启动”、“2#停止/启动”、“3#停止/启动”旋钮都打到“停止”位置。将“1#禁止/允许”、“2#禁止/允许”、“3#禁止/允许”旋钮打到“禁止”位置，将变频器的“停机/开机”旋钮打到“停机”位置。
（2）按一下“合闸”按钮，柜子送电，可听到柜内有空气开关吸合的声音，变频器内的交流接触器吸合，柜门上的触摸屏通电显示，出现主画面，画面上的“主板通讯”闪烁显示，同时变频器的面板闪烁显示设定频率“50.05”，表示送电正常。
（3）若触摸屏显示正常，而变频器没有送电，可在触摸屏显示画面上看一下“选择设置”的“变频送电/断电”旋钮是否在“变频送电”位置，若不在，而在“变频断电”位置，可用手指点一下，即出现对话框“Are you suoe?  Yes  No”，点一下“Yes”，开关即指向“变频送电”，同时变频器的交流接触器吸合，变频即送电，面板经延时后闪烁显示设置频率“50.05”（或“0.00”），即表示送电正常。
（4）若是第一次使用控制柜，送电后触摸屏主画面显示“系统故障”，1到2秒钟后出现“报警内容”画面，显示报警信息，说明系统参数没有设置，可点一下右下角的“返回主画面”，回到主画面进行参数设置。若是已经调试好的控制柜，则直接出现主画面，等待开机运行。
2、参数设置
（1）在触摸屏主画面显示正常后（若不在主画面，可点一下画面右下角的“返回主画面”按钮，即可回到主画面。），在画面上点一下“设置参数”按钮，即进入“设置参数”画面，可进行系统参数设置。方法是要设置某个参数，可点一下该参数右侧的方框，出现数字键盘框，然后点一下要设置的数值，再点一下框中右下角的“ENTER”，即可将参数设入。
（2）参数设置注意事项：
出口超压、出口超高压按实际要求设置。
入口低压、入口超低压按实际要求设置，若没有接压力传感器，可设置为0。
润滑油温按实际要求设置，若没有接温度传感器，润滑油温高可设置为80，润滑油温超高可设置为85
其他系数设置可按实际显示值调整，使触摸屏显示值与实际值一致，一般在0.9—1左右。
3、启动运行
   本设备有两种运行方式：开环、闭环。开环即手动运行，闭环即自动运行。
（1）若选择手动，可在触摸屏上点一下“开环/闭环”旋钮，出现“Are you sure  Yes No”对话框，点一下“Yes”，按钮即指向“开环”，即可手动运行。
     需要运行哪台泵，如1#泵，可将柜门上该泵如1#泵的“禁止/允许”旋钮打到“允许”位置，再将该泵的“停止/启动”旋钮打到“启动”位置，听到柜内有接触器吸合的声音，即可开始运行泵。
此时可将变频器的“停机/开机”旋钮打在“开机”位置，然后将“升频/降频”旋钮旋向“升频”位置不动，变频器即可升频运行，同时在触摸屏上可看到运行的泵电机在旋转，“变频/工频”显示“变频”运行，电机下方显示电流，及该泵的润滑油温，在PID仪表上显示出口压力。松开手后频率即停止升频。若频率较高，不满足运行需要，可将此按钮旋向“降频”位置，频率即开始下降，用“升频/降频”根据显示的压力值可将频率调节到所需要的频率。
    当频率达到最高频率还不能满足运行需要时，即出口压力仍低时，需要投入另一台泵运行。可将另一台泵如2#（或3#）泵的阀门（或流程）倒好，启动条件准备好后，将变频柜门上的“禁止/启动”旋钮打到“启动”位置，在触摸屏的“变频转工频”位置的“时间设置”设置好时间，如10s，柜子即经过10s的倒计时延时，如10、9、8、……等，到0后再过5S左右，即可将运行的泵切换到工频运行，在触摸屏上该泵的“变频/工频”显示“工频”运行，下方的电流为工频运行电流。
此时变频器即开始降频，等到到0后，可启动另一台泵运行。将另一台泵的“停止/启动”旋钮打到“启动”位置，即可按前面所说的方法进行升频、降频操作，直到满足运行需要。
三台泵可根据需要任意启动某一台泵，无先后次序。
（2）若选择自动运行，可在触摸屏的画面上点一下“开环/闭环”按钮，即出现对话框“Are you sure  Yes  No”，点一下“Yes”，即可自动运行。
要运行哪台泵，将该泵的流程倒好后，将柜门上的“禁止/允许”旋钮打到“允许”位置，再将“停止/启动”旋钮打到“启动”位置，将变频器的“停机/开机”旋钮打到“开机”位置，变频器即可根据PID仪表上的出口压力与设定压力值自动升、降频率，出口压力低于设定值，升频，高于设定值降频，直到达到二者一致，频率即维持在某一稳定位置。
