朱芙菁 無錫科技職業(yè)學(xué)院

DCS電子控制系統(tǒng)在塔河油田聯(lián)合站的應(yīng)用*

朱芙菁 無錫科技職業(yè)學(xué)院

DCS電子控制系統(tǒng)將聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)的控制站、操作中心、采集站以及管理站等聯(lián)接起來，DCS體系在結(jié)構(gòu)上分為經(jīng)營(yíng)管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)、過程管理級(jí)、直接控制級(jí)以及工業(yè)過程五個(gè)部分，這五個(gè)部分從控制中心管理到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，形成了一整套完善的系統(tǒng)。塔河油田聯(lián)合站DCS電子控制系統(tǒng)主要由輕烴回收、聯(lián)合站和聯(lián)合站擴(kuò)建三個(gè)部門組成。在DCS電子控制系統(tǒng)中ACM為控制核心，主要通過ACM發(fā)出命令，再由I/O輸出數(shù)字命令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油田聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行控制。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)基層生產(chǎn)管理無人值守，生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，傳輸速度快，可靠性高。

DCS；電子控制；油田聯(lián)合站；ACM模塊；工藝

在油田聯(lián)合站引進(jìn)DCS電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是對(duì)聯(lián)合站工作過程中運(yùn)行參數(shù)、狀況實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控，有任何問題都會(huì)以數(shù)據(jù)信息的形式傳回控制中心，控制中心再對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)或者人工遙控處理，可以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)生產(chǎn)管理部門無人化，減少站內(nèi)控制中心人員。高度自動(dòng)化的監(jiān)控管理能夠確保聯(lián)合站長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)提高了工作效率，特別是位于沙漠、隔壁或偏遠(yuǎn)地區(qū)的油田聯(lián)合站利用該套系統(tǒng)作業(yè)，更有益于提高生產(chǎn)管理效率[1]。

1 DCS電子控制系統(tǒng)

利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，DCS電子控制系統(tǒng)將聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)的控制站、操作中心、采集站以及管理站等聯(lián)接起來，根據(jù)DCS電子控制系統(tǒng)研究成果，將DCS體系在結(jié)構(gòu)上分為五個(gè)部分，這五個(gè)部分從控制中心管理到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，形成了一整套完善的系統(tǒng)，如表1所示[2]。

其中現(xiàn)有的DCS產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)直接控制級(jí)與過程管理級(jí)兩層功能；而生產(chǎn)管理級(jí)與經(jīng)營(yíng)管理級(jí)兩層功能則需要借助與DCS聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò)通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

表1 DCS集成系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)

2 塔河油田聯(lián)合站DCS系統(tǒng)

塔河油田聯(lián)合站DCS電子控制系統(tǒng)主要由輕烴回收、聯(lián)合站和聯(lián)合站擴(kuò)建三個(gè)部門組成。整個(gè)DCS系統(tǒng)采用美國(guó)APACS系統(tǒng)作為下位機(jī)，兩臺(tái)上位機(jī)采用HPPIII500通用計(jì)算機(jī)組成，上位機(jī)、下位機(jī)與應(yīng)用軟件等有機(jī)結(jié)合，使得DCS電子控制系統(tǒng)適用性得到完善[3]。

2.1 上位機(jī)

DCS電子控制系統(tǒng)上位機(jī)主要采用的是HP PIII500通用計(jì)算機(jī)，8.4G硬盤、128M內(nèi)存、MBI卡、網(wǎng)卡，以WindowsNT4.0操作系統(tǒng)為運(yùn)行環(huán)境，支持TCP/IP協(xié)議。通過網(wǎng)卡將兩臺(tái)上位機(jī)相連，相互冗余以提高DCS系統(tǒng)的可靠性，可以連接打印機(jī)打印報(bào)表，以及進(jìn)行屏幕硬拷貝。通過網(wǎng)絡(luò)將向下與控制器連接組成冗余通訊通道，通訊協(xié)議IEEE802.4，5Mbps的通訊速率[4]。

2.2 下位機(jī)

DCS電子控制系統(tǒng)的下位機(jī)主要采用的是APACS系統(tǒng)，由高級(jí)模塊ACM（控制核心）與I/O部分組成。采用的是高性能、低價(jià)格、低能耗的STD總線，未來將開發(fā)成熟的I/O與之配套使用，可以完成結(jié)點(diǎn)機(jī)的全部功能，下位機(jī)的工作原理如圖1所示。

