【正文】 成系統(tǒng)。實現(xiàn)了采油井、采注計量站定時巡檢、自動倒井計量、集中處理站數(shù)據(jù)監(jiān)控、油氣采集、信息采集及處理的全面自動化。九十年代以來在長輸管道方面、西部油田、海洋采油平臺引進(jìn)了一些比較先進(jìn)的自動化設(shè)備和技術(shù)，在經(jīng)過近十年的發(fā)展應(yīng)用后也達(dá)到了集中分布式監(jiān)控階段，正向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的現(xiàn)代企業(yè)自動化方向發(fā)展 。如：英國石油公司建立的自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測到的地質(zhì)情況自動控制油井的產(chǎn)量，保證地層原 油達(dá)到最大采收率。 六十年代，Arco 油氣公司的 Iatan East Howard 油田將 PLC（可編程序邏輯控制器） 用于注水控制，并很快發(fā)展到報警、泵控、橇裝試井裝置等其它領(lǐng)域。如新疆塔里木油田三塘湖聯(lián)合站，建立了生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)，站內(nèi)控制室將全站工藝流程、生產(chǎn)參數(shù)等統(tǒng)一監(jiān)控，減少了安全隱患，減少了每天上崗操作工人的數(shù)量，減輕了工人勞動強(qiáng)度，提高了生 產(chǎn)率。由于監(jiān)測參數(shù)量多，靠人工檢測化驗數(shù)據(jù)誤差大，計量原油不準(zhǔn)確，人工檢測儲油罐液面、油水 界面不精確 。 課題背景 隨著我國加入 WTO 組織，中國能源市場的競爭將日趨激烈，油田企業(yè)要適應(yīng)這種變化，除不斷提高原油產(chǎn)量外，加快生產(chǎn)管理自動化和安全監(jiān)控設(shè)備的建設(shè)，也是提高競爭 力的有效手段。在油田地面工程，特別是具有綜合處理能力的聯(lián)合站原油生產(chǎn)，油、氣、水處理、原油集輸裝置技術(shù)改造相比一般總是相對滯后，如生產(chǎn)過程參數(shù)的監(jiān)測和生產(chǎn)過程控制裝置技術(shù)陳舊，設(shè)備老化等諸多影響安全生產(chǎn)的問題都 亟待 解決?？刂葡到y(tǒng)落后、安全性低等。但是國內(nèi)大多數(shù)中小油田聯(lián)合站依然沒有建立生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，檢測 方式落后，控制系統(tǒng)采用氣動儀表甚至是手動控制。國外油田在二十世紀(jì)八十年代就達(dá)到了分布式監(jiān)控階段。美國 LUFKIN 公司最近推出的 PRC 油井自動控制系統(tǒng)功能齊全，完全能夠滿足對油田抽油機(jī)井進(jìn)行全方位測控的需要。 新疆彩南油田是我國投入開發(fā)的第一個百萬噸級自動化沙漠整裝油田，它位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地東部，自然條件極為惡劣。被譽(yù)為“世界一流，國內(nèi)領(lǐng)先”，是陸上油田開發(fā)的典范”，效益好、成本低的“高效開發(fā)油氣田”。系統(tǒng)內(nèi)連接著 27 家國內(nèi)外廠商的一萬 多臺智能儀表，實現(xiàn)了井口計配站無人值守，自動監(jiān)視生產(chǎn)狀態(tài)并報警。就現(xiàn)有的種種監(jiān)控系統(tǒng)來看，它們分別使用了不同的儀表檢測現(xiàn)場數(shù)據(jù)；硬件部分則有的全部采用國外的成套產(chǎn)品，有的利用不同型號的單片機(jī)或 PC 機(jī)及多種模塊芯片組裝而成；上位機(jī)的 HMI管理系統(tǒng)就更是通過各種應(yīng)用軟件編寫實現(xiàn)，完成各自所需的監(jiān)視管理功能。 十一 號聯(lián)合站的主要工藝流程包括有來車卸油、管輸進(jìn)站、油氣分離、原油沉降脫水、存儲和汽車?yán)屯怃N等。 油田生產(chǎn)管理運作情況描述 ： 換 熱器油 氣 分離 器沉 降罐計 量 站 來 油天 然 氣分 離 器污 水 接收 罐凈 化油 罐燃 料 氣 或 放 空裝 車 或外 輸 計 量排 污卸 油罐汽 車 拉 油 圖 31 十一 號聯(lián)合站的工藝流程簡圖 十一號聯(lián)合站原油生產(chǎn)工藝流程分析 計量站來油 首先經(jīng)過換熱器進(jìn)行加熱，經(jīng)過加熱以后進(jìn)入油氣分離器，油氣分離器可以將原油進(jìn)行油、氣、水三相分離。