    若达到最高频率50.05Hz，仍不能满足运行需要，即出口压力值仍低于设定压力，要启动另一台泵，可将另一台泵的流程倒好，将变频柜门上的“禁止/允许”旋钮打到“允许”位置，变频柜按前述方法切换到工频运行，变频器降低频率直到最低，此时可将该泵的“停止/启动”旋钮打到“启动”位置，变频器即按前述方式自动升频，直到达到运行需要的状态而稳定运行。
    若两台泵还不能满足要求，可按同样的方式启动第三台泵，直到满足运行需要。
    若在运行过程中，出口压力过高，变频器自动降低频率，若到最低频率压力仍高，变频柜将自动将工频运行的泵切掉，而变频器的频率根据管道压力自动调整，若切除一台泵后压力还高，变频器降低频率达到最低值后，将再切除另一台泵，变频器的频率将根据出口压力的大小自动调整，直到满足管道出口压力的需要。
4、停机
    在运行中若要停止运行，可将变频器的“停机/开机”按钮打到“停机”位置，变频器将自动降低频率直到最低而电机停止运行，这时可将每个泵的“禁止/允许”旋钮打到“禁止”位置，将“停止/启动”旋钮打到“停止”位置，即可。若长时间不运行，可将“分闸”按钮按一下，柜子即停电，“电源指示”灯灭，等待下次运行操作。
5、故障处理
    在运行过程中若出现故障，控制柜会自动弹出“报警内容”界面，可查看故障内容。
    若是系统故障，触摸屏画面上的系统故障灯将亮，在“报警内容”内将显示故障内容，包括“出口超压、出口超高压、入口低压、入口超低压、润滑油温高、润滑油温超高”等，可根据显示内容进行处理。注意，不论变频器运行在自动或手动状态，遇到这些报警后变频器都会自动停机，而不允许运行，以保护管道和泵。
    若是变频故障，在变频器的面板上会显示故障代码，同时在触摸屏的画面上“变频故障”灯将亮，在“报警内容”内将显示故障内容，包括故障代码和故障内容，如过流、过压、欠压等，可参照变频器说明书进行相应处理。
PID仪表的参数设置一般在调试时已经设置好，若要改变，可参照说明书进行操作。
6、在自动时，如果遇到PID断线（此时PID面板显示为负值）时，变频器将会保持PID断线前的频率运行，不会自动升频，并提供声光报警，以提醒用户检修线路。
（二）、当变频器出现故障或检修时，为保证生产的运行，可用软启动器启动电机然后转到工频运行。将总开关QF合上，再将双掷刀开关打到工频位置，然后将自动空气开关QF2接通（QF1处于断开状态），之后等待10S可以开始操作了。此时将1#或2#、3#打到允许位置后，按相应的启动按钮即可启动运行，当电机到全电压启动完毕后，软启动自动断开，电机切换到工频运行，此时可启动另一台电机。
（三）、无论在哪种操作方式下，当电机运行时，如果出口超压或入口低压时控制柜都会声光报警，如果出口超高压或入口超低压时所有电机都断开，控制柜停止运行。泵润滑油温超过设定值时也停止电机运行。
四、应用情况
    该系统自2008年10月份投运一年多以来，运行很稳定，通过调整PID自动运行参数，变频器自动调节运行频率，使管道压力稳定运行在30MPa左右，除了有时电网停电造成停机外，都处于无人值守的状态，通过通讯功能，将系统的进、出口压力，泵的润滑油温，变频器的运行频率、输入输出电流等上传到中控室，在室内就可以观察到系统的运行情况，并通过打印机打印出来，十分方便，从而也减轻了操作人员的劳动强度，正常情况下，一般一泵工频运行，一泵运行在40Hz,管道压力稳定在30MPa左右，运行状况十分正常，达到了预期的运行效果。
    采用的JD-BP系列变频—工频软切换装置，在变频50Hz切换到工频的过程中，切换过程十分平稳，切换电流基本控制在额定电流的1.3倍，对电网和系统无冲击。
    触摸屏画面清晰，彩色丰富，画面切换灵活快捷，参数显示与实际误差很小，在控制范围以内，远程数据传输快，显示准确。
五、结束语
    采用PLC、人机界面与变频器组合成自动控制系统，是自动化控制系统今后发展的方向，也是DCS集中控制实现自动化，无人值守的首选方案。这一系统的成功运行，为以后油田及其他行业自动化控制系统的改造提供了一次较成功的尝试，使以后变频器、PLC、触摸屏融为一体共同组成完整的系统，将为变频器的应用提供更为广泛的领域。