師秀林

(延長(zhǎng)油田股份有限公司 管輸公司，陜西 延安 716000)

延長(zhǎng)油田股份有限公司是擁有百年采油歷史的企業(yè)，但無(wú)論從油汽集輸，還是采油計(jì)量方面，自動(dòng)化儀表等方面的使用率不高。自動(dòng)化儀表主要包括自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)等方面的內(nèi)容，目前在我公司煉化系統(tǒng)已得到了很好的應(yīng)用，有些自動(dòng)化控制方面已居世界先進(jìn)水平，但在我們油田公司的其它各單位，自動(dòng)化儀表的應(yīng)用只處于零星應(yīng)用，比較單一，并沒(méi)有得到充分利用，更沒(méi)有形成系統(tǒng)應(yīng)用。

目前，延長(zhǎng)油田股份有限公司原油集輸站所選用的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)(即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))是以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，PLC模塊應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息控制技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)全站的液位、流量、壓力和油水界位，含水分析進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)川口、甘谷驛、永坪、七里村等管輸首末站單位的這些參數(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控。目的是及時(shí)了解生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，掌握管道運(yùn)輸情況和運(yùn)輸安全，對(duì)生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行具有十分重要的意義。但是，現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)還有很多深層次的問(wèn)題尚未得到有效解決，其具體表現(xiàn)為硬、軟件的平臺(tái)功能使用不多，PID調(diào)解功能沒(méi)有得到真正發(fā)揮，連鎖報(bào)警、停輸油泵功能沒(méi)有利用，給生產(chǎn)造成了不安全隱患。有些地方任務(wù)分布不均，資源配置不一等。SCADA系統(tǒng)功能不開(kāi)放也使廠家在增加功能需要改進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)方面進(jìn)退維谷，維護(hù)人員自己需要修改一些功能時(shí)(畫(huà)面更新，量程，零件修正)，要修改原有系統(tǒng)程序，給工作帶來(lái)諸多不便。完善這些系統(tǒng)功能，有利于形成一個(gè)良好的、成熟的控制體系，也便于油田公司各采油廠選油站進(jìn)行推廣使用。

1 原油集輸站自動(dòng)化儀表的組成結(jié)構(gòu)

集輸站測(cè)量參數(shù)有液位(界位)、溫度、壓力、流量、含水分析等，用4－20mA模擬信號(hào)傳輸?shù)綑C(jī)框的PLC(模塊)用SCADA系統(tǒng)作為人機(jī)接口，在此作為常規(guī)測(cè)量?jī)x表的傳感器和變送器部分不予論述，就SCADA系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)傳輸分配方面要解決的問(wèn)題予以論述。

圖1 自動(dòng)化儀表組成方塊圖

1.1 SCADA系統(tǒng)概述

集輸站SCADA系統(tǒng)的組成。原油集輸站除姚店聯(lián)合站外，分別在川口采油廠、甘谷驛采油廠、七里村采油廠、永坪分站等，五個(gè)泵站各設(shè)置一套SCADA系統(tǒng)，通過(guò)光纖連成局域網(wǎng)，在姚店區(qū)主控室工程師站分別設(shè)置各泵站的總流程圖和控制組畫(huà)面，可以顯示五個(gè)泵站的運(yùn)行狀況和主要過(guò)程參數(shù)。泵站操作采用美國(guó) DELL公司的DIMENTION4500S工作站，操作系統(tǒng)采用windowXP server系統(tǒng)，軟件選用美國(guó)zheellution公司的IFIXVer2.6運(yùn)行版，在此基礎(chǔ)上通過(guò)組態(tài)編程，形成了操作員的可視窗口界面，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，動(dòng)態(tài)變量的顯示和控制，整個(gè)工藝生產(chǎn)流程的監(jiān)控及變量趨勢(shì)顯示，系統(tǒng)和過(guò)程報(bào)警的顯示和日?qǐng)?bào)表的打印功能。

圖2 原油集輸站SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成示意圖

1.2 測(cè)量元件(變送器)和PLC(模塊)概況

流量測(cè)量采用美國(guó)羅斯蒙特公司生產(chǎn)的質(zhì)量流量計(jì)，集質(zhì)量流量、體積流量、溫度、密度為一體，是目前世界最先進(jìn)的用于貿(mào)易結(jié)算的流量計(jì)?？蓪?shí)現(xiàn)數(shù)字與模擬4－20mA信號(hào)傳輸。