另外還有汽車?yán)偷叫队统?，在?jīng)過卸油罐進(jìn)入到進(jìn)站管線。污水池中 的污水經(jīng)過污水回收泵進(jìn)入到污水緩沖罐，經(jīng)過提升泵提升后進(jìn)入注水罐，最后進(jìn)入到注水泵房中通過注水泵注入注水井中。十一號聯(lián)合站的水流工藝如下圖 312 所示。 如下圖 32 所示。系統(tǒng)的通訊連接采用 Profibus 總線 與 MPI 通訊協(xié)議將系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起， 使系統(tǒng)具有充分的開放性、準(zhǔn)確性，同時保障了系統(tǒng)具有較先進(jìn)的監(jiān)測、控制水平。所有這些特點使 IPC610H 成為性價比最佳和總價最優(yōu)的選 擇。因 此， 314C2 DP CPU 可以用作局部單元進(jìn)行快速預(yù)處理，也可以用作帶從屬現(xiàn)場總線系統(tǒng)的一個高級控制。 內(nèi)置輸入 /輸出 ： 16 個數(shù)字量輸入 (均可用于報警處理 )和 16個數(shù)字量輸出。 通過量程模塊可以機(jī)械調(diào)整電流 /電壓的基本測量范圍。 功能如下： 使用于連接標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)和兩線制接近開關(guān) (BERO)。 安裝方便：沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。 功能 數(shù)字量輸入模塊把從過程發(fā)送來的外 部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部信號電平 SM322 SM322： 數(shù)字量輸出模塊用于從控制器向過程變量輸出數(shù)字量信號。 設(shè)計緊湊：綠色 LED，用于指示輸出的信號狀態(tài) ； 通過前蓋保護(hù)的前連接器的插槽 ； 前蓋上的標(biāo)簽區(qū)。 功能 ： S7— 300可編程邏輯控制器 S7300/300C 系列 CPU 單元 S7300模塊化微型 PLC 系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求 ,各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動化控制任務(wù) ,簡單實用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活 ,方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計 。C ， 適用于特殊的環(huán)境 (污染空氣中使用 )， 允許短時冷凝以及短時機(jī)械負(fù)載的增加 。監(jiān)控軟件是整個油田監(jiān)控系統(tǒng) (包括所有設(shè)備 )功能的集中和最后反映，一個符合具體需求且功能完善的監(jiān)控軟件能使監(jiān)控系統(tǒng)的使用效果得到最大程度的發(fā)揮。操作人員和監(jiān)控系統(tǒng)的交互是通過監(jiān)控軟件的界面進(jìn)行的，能否把各種采集數(shù)據(jù)及控制按鈕與生產(chǎn)工藝在界面上合理安排、能否使軟件的各種功能操作簡易明了十分重要。 (5) 通用性好。 組態(tài)王 基于對 系統(tǒng)軟件設(shè)計要求 的分析， 本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用 了 北京亞控自動化科技有限公司的組態(tài)王 組態(tài)軟件完成油田生產(chǎn)安全監(jiān)控軟件設(shè)計。 工程瀏覽器： TouchExplorer 是應(yīng)用工程的設(shè)計管理配置環(huán)境，進(jìn)行應(yīng)用工程的程序語言的設(shè)計、變量定義管理、連接設(shè)備的配置、開放式接口的配置、系統(tǒng)參數(shù)的配置、 WEB 發(fā)布等。它負(fù)責(zé)從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視、存儲功能，并按實際需要記錄到歷史數(shù)據(jù)庫。組態(tài)王和下位機(jī)的通訊如圖 33 所示。 組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間的數(shù) 據(jù)交換采用以下五種方式：串行通訊方式、 DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式、人機(jī)接口卡方式。