任麗豐

（大慶油田第五采油廠，黑龍江 大慶 163000）

1 常見(jiàn)第三方設(shè)備

（1）變頻調(diào)速裝置。變頻調(diào)速裝置，簡(jiǎn)稱變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器可根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。目前已普遍應(yīng)用于油田各類大中型站場(chǎng)。常見(jiàn)品牌有英威騰、ABB等。

（2）加熱爐燃燒器控制系統(tǒng)。加熱爐是油田油氣集輸重要環(huán)節(jié)，用于對(duì)介質(zhì)進(jìn)行加熱。站場(chǎng)內(nèi)常見(jiàn)有二合一加熱爐、脫前爐、外輸爐、兩用爐、采暖爐等。燃燒器是將燃料和空氣以一定方式噴出混合穩(wěn)定燃燒的裝置，通常與加熱爐配套使用。其控制系統(tǒng)由采集單元、控制單元、顯示單元三部分組成，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集及設(shè)備遠(yuǎn)程操控等功能。

（3）計(jì)量?jī)x表。計(jì)量?jī)x表是站場(chǎng)重要組成部分，計(jì)量的數(shù)據(jù)是衡量油田生產(chǎn)發(fā)展的重要指標(biāo)。根據(jù)計(jì)量品類的區(qū)別，主要分為油氣水電四大部分。傳統(tǒng)的顯示方式是就地顯示，需要值班人員現(xiàn)場(chǎng)抄錄數(shù)據(jù)。

2 常用通訊手段

（1）RS485串口通訊。RS485是基于modbus通訊協(xié)議的一種串口通訊模式，通過(guò)采集高低電平變化傳輸數(shù)據(jù)，通常采用兩線制接線方式。多臺(tái)設(shè)備可通過(guò)總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，在同一總線上最多可以掛接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，有效傳輸距離可以達(dá)到1200米，具有傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)、硬件連接簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是目前站場(chǎng)最常用的通訊手段。

（2）MPI/PPI通訊。MPI (Multipoint interface)是SIMATIC（西門子）S7系列PLC多點(diǎn)通信的接口，是一種適用于少數(shù)站點(diǎn)間通信的網(wǎng)絡(luò)，多用于連接上位機(jī)和少量PLC之間近距離通信。可通過(guò)PROFIBUS電纜和接頭，將控制器S7-300或S7-400的CPU自帶的MPI編程口與S7-200CPU 自帶的PPI通信口相互連接。主要應(yīng)用于以西門子系列PLC為主控的站場(chǎng)及崗位。

（3）TCP/IP傳輸協(xié)議。TCP/IP傳輸協(xié)議，也叫作網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。當(dāng)設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)接口時(shí)，可利用網(wǎng)線通過(guò)交換機(jī)，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)直接上傳至工控機(jī)。

（4）OPC通訊標(biāo)準(zhǔn)。OPC通訊標(biāo)準(zhǔn)是一種通用的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)站場(chǎng)同時(shí)存在多種控制系統(tǒng)，相互沖突，無(wú)法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)連接時(shí)，可依據(jù)OPC通訊標(biāo)準(zhǔn)，采用OPC服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與控制。

3 現(xiàn)場(chǎng)通訊應(yīng)用

近年來(lái)油田自控系統(tǒng)不斷進(jìn)行改造和完善，站場(chǎng)原有控制系統(tǒng)與第三方設(shè)備的通訊是改造的重點(diǎn)。

3.1 變頻器控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)安裝的變頻器控制系統(tǒng)，部分設(shè)備未能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，為實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，本著盡量減少現(xiàn)場(chǎng)施工的原則，選擇采用通訊方式。根據(jù)集中監(jiān)控規(guī)范，變頻器控制系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括：頻率給定、頻率反饋、變頻器啟動(dòng)、停止、運(yùn)行狀態(tài)、故障反饋等?，F(xiàn)場(chǎng)改造中，變頻器控制系統(tǒng)通訊分別采用以下兩種方式。

