聯合站集散控制系統的改進

衡水學院數計學院

聯合站集散控制系統的改進

王 永

衡水學院數計學院

通過了解SUPCONJX—300X和HS2000兩種國產集散控制系統在聯合站的實際應用情況，發現現有聯合站數字PID控制方案已不能滿足工藝要求。針對上述問題，提出聯合站集散控制系統改進方案。通過采用ProfiBus—DP總線與局部控制網LCN集成的方式完成現場總線與DCS的集成，實現現場儀表與控制系統之間的有效互動。在分析聯合站生產需求的基礎上，依據集散控制系統SUPCONJX—300X和HS2000的優缺點，優選現場總線ProfiBus—DP，實現儀表化操作和數據信息的實時監控。經某油田聯合站現場應用可知，改進后的油田聯合站集散控制系統提高了數據實時采集與傳輸的效率，使操作更加智能化，節約了油田生產成本，有利于提高油田管理水平。

聯合站集散控制系統；現場總線；OPC技術；ProfiBus—DP

目前，進入高含水期的油田越來越多，繁重的油水分離任務加重了聯合站設備的負擔并增加了油水分離工藝的復雜性。通過了解SUPCONJX—300X和HS2000兩種國產集散控制系統在聯合站的實際應用情況，發現現有聯合站數字PID控制方案已不能滿足工藝要求，不能應對原油復雜多變的生產情況，存在操作性差和分散度不高的問題。目前的集散控制系統，數據采集與傳輸過程中存在精度低和可靠性差的弊端，而局域網不能很好地解決分散程度低的問題。針對上述問題，提出聯合站集散控制系統改進方案，采用OPC技術集成ProfiBus—DP與DCS，以提高系統的互操作性和可靠性。

1 系統改進

分析SUPCONJX—300X系統的網絡結構和實際應用情況可知，結合SBUS網絡分散控制功能可提高集散控制系統可靠性，利用自身處理器提升安全性，采用先進的控制算法實現系統的穩定性。但是SUPCONJX—300X系統也存在一定的弊端，數據傳輸需要在雙層結構中實現，結構相對復雜。分析HS2000系統的實際應用情況可知，此系統開放性強、操作方便和可靠性高，最重要的是采用現場總線傳輸結構實現數據傳輸。這種傳輸結構可實現控制器的相對獨立，分散下移控制功能，系統配置靈活并可節約成本。

SUPCONJX—300X和HS2000兩種集散控制系統結構都采用“三點一線”式，核心結構一致。SUPCONJX—300X系統采用先進的I/O控制算法，實現精確控制；同樣，HS2000也可實現較好的系統控制，但其是利用智能儀表和總線系統?，F場總線本身不能實現長距離的數據高效快速傳輸，而且需要獨立的供電設備，存在很大弊端，所以要優選適合的現場總線解決井場分布和生產環境之間的復雜問題。

現場總線本質上是一種標準，其可實現通信協議與硬件接口之間的數據傳輸，同時具有雙向傳輸結構的通信網絡可集自動控制系統、數據傳輸網絡和智能儀表為一體，現場總線系統結構如圖1所示?，F場總線通信網絡具有互操作性強、控制功能分散、擴展容易實現、低能耗和系統開放性強的特點。與局域網相比，現場總線采用實時控制網絡進行數據信息的實時傳輸，現場總線的傳輸介質種類多且價格低廉，可節約聯合站集散控制系統設計成本。

圖1 現場總線自動化系統結構

DCS系統主要由現場控制站（I/O站）、數據通訊系統、人機接口單元和電源等組成。為解決不同數據傳輸協議的問題，引入先進的OPC技術，實現控制功能的分散和下移，以及數據交換標準化和簡潔化。改進油田集散控制系統，解決操作性差和分散度不高的問題，能提高聯合站集散控制系統的可靠性。

OPCDA服務器的開發步驟包括規定類標識符、定義程序變量、注冊OPC服務器、初始化COM和DCOM、創建TAG五大部分。OPC技術是發展最快的現場總線技術之一，其采用先進的客戶機/服務器模型，實現真正的“互操作”。OPC服務器作為數據供應方和數據接收方在一定的數據標準下進行數據的傳輸與收發。聯合站集控系統主要由現場控制裝置、人—機界面和通信網絡等部分構成，與常規的模擬儀表控制系統相比，監控功能豐富，擴展靈活方便，性能可靠。

2 系統應用

目前，我國油田集輸系統大多數沒有實現計算機控制，自動化程度很低，隨著數字化油田進程的不斷加快，現有集散控制系統（例如油水分離遠程監測和原油加熱溫度自動控制）已經不能適應油田的發展。結合油田聯合站生產實際情況，集散控制系統應該遵循產品是否可靠、經濟性和實用性等原則。油田井場分布廣泛，數據傳輸距離長；油田進入高含水期，聯合站進液量波動較大，考慮到以上問題，選擇滿足數據實時傳輸速率高、維護簡單和傳輸介質廉價的ProfiBus總線應用到聯合站集散控制系統中。

通過采用ProfiBus—DP總線與局部控制網LCN集成的方式完成現場總線與DCS的集成，實現現場儀表與控制系統之間的有效互動。在分析聯合站生產需求的基礎上，依據集散控制系統SUPCONJX—300X和HS2000的優缺點，優選現場總線ProfiBus—DP，實現儀表化操作和數據信息的實時監控。實現現場總線與DCS的集成可采用OPC技術，設計開發OPC服務器，實現現場總線RS—485協議與IEEE802.4協議之間的轉換。從某油田聯合站現場應用可知，改進后的油田聯合站集散控制系統提高了數據實時采集與傳輸的效率，使操作更加智能化，節約了成本，有利于提高油田管理水平。

3 結語

在分析集散控制系統SUPCONJX—300X和HS2000優缺點的基礎上，優選了現場總線ProfiBus—DP，實現儀表化操作和數據信息的實時監控。為解決不同數據傳輸協議的問題，采用先進的OPC技術，實現控制功能的分散和下移，以及數據交換標準化和簡潔化。改進的油田集散控制系統，解決了操作性差和分散度不高的問題，提高了聯合站集散控制系統的可靠性。

（欄目主持關梅君）

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胡慶明張鈺攝影報道

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.018