在油气开发领域,压裂作业可以利用压裂车对地层加注高压液体等物质,使地层产生裂缝,从而提高油气资源的流动性,是油气井增产的核心技术,尤其是页岩气、页岩油、煤层气等非常规油气资源开发极为重要。为了使一系列选配备MTU/DDC 12V4000柴油机的压裂车组的编组、远程控制达到页岩气施工要求,本论文对该型压裂车控制系统进行研究,设计一种针对该系列压裂车组的控制系统,可以使压裂车实现各种工况下的复杂功能。论文主要研究内容如下:根据工业以太网相关技术,组建由本地控制和远程控制两部分组成的控制系统,控制系统基于PROFINET技术,本地控制和远程控制均采用相似的硬件设备和相同的操作方式,可以相互冗余备用。针对MTU/DDC12V4000系列柴油机压裂车设计了一套控制程序。控制系统设计包括了硬件组态和软件设计,选用了西门子公司最新的TIA Portal、WinCC等软件,实现编组作业、单车作业、试压模式、定排量模式、定压力模式等复杂特定操作流程。利用SIMATIC S7-PLCSIM软件进行仿真,测试结果表明程序运行正确,满足压裂车机组控制系统功能要求。根据压裂施工现场需求,设计了基于西门子SIMATIC HMI MP377-15寸触摸屏的人机界面。本地控制台和远程控制箱设置了必要的操作及监控控制人机界面,集中显示所有必要的操作参数和作业参数,进行实时工作控制,并能对压裂车机组进行过载保护、查看报警信息、接触报警、恢复与重置。系统操作采用“所见即所得”的方式,性能稳定,使本软件更容易学习和理解。在设计完成后,在压裂施工作业现场验证该控制系统。控制系统使用效果良好,满足设计要求。