（1）增加PLC控制器通訊?，F(xiàn)場(chǎng)變頻器控制柜內(nèi)增加西門子S7-200系列PLC控制器1塊、EM235拓展模塊1塊，并完成硬件配置，用于采集變頻器生產(chǎn)數(shù)據(jù)。利用RS485和MPI方式與崗位原有PLC通訊，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至中控室。

（2）與變頻器直接通訊?，F(xiàn)場(chǎng)變頻器本身具有數(shù)據(jù)通訊功能，通過(guò)調(diào)整參數(shù)設(shè)定，選擇遠(yuǎn)程通訊控制方式，利用RS485串口與崗位原有PLC通訊，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至中控室。

3.2 加熱爐燃燒器控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)安裝的加熱爐燃燒器控制系統(tǒng)，均由廠家統(tǒng)一開(kāi)發(fā)調(diào)試，部分燃燒器生產(chǎn)數(shù)據(jù)未接入站控系統(tǒng)，需要進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊。根據(jù)集中監(jiān)控規(guī)范，加熱爐燃燒器控制系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括：被加熱介質(zhì)進(jìn)出口溫度壓力、運(yùn)行狀態(tài)、火焰監(jiān)視、燃燒器工作狀態(tài)、燃燒溫度設(shè)定、故障報(bào)警等?，F(xiàn)場(chǎng)改造中，加熱爐燃燒器控制系統(tǒng)通訊分別采用以下兩種方式。

（1）與控制器RS485通訊?，F(xiàn)場(chǎng)燃燒器控制系統(tǒng)PLC具備通訊功能及通訊接口，在原有下位機(jī)程序基礎(chǔ)上，添加RS485通訊程序塊，利用RS485串口與崗位原有PLC通訊，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至中控室。由于燃燒器廠家不同，開(kāi)發(fā)使用的PLC類型不同，增大了改造難度。

（2）增加BCNet模塊通訊?，F(xiàn)場(chǎng)燃燒器控制系統(tǒng)PLC只有一個(gè)通訊串口用于觸摸屏通訊，沒(méi)有多余通訊接口，廠家建議更換整套控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)通訊功能，增加BCNet模塊，在保留原有通訊串口的前提下，增加了1個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊口，利用網(wǎng)線接入交換機(jī)，將信號(hào)用TCP/IP協(xié)議直接上傳至中控室上位機(jī)。

3.3 計(jì)量?jī)x表

現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量?jī)x表由于用途、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)時(shí)間等不同，數(shù)據(jù)顯示共有三種模式：一是傳統(tǒng)就地顯示。實(shí)時(shí)性差，需要員工到現(xiàn)場(chǎng)抄錄數(shù)據(jù)，無(wú)法及時(shí)掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，且增加了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，逐漸被淘汰；二是模擬量、高速脈沖量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。能夠根據(jù)4～20mA信號(hào)、高速脈沖信號(hào)計(jì)算出瞬時(shí)值，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性相對(duì)較高，目前，油田站場(chǎng)內(nèi)廣泛應(yīng)用。但是累計(jì)流量只能根據(jù)瞬時(shí)流量由PLC做運(yùn)算，由于運(yùn)算精度等問(wèn)題，隨使用時(shí)間增長(zhǎng)，存在較大誤差，運(yùn)行一段時(shí)間需要重新校準(zhǔn)；三是串口通訊遠(yuǎn)傳。利用串口通訊技術(shù)，采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可以采集包括瞬時(shí)、累計(jì)在內(nèi)的各類信號(hào)，傳遞數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)完全一致，準(zhǔn)確性極強(qiáng)，掃描周期達(dá)到mS級(jí)別；現(xiàn)場(chǎng)改造中，為了提高計(jì)量準(zhǔn)確性，優(yōu)先選用具有通訊功能的計(jì)量?jī)x表。為減少現(xiàn)場(chǎng)施工，選用不同生產(chǎn)廠家儀表，通訊方式與地址均不相同，增大了改造難度。

（1）油流量計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)油流量計(jì)為刮板流量計(jì)，原顯示模式為就地顯示。本次改造加裝脈沖發(fā)訊器，具有脈沖和通訊兩種輸出模式。應(yīng)用時(shí)選擇通訊模式，采集的脈沖信號(hào)經(jīng)發(fā)訊器計(jì)算后，結(jié)果通過(guò)RS485方式傳輸至就近崗位PLC控制系統(tǒng)。

