Super E50系列模塊化RTU在數字化油田站點的設計與應用

北京安控科技股份有限公司 王國飛，張 磊

1 Super E50系列模塊化RTU介紹

1.1 系統結構

圖1 Super E50系列模塊化RTU系統結構圖

1.2 性能特點

（1）結構先進，易于擴展，可多站協調工作，組建復雜系統。

（2）模塊化設計工業標準設計，DIN導軌安裝結構，方便現場安裝。

（3）經濟可靠、功能強大的通信接口，支持Modbus RTU／ASCII／TCP、DNP3（可選）等通信。

（4）協議，具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口。

（5）高效的工程開發工具，符合IEC61131-3標準，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五種程序語言。

（6）友好的人機界面。

（7）功能強大的硬件系統，采用32位ARM處理器，嵌入式實時多任務操作系統(RTOS)。

（8）先進的冗余/容錯方式。

（9）經濟高效的RTU系統。

（10）工作溫度-40℃～+70℃，工作濕度5%～95%RH，適應各種惡劣環境。

（11）通過CE認證，達到EMC電磁兼容3級標準。

（12）ISO9000質量管理體系。

1.3 開發工具

傳統RTU系統的工程開發工具一般采用各自獨立的系統，各家知名RTU各有特色，但互不兼容，一般RTU開發和使用人員必須進行專業的培訓才能勝任對RTU系統進行開發、使用和維護，各種RTU工程的建設投資、運行和維護成本都很高。隨著軟件技術和硬件技術的快速發展，各種RTU系統適用在各種不同的工業場合的應用，不同RTU系統之間數據互通互用的要求越來越強，用戶對于RTU系統的開放性、兼容性要求也越來越高。

安控科技Super E50 系列模塊化RTU系統工程開發工具EOpen就是針對用戶的這種要求而開發的新型RTU系統，該系統采用國際標準IEC61131-3，具有良好的兼容性和開放性。EOpen源自德國INFOTEAM公司的OpenPCS系統，該系統已獲PLCOPEN國際認證。源于其開放性和兼容性，可以在用戶的新建系統及舊系統改造中，節省大量的投資。

EOpen采用符合IEC61131-3標準的IL、LD、ST、SFC及FBD/CAC等語言，用戶及開發工程師可以根據工程的控制特點及要求選擇其中一種語言或幾種語言進行組合靈活使用，工程師可以快速高效地完成自動化工程的建設。

2 數字化油田介紹

2.1 數字化油田的概念

隨著油田信息化建設進程的發展，一個新的概念應運而生，并迅速在全球石油行業引起了強烈反響，這就是 “數字油田（Digital Oilfield）”。數字油田的概念源于美國前副總統戈爾提出的數字地球 (Digital Earth)， 數字油田的概念一經提出，就得到了國內外各大油田和石油公司的普遍重視，數字油田已經成為石油企業信息化建設的戰略目標，得到了全世界石油企業的廣泛關注。

數字油田是指建立數據和信息資產的共享機制和管理體系，在信息共享的基礎上，面向油氣田勘探、開發、地面建設、儲運銷售以及企業管理等各生產環節，建立多專業的綜合數據體系，并與各專業的應用系統進行高度融合以滿足油氣田日常生產運行、生產管理、生產監控、設備管理、成果展示等各種需求。

2.2 數字化油田的建設思路

長慶油田提出的建設思路是：油田數字化建設重點實現對井組、管線、站(庫)等基本生產單元的過程管理，堅持“兩高、一低、三優化、兩提升”的建設思路。

2.2.1 兩高：高水平、高效率

（1）高水平：建成井站實時數據采集、電子巡井、危害預警、智能診斷油井機泵工況、生產指揮的智能專家系統。

（2）高效率：通過數字化管理系統的應用，提高操作人員的工作效率(人力資源的優化效率)、生產運行的管理效率、油田開發的綜合效率。

2.2.2 一低：低成本，即堅持低成本建設思路。

2.2.3 三優化

（1）優化工藝流程。

（2）優化地面設施。

（3）優化管理模式，實行扁平化管理，按廠、區、站三級管理模式：

? 站點、聯合站等各類站場以監視、控制、操作為主，實現對單井的日常管理；

? 作業區以監視、調度、生產管理為主，實現對井組、油藏的重點管理；

? 采油廠以生產管理、優化分析、智能決策為主，實現對油藏、油田的綜合管理。

2.2.4 兩提升

（1）提升工藝過程的監控水平，即借助數據采集系統和電子巡井系統對工藝過程進行24小時實時監視，對照歷史數據和經驗數據進行預警、報警。

（2）提升生產管理過程智能化水平，利用數據分析、數據整合、數據共享技術，結合各種數學模型、經驗數據、專家系統，對生產管理過程進行智能化指導。

2.3 數字化油田的信息結構圖

圖2 數字化油田的信息結構圖

3 實際應用工程介紹

3.1 工程概述

按照長慶油田數字化建設的高水平、高效率、低成本的總體思路，該產品通過更低的價格，更高的品質，更好的服務最終取得了用戶的認可。用戶決定在長慶油田采油三廠油二聯合站的數字化建設中采用了安控科技自主研發生產的 Super E50系列模塊化RTU 搭建整個站內數據的采集、控制、分析和傳輸的數化平臺。

分別在控制值班室、注水間、消防值班室各設置1套Super E50系列模塊化RTU，組成一套集散式油田站場監控系統（簡稱站控系統）。該系統由三大部分組成，分別完成站內集輸系統、水處理及注水系統、消防系統等的生產過程監測和管理，實現重要生產數據的實時監測，重要生產過程的自動控制，敏感區域異常情況的聲光報警，歷史數據的存儲查詢，報表的自動生成，數據的遠程訪問等功能。

3.2 站控系統結構圖

整個系統采用集散控制的建設思路，分別在不同的生產區域進行獨立的采集控制，再將不同區域的生產數據通過網絡的方式集中到聯合站中控室進行集中監控，這樣就降低了風險，提高了系統的穩定性。

圖3 站控系統結構圖

圖4 聯合站集輸區域數據監控流程圖

3.3 數據監控界面

在數據監控組態方面該產品支持標準的Modbus RTU協議，可以通過TCP/IP 或者串口的方式與上位機系統進行通信、組態，具有更好的兼容性。圖4為該聯合站集輸區域的數據監控流程圖。

3.4 采集控制I/O點統計

（1）集輸區E50模塊化RTU（裝置區、外輸區、加熱爐區、配電室）

（2）注水間E50模塊化RTU（注水間，采出水、污水處理）

（3）消防值班室E50模塊化RTU（消防自控）

4 結語

Super E50系列模塊化RTU在長慶油田公司“兩高、一低、三優化、兩提升”的總體建設思路的指引下，緊密結合長慶油田的實際生產需求，充分發揮該模塊化RTU的價格優勢、品質優勢和服務優勢，圓滿完成數字化站點的建設，是一個非常典型的數字化工程應用系統。可以預見，該產品將在未來的工業化、數字化建設進程中得到廣泛的應用。