圖1 下位機(jī)工作原理

作為下位機(jī)控制核心ACM模塊，主要通過MODLBUS對(duì)上位機(jī)以及其他模塊進(jìn)行響應(yīng)，響應(yīng)得到的數(shù)據(jù)信息可通過I/O輸入輸出功能模塊傳入。整個(gè)系統(tǒng)有3個(gè)模塊架，模塊架利用數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)相互通信，并且ACM與I/O模塊均安裝在模塊架上。DCS電子控制系統(tǒng)還包括其他功能模塊，分別是增強(qiáng)的模擬模塊EAM、標(biāo)準(zhǔn)模擬量模塊SAM、標(biāo)準(zhǔn)離散量模塊SDM、溫度模塊RTM以及接口卡MBI，塔河聯(lián)合站DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)一共采用了21塊模塊，其中包括6塊SAM模塊、1塊EAM模塊、9塊SDM模塊以及5塊RTM模塊[5]。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)

（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集。通過下位機(jī)中ACM與I/ O模塊，采集現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)參數(shù)（生產(chǎn)壓力、氣/液流量、溫度、電信號(hào)等），將采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理為數(shù)字信號(hào)回傳到ACM控制器進(jìn)行分析。

（2）主要控制功能。在DCS電子控制系統(tǒng)中ACM為控制核心，主要通過ACM發(fā)出命令，再由I/O輸出數(shù)字命令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合站現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行的控制。

（3）計(jì)量功能。通過計(jì)量功能對(duì)聯(lián)合站內(nèi)的天然氣、原油、液化氣等流量進(jìn)行計(jì)算，特別是對(duì)氣體的計(jì)量，還能進(jìn)行壓力和溫度的補(bǔ)償計(jì)算。

（4）系統(tǒng)報(bào)警功能。聯(lián)合站生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)節(jié)比較多，各個(gè)環(huán)節(jié)均正常運(yùn)行才能保證聯(lián)合站工作的順利進(jìn)行，因此對(duì)聯(lián)合站重要環(huán)節(jié)設(shè)置報(bào)警點(diǎn)，通過顏色和聲音的變化實(shí)現(xiàn)報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)生成報(bào)警信息，供后續(xù)調(diào)查使用。

（5）工藝管理。主要通過流程圖的方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站實(shí)時(shí)生成參數(shù)顯示，同時(shí)顯示和保存的還有生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及報(bào)警信息數(shù)據(jù)；系統(tǒng)屏幕上的按鈕可實(shí)現(xiàn)切斷閥、泵開關(guān)的控制，還包括確認(rèn)控制按鈕、是否解鎖、復(fù)位以及是否實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)控制等；歷史生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)生成圖形，清晰刻畫出時(shí)間周期內(nèi)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)情況。

3 結(jié)語

在塔河油田聯(lián)合站安裝DCS電子控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)基層生產(chǎn)管理無人值守，生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，傳輸速度快，可靠性高。并且軟件組態(tài)靈活，聯(lián)合站在生產(chǎn)運(yùn)行過程中各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可實(shí)時(shí)報(bào)警，可以更加靈活地輸出生產(chǎn)過程中的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過人機(jī)互動(dòng)界面處理現(xiàn)場(chǎng)情況?？紤]到工作人員操作簡(jiǎn)便，可將WindowsNT4.0操作系統(tǒng)改為中文版，實(shí)現(xiàn)基層人員操作無盲點(diǎn)，也可以增加上位機(jī)的內(nèi)存和硬盤容量，提高處理速度，而且還能存儲(chǔ)更多的歷史數(shù)據(jù)。

[1]王常力．集散型控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]．中國(guó)計(jì)算機(jī)用戶，1994，（6）：16-18.

[2]潘愛民．COM原理與應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[3]付建民，陳國(guó)明，龔金海，等．酸性氣田集輸系統(tǒng)緊急關(guān)斷方案設(shè)計(jì)[J]．天然氣工業(yè)，2009，29（6）：94-97.

[4]王衛(wèi)．DCS系統(tǒng)在莫北油田地面工程中的應(yīng)用[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2003，14（5）：49-50.

[5]楊長(zhǎng)來，趙曉．聯(lián)合站改進(jìn)工藝流程的節(jié)能效果分析[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2002，21（2）：46-47.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.040

基金論文：無錫科技職業(yè)學(xué)院教改研究課題“依托無錫硅谷進(jìn)行微電子技術(shù)專業(yè)建設(shè)的研究”（JG2013007）。