（2）氣流量計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)氣流量計(jì)為旋進(jìn)漩渦流量計(jì)，原顯示模式為模擬量遠(yuǎn)傳瞬時(shí)流量，因儀表故障無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本次改造更換為具備通訊功能的流量計(jì)，通過(guò)RS485通訊，采集標(biāo)況瞬時(shí)、標(biāo)況累計(jì)、溫度、壓力數(shù)據(jù)，更為準(zhǔn)確的掌握生產(chǎn)狀況。

（3）水流量計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)水流量計(jì)為電磁流量計(jì)，原顯示模式為模擬量遠(yuǎn)傳瞬時(shí)流量，因故障無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本次改造更換為具備通訊功能的流量計(jì)，通過(guò)RS485通訊，采集瞬時(shí)、累計(jì)流量。

（4）電能表。現(xiàn)場(chǎng)歷次改造中，安裝的電能表存在故障率高、計(jì)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題。本次改造中，預(yù)計(jì)更換原有電能表，并為其余重點(diǎn)機(jī)泵及變壓器新增多功能電能表及配套電流互感器，用來(lái)計(jì)量電流、電壓、電能等數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確計(jì)量耗電量，同時(shí)判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

4 存在問(wèn)題

站場(chǎng)第三方設(shè)備控制系統(tǒng)均由廠家開(kāi)發(fā)維護(hù)調(diào)試對(duì)于廠家過(guò)于依賴，存在維修效率不高、無(wú)法根據(jù)生產(chǎn)需要增加功能等問(wèn)題，收到技術(shù)制約。本次改造中，仍有部分第三方設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。具體問(wèn)題如下。

（1）缺少硬件接口。改造中發(fā)現(xiàn)，第三方設(shè)備廠家選用的PLC及溫控器等硬件，除正常運(yùn)行外，不具備多余數(shù)據(jù)傳輸接口，無(wú)法進(jìn)行在線調(diào)試及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。為實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，只能整套更換控制系統(tǒng)，資金投入較大且改造周期長(zhǎng)。建議：第三方設(shè)備及控制系統(tǒng)選商招標(biāo)時(shí)，要求廠家必須使用具有多余硬件接口的設(shè)備。

（2）硬件兼容性差。改造中發(fā)現(xiàn)，第三方設(shè)備廠家選用的PLC及溫控器等硬件，分屬于不同廠家品牌，硬件兼容性較差。改造時(shí)需應(yīng)用多種方式與站控系統(tǒng)通訊，增加改造難度，提高故障風(fēng)險(xiǎn)。建議：第三方設(shè)備及控制系統(tǒng)選商招標(biāo)時(shí)，要求廠家盡量選用同一系列設(shè)備，數(shù)據(jù)可以統(tǒng)一外傳。

（3）程序無(wú)法上載。改造中發(fā)現(xiàn)，第三方設(shè)備廠家編制的觸摸屏及PLC程序中，設(shè)置有密碼，程序無(wú)法上載及更改，無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊。需廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)操作，技術(shù)依賴性強(qiáng)，且增加改造成本。建議：第三方設(shè)備及控制系統(tǒng)選商招標(biāo)時(shí)，要求廠家提供密碼及備份程序，或提供遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制燃燒器的數(shù)據(jù)通訊地址。

5 結(jié)語(yǔ)

在站場(chǎng)集中監(jiān)控完善過(guò)程中，與第三方設(shè)備控制系統(tǒng)采用通訊的方式，能夠在盡量減少改造施工的前提下，滿足數(shù)據(jù)上傳、設(shè)備遠(yuǎn)程控制等生產(chǎn)要求，同時(shí)提高計(jì)量精度和控制品質(zhì)，是油田數(shù)字化建設(shè)大勢(shì)所趨。但是，在整裝引進(jìn)第三方設(shè)備的時(shí)應(yīng)注意選用，具有充足的數(shù)據(jù)傳輸接口、硬件兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。