壓力測(cè)量選用CERABARM智能壓力變送器，是德國(guó) E+H公司最新壓力測(cè)量產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)HART數(shù)字通訊與模擬4－20mA信號(hào)傳輸。

液位測(cè)量采用國(guó)產(chǎn)的數(shù)碼鋼帶變速器，油水界位選用射頻導(dǎo)納變速器，可實(shí)現(xiàn)HART數(shù)字通訊與模擬4－20mA信號(hào)傳輸。

2 原油集輸站自動(dòng)化儀表的功能結(jié)構(gòu)

2.1 SCADA系統(tǒng)功能使用

SCADA系統(tǒng)是基于ifix軟件運(yùn)行的，目前使用的功能主要是畫(huà)面的組成，包括流程畫(huà)面、控制組畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面和工藝過(guò)程參數(shù)趨勢(shì)等。從ifix的使用情況看，這些功能并沒(méi)有完全利用，數(shù)據(jù)顯示控制畫(huà)面共8幅，其中工藝流程圖5幅，開(kāi)機(jī)畫(huà)面1幅，數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)若干，報(bào)警一覽畫(huà)面1幅，儀表控制組畫(huà)面1幅，原由PID畫(huà)面1幅。流程畫(huà)面顯示整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程的工藝流程全貌和具體的工藝流程狀態(tài)。趨勢(shì)圖顯示過(guò)程變量數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，又實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)的監(jiān)控。報(bào)警畫(huà)面可對(duì)工藝過(guò)程參數(shù)變化進(jìn)行高低限報(bào)警。PID實(shí)現(xiàn)過(guò)程溫度控制的比例。積分、微分運(yùn)算自動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)手—自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換。

2.2 變送器及PLC的使用

變送器選用單一的4—20mA模擬信號(hào)傳輸，通過(guò)信號(hào)線送至PLC模塊，其中進(jìn)行了兩次的數(shù)字模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換，通過(guò)PLC的運(yùn)算處理，通過(guò)總線進(jìn)入SCADA系統(tǒng)，同時(shí)將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在服務(wù)器中。

2.3 功能結(jié)構(gòu)的不足

2.3.1 從變送器到PLC的數(shù)字信號(hào)—模擬信號(hào)—數(shù)字信號(hào)的每次轉(zhuǎn)換，減少了變送器的多功能形成單一的單參數(shù)測(cè)量，增加了系統(tǒng)誤差。

2.3.2 ifix的強(qiáng)大功能利用不足，導(dǎo)致了PID功能的不穩(wěn)定和操作的不靈活性，使人機(jī)界面死板，參數(shù)整定和參數(shù)修改難度加大，維護(hù)人員要直接進(jìn)入ifix軟件中修改，增加了程序出錯(cuò)的概率。

3 實(shí)現(xiàn)ifix功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，數(shù)字化傳輸?shù)目赡苄?/h2>

3.1 對(duì)傳輸方式進(jìn)行改進(jìn)PLC模塊改變，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸，是流量計(jì)的4個(gè)綜合數(shù)字(壓力、溫度、流量、密度)進(jìn)入SCADA系統(tǒng)，克服了系統(tǒng)誤差，加強(qiáng)了流量?jī)x表的功能，將PLC模擬量模塊改為數(shù)字式模塊，原有的信號(hào)線不變就可以實(shí)現(xiàn)直接傳輸。

3.2 修改、編寫(xiě)ifix程序。實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面友好，改變PID調(diào)節(jié)、量程、零位標(biāo)定的操作模式。

利用iFIX3.5的組態(tài)軟件，編寫(xiě)簡(jiǎn)化了終端服務(wù)的配置、管理，以及在不犧牲iFIX安全的基礎(chǔ)上，提高終端服務(wù)的性能。增強(qiáng)了終端服務(wù)器客戶端功能。增加了量程和零位的設(shè)定程序。同時(shí)，使工藝參數(shù)的報(bào)警值可隨時(shí)調(diào)整。

