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)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)營管理級、生產(chǎn)管理級、過程管理級、直接控制級以及工業(yè)過程五個部分，這五個部分從控制中心管理到現(xiàn)場設(shè)備運行參數(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)合站擴建三個部門組成。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，實現(xiàn)對油田聯(lián)合站現(xiàn)場生產(chǎn)運行控制。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)基層生產(chǎn)管理無人值守，生產(chǎn)運行參數(shù)實時檢測，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DCS電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是對聯(lián)合站工作過程中運行參數(shù)、狀況實時檢測與監(jiān)控，有任何問題都會以數(shù)據(jù)信息的形式傳回控制中心，控制中心再對數(shù)據(jù)信息進行自動或者人工遙控處理，可以實現(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。高度自動化的監(jiān)控管理能夠確保聯(lián)合站長期、安全、穩(wěn)定運行，同時提高了工作效率，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)上分為五個部分，這五個部分從控制中心管理到現(xiàn)場設(shè)備運行參數(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)品可實現(xiàn)直接控制級與過程管理級兩層功能；而生產(chǎn)管理級與經(jīng)營管理級兩層功能則需要借助與DCS聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò)通用計算機實現(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)合站擴建三個部門組成。整個DCS系統(tǒng)采用美國APACS系統(tǒng)作為下位機，兩臺上位機采用HPPIII500通用計算機組成，上位機、下位機與應(yīng)用軟件等有機結(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

DCS電子控制系統(tǒng)上位機主要采用的是HP PIII500通用計算機，8.4G硬盤、128M內(nèi)存、MBI卡、網(wǎng)卡，以WindowsNT4.0操作系統(tǒng)為運行環(huán)境，支持TCP/IP協(xié)議。通過網(wǎng)卡將兩臺上位機相連，相互冗余以提高DCS系統(tǒng)的可靠性，可以連接打印機打印報表，以及進行屏幕硬拷貝。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

DCS電子控制系統(tǒng)的下位機主要采用的是APACS系統(tǒng)，由高級模塊ACM（控制核心）與I/O部分組成。采用的是高性能、低價格、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)點機的全部功能，下位機的工作原理如圖1所示。

圖1 下位機工作原理

作為下位機控制核心ACM模塊，主要通過MODLBUS對上位機以及其他模塊進行響應(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。整個系統(tǒng)有3個模塊架，模塊架利用數(shù)據(jù)總線實現(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)用功能實現(xiàn)

（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集。通過下位機中ACM與I/ O模塊，采集現(xiàn)場生產(chǎn)動態(tài)參數(shù)（生產(chǎn)壓力、氣/液流量、溫度、電信號等），將采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理為數(shù)字信號回傳到ACM控制器進行分析。

（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，實現(xiàn)對聯(lián)合站現(xiàn)場生產(chǎn)運行的控制。

（3）計量功能。通過計量功能對聯(lián)合站內(nèi)的天然氣、原油、液化氣等流量進行計算，特別是對氣體的計量，還能進行壓力和溫度的補償計算。

（4）系統(tǒng)報警功能。聯(lián)合站生產(chǎn)運行環(huán)節(jié)比較多，各個環(huán)節(jié)均正常運行才能保證聯(lián)合站工作的順利進行，因此對聯(lián)合站重要環(huán)節(jié)設(shè)置報警點，通過顏色和聲音的變化實現(xiàn)報警，同時自動生成報警信息，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現(xiàn)聯(lián)合站實時生成參數(shù)顯示，同時顯示和保存的還有生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及報警信息數(shù)據(jù)；系統(tǒng)屏幕上的按鈕可實現(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)位以及是否實現(xiàn)手動/自動控制等；歷史生產(chǎn)參數(shù)自動生成圖形，清晰刻畫出時間周期內(nèi)的生產(chǎn)動態(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)可以實現(xiàn)基層生產(chǎn)管理無人值守，生產(chǎn)運行參數(shù)實時檢測，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)運行過程中各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)可實時報警，可以更加靈活地輸出生產(chǎn)過程中的運行數(shù)據(jù)，通過人機互動界面處理現(xiàn)場情況。考慮到工作人員操作簡便，可將WindowsNT4.0操作系統(tǒng)改為中文版，實現(xiàn)基層人員操作無盲點，也可以增加上位機的內(nèi)存和硬盤容量，提高處理速度，而且還能存儲更多的歷史數(shù)據(jù)。

[1]王常力．集散型控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]．中國計算機用戶，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，陳國明，龔金海，等．酸性氣田集輸系統(tǒng)緊急關(guān)斷方案設(shè)計[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，2003，14（5）：49-50.

[5]楊長來，趙曉．聯(lián)合站改進工藝流程的節(jié)能效果分析[J]．油氣儲運，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“依托無錫硅谷進行微電子技術(shù)專業(yè)建設(shè)的研究”（JG2013007）。