大大緩解速率慢的矛盾。 在工業(yè)現(xiàn)場中，由于通訊故障而引起的損失可能是非常巨大的，為了將這種損失降為最小，組態(tài)王精心優(yōu)化了通訊故障的診斷機(jī)制，可以在極短的時間 (1－2 個采集周期 )內(nèi)報告故障的發(fā)生，并診斷出出現(xiàn)故障的下位機(jī)，非常有助于現(xiàn)場工程師及時排除險情。 完善的 “監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ”應(yīng)當(dāng)能檢測到非正常狀態(tài)的發(fā)生，并將報警信息、按照正確的順序登錄到數(shù)據(jù)庫，并且不能丟失任何數(shù)據(jù)，以便事后對它進(jìn)行分析。組態(tài)王報警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點，提供多種報警管理功能，包括：基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、新增死區(qū)和延時概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的過程報警管理。 組態(tài)王基于網(wǎng)絡(luò)的概念，可運行在基于 TCP / IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠級連網(wǎng)。在一個分布的系統(tǒng)上，可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器，可以提高項口的整體容量并改善系統(tǒng)的性能。 用組態(tài)王建立應(yīng)用工程的一般過程 通常情況下，建立一個應(yīng)用工程大致可以分為以下幾個步驟： 第一步：創(chuàng)建新工程 為工程創(chuàng)建一個目錄用來存放與工程相關(guān)的文件。 第五步：進(jìn)行運行系統(tǒng)的配置 對運行系統(tǒng)、報警、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng) 絡(luò)、用戶等進(jìn)行設(shè)置，是系統(tǒng)完成用于現(xiàn)場前的必要準(zhǔn)備工作。組態(tài)王的示例工程作為默認(rèn)的當(dāng)前工程。單擊 “完成 ”完成工程的建立。繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內(nèi)。 單擊 ，彈出調(diào)色板畫面。 使用圖庫開發(fā)工程界面至少有三方面的好處：一是降低了工程人員設(shè)計界面的難度，使他們能更加集中精力于維護(hù)數(shù)據(jù)庫和增強(qiáng)軟件內(nèi)部的邏輯控制，縮短開發(fā)周期；二是用圖庫開發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；最后利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素， “一次構(gòu)造，隨處使用 ”，節(jié)省了工程人員投資。另外可以將圖庫精靈轉(zhuǎn)換成普通元素，將不同的圖庫精靈組合成自己工程所需的元素，轉(zhuǎn)換成普通元素后的圖素可以改變其某種屬性，比如，顏色、大小、位置等。按照計算機(jī)與外部設(shè)備的通訊連接方式，則分為：串行通訊、以太網(wǎng)、專用 通訊卡等。 圖 342 設(shè)備配置向?qū)?1 圖 343 設(shè)備配置向?qū)?2 為仿真 PLC 設(shè)備取名“ PLC1”，單擊“下一步”彈出對話框， 如圖 345所示。如圖 347 圖 347 通訊參數(shù)設(shè)定對話框 設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)（一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置），單擊 “下一步 ”：如圖 348 所示。 （ 2）定義外部變量 數(shù)據(jù)詞典中變量類型： 數(shù)據(jù)庫是 “組態(tài)王 ”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。 變量的基本類型共有兩類：內(nèi)存變量、 I/O 變量。 