通過(guò)為每個(gè)工程項(xiàng)目定義相應(yīng)的目錄路徑，增強(qiáng)了對(duì)應(yīng)用文件的管理，如畫(huà)面、數(shù)據(jù)庫(kù)和標(biāo)簽組的管理。在用戶試圖啟動(dòng)iFIX時(shí)，可以創(chuàng)建用戶信息來(lái)確定指定的iFIX項(xiàng)目配置，通過(guò)創(chuàng)建用戶配置文件來(lái)標(biāo)識(shí)特定的iFIX工程項(xiàng)目，當(dāng)用戶啟動(dòng)iFIX時(shí)，可裝載該用戶配置文件。

在iFIX3.5中，一旦設(shè)置了工程項(xiàng)目路徑、用戶配置文件及其它配置任務(wù)，可以監(jiān)視這些文件的修改，并大大方便了應(yīng)用程序的維護(hù)(備份)和移植。

通過(guò)新的iFIX啟動(dòng)對(duì)話框(又稱啟動(dòng)應(yīng)用程序)，用戶可啟動(dòng)特定工程項(xiàng)目配置的iFIX。啟動(dòng)配置文件管理器定義的工程項(xiàng)目，包括節(jié)點(diǎn)名和SCU文件，自動(dòng)顯示在iFIX啟動(dòng)對(duì)話框中。

根據(jù)啟動(dòng)配置文件管理器所定義的用戶配置信息，iFIX啟動(dòng)對(duì)話框可限制用戶修改SCU文件和節(jié)點(diǎn)名，也可以屏蔽對(duì)演示系統(tǒng)的訪問(wèn)，甚至在該對(duì)話框中不顯示演示系統(tǒng)選項(xiàng)。例如，對(duì)于iFIX應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，可能需要完全訪問(wèn)該對(duì)話框;但對(duì)于iFIX操作員，可能不想讓他訪問(wèn)演示系統(tǒng)，或者在打開(kāi)該對(duì)話框時(shí)隱含演示系統(tǒng)選項(xiàng)。在iFIX啟動(dòng)對(duì)話框中，還有一個(gè)可直接啟動(dòng)SCU的圖標(biāo)，但也可以屏蔽該圖標(biāo)。

在iFIX3.5中，可通過(guò)創(chuàng)建FilterAlm.ini文件可過(guò)濾發(fā)送至每個(gè)iFIX或FIX32客戶端的報(bào)警。通過(guò)過(guò)濾發(fā)送給每個(gè)客戶端的報(bào)警，可以避免不必要的網(wǎng)絡(luò)堵塞，降低iFIX和FIX32客戶端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。如果降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，那么報(bào)警將會(huì)更快地到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。

3.3 通過(guò)以上改進(jìn)，大大增加了SCADA系統(tǒng)的功能，使管道運(yùn)輸、罐區(qū)參數(shù)測(cè)量更加準(zhǔn)確，實(shí)用性進(jìn)一步得到增強(qiáng)。

4 自動(dòng)化儀表在延長(zhǎng)油田股份公司各采油區(qū)推廣的可能性

4.1 只有加強(qiáng)人員培養(yǎng)，成立相應(yīng)的儀表專業(yè)機(jī)構(gòu)，才能使自動(dòng)化儀表進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步走向科學(xué)發(fā)展的道路。煉油廠有許多儀表的專業(yè)人才，為儀表的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，而我們油田公司有些采油廠由于沒(méi)有專業(yè)人員，安裝的自動(dòng)化儀表經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后就不在使用，使得一些儀器儀表趨于報(bào)廢。所以自動(dòng)化人才的培養(yǎng)在我們自動(dòng)化儀表的推廣應(yīng)用上尤為重要和迫切。

4.2 進(jìn)一步加強(qiáng)自動(dòng)化儀表的改進(jìn)，進(jìn)行合理選型，選用先進(jìn)的新型儀表，使原油的儲(chǔ)運(yùn)、采油更加自動(dòng)化，更加準(zhǔn)確，以實(shí)現(xiàn)采油、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的數(shù)字化管理，這將是我們油田公司發(fā)展的方向。

［1］萬(wàn)加福.網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)原理與應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［2］郭宗仁.可編程序控制器應(yīng)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［M］.北京:人民郵電出版社，2002.