內(nèi)存變量是指那些不需要和其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)、也不需要從下位機(jī)得到數(shù)據(jù)、只在 “組態(tài)王 ”內(nèi)需要的變量，比如計算過程的中間變量，就可以設(shè)置成 “內(nèi)存變量 ”。 內(nèi)存字符串型變量、 I/O字符串變量：類似一般程序設(shè)計語言中的字符串變量，可以用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱、密碼等，該類型變量可以進(jìn)行比較運算和復(fù)制運算。具體定義變量的方法如下： 在工程瀏覽器的左側(cè)選擇 “數(shù)據(jù)詞典 ”，在右側(cè)雙擊 “新建 ”，彈出 “變量屬性 ”對話框如圖 349 所示。 動畫連接 （ 1）填充的動畫連接 所謂 “動畫連接 ”就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系。用同樣的辦法設(shè)置需要顯示液位變化的所有變量。單擊“確定”按鈕，完成動畫連接的設(shè)置，當(dāng)系統(tǒng)運行時，在“ ”中將會顯示沉降罐的實際液位。用同樣的方法設(shè)置其他的泵。通過這此報警和事件，用戶可以方便地登錄和查看系統(tǒng)的報警、操作和各個工作站的運行情況。在增加一個“水路”子報警組。實時報警窗口主要顯示當(dāng)前系統(tǒng)中實時報警信息和報警確認(rèn)信息，一旦報警回復(fù)后將從報警窗口中消失。 在通用屬性中可以設(shè)置窗口名稱、窗口的類型（實時報警窗口和歷史報警窗口）、窗口顯示屬性以及日期和時間顯示格式等； 列屬性頁：報警窗口中的“列屬性頁”對話框，如圖 所示： 圖 列屬性對話框 在此屬性頁中設(shè)置報警窗中顯示的內(nèi)容：事件日期、事件時間、報警日期、變量名、界限值以及報警組名等。 單擊“文件”菜單中的“全部 存”命令，保存設(shè)置。 在“報警畫面”中雙擊“報警指示燈”則出現(xiàn)對話框 ”“動畫連接”，點擊“閃爍”，則出現(xiàn)對話框如圖 5..30 所示： 圖 “閃爍連接”對話框 對話框設(shè)置如下： 閃爍條件： \\本站點 \原油加高拱頂沉降罐液位 =\\本站點 \原油加高拱頂沉降罐液位 .HiLimit 閃爍速度： 1000 毫秒 /隔 設(shè)置完成后的點擊“確定”按鈕。設(shè)置“原油加高拱頂沉降罐液位”低報警的命令語言如下： 閃爍條件： \\本站點 \原油加高拱頂沉降罐液 =\\本站點 \原油加高拱頂沉降罐液位 .LoLimit。設(shè)置完成以后單擊“文件”中的“全部存”，將畫面切換到運行狀態(tài)，便可以直觀的看出報警信息 。 用同樣的方法設(shè)置余下的變量。新建一個畫面 ,命名為“參數(shù)設(shè)置”。 用同樣的方法將所有的變量進(jìn)行設(shè)置后，點擊“全部存”，保存所有設(shè)置。對于實時趨勢曲線最多可顯示四條曲 線；而歷史趨勢曲線最多可顯示十六條曲線，而一個畫面中可定義數(shù)量不限的趨勢曲線（實時趨勢曲線或歷史趨勢曲線）。溫控曲線反映出實際測量值按設(shè)定曲 線變化的情況，在溫控曲線中，縱軸代表溫度值，橫軸對應(yīng)時間的變化，同時將每一個溫度采樣點顯示在曲線中，它主要適用于溫度控制，流量控制等。而對于“歷史趨勢曲線圖”的繪制，則有三種方法。 第三種是從工具箱中調(diào)用歷史趨勢曲線，對于這種歷史趨勢曲線，用戶需要對曲線的各個操作按鈕進(jìn)行定義，即建立命令語言連接才能操作歷史曲線，對于這種形式，用戶使用時自主性較強(qiáng)，能做出個性化的歷史趨勢曲線；該曲線控件最多可以繪制 8 條曲線，該曲線無法實現(xiàn)曲線打印功能。新建一個畫面，命名為“趨勢曲線”。它既能反應(yīng)系統(tǒng)實時的生產(chǎn)情況又能對長期的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，使管理人員能夠掌握和分析生產(chǎn)過程情況。另外，工程人員還可以制作各種報表模板，實現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作。 4.“報表工具箱”會自動顯示出來，雙擊窗口灰色的部分，彈出“報表設(shè)計”窗口。設(shè)置完成后保存所用的設(shè)置。 在此還可以通過命令語言“ ReportPageSetup(“ 實時數(shù)據(jù)報表 ” )”來對數(shù)據(jù)報表的頁面進(jìn)行設(shè)置。 設(shè)置完畢后單擊“文件”菜單中的“全部存”命令，保存所有設(shè)置。 ClosePicture(用