油田場站DCS自控系統的運行管理與優化

鄭海濤，俞家善，陶媛，張富新，張巖峰

（1.中國石油吐哈油田公司三塘湖采油廠；2.中國石油吐哈油田公司工程技術研究院；3.中國石油吐哈油田公司魯克沁采油廠，新疆 哈密 839000）

油田場站引進DCS自控系統，能夠對場站運行管理等一系列參數情況進行實時地檢測，若是出現問題，相關信息會轉回控制中心，由控制中心對信息進行處理，處理過程可以是人工控制或者自動化進行，能夠實現生產管理無人值守的目標，盡可能降低油田場站控制中心的人員使用率，能夠提高人力資源利用率。自控系統的使用能夠確保油田場站的穩定運行，提升相關工作效率，利于生產管理。

1 DCS自控系統介紹

DCS是分布式控制系統的縮寫，國內又稱其為集散控制系統。DCS目前廣泛應用于工業控制領域，主要是電力、石化等領域的使用。早期DCS自控系統通過專用硬件和不公開內部數據總線等措施以此達到壟斷市場的目的，導致系統設備缺乏操作和交換性，并不能實現設備和外界的信息傳遞，信息傳遞通過電壓或者電流的模擬信號，現場傳感設備和執行設備連接DCS控制站進行對接，就會導致控制線和儀表間的線路呈現復雜多樣的形式?；诖藢CS自控系統進行優化，將信息以及集成等方面的欠缺部分優化，提升系統的相關性能。

DCS自控系統總體分析是經過4個階段的演變。隨著演變的進行，系統層面也有了公開，對于標準參數的設計越發看重。第四代系統通過現場總線網絡的集合以及相應的技術措施，實現了局域網、以太網以及總線的集成，以此對于不同系統層面的現場、過程等進行監控。相較于早期DCS系統，新型DCS自控系統通過公開數據總線，實現儀表的接入，還能和現場儀表和相應設備實現對接。DCS自控系統也具有一定的開放性和集成性。用戶能夠通過DCS自控系統對系統配置等進行科學操作，性價比較高，為油田信息網絡現場信息的傳遞提供有效的途徑，推進了油田場站信息化的發展。首先，現場總線屬于現場檢測的核心網絡，能夠將儀表和現場設備等集成至系統里，底層網絡結構也會隨之發生變化?，F場信號線的連接方式也會相應的變化，實現數字信息傳遞多樣化，減少了現場和控制站連線的復雜性。對于回路控制功能也能較為分散并不局限。早期DCS系統利用的是工業以太網，DCS接入以太網對信息進行采集和控制，提高其公開性。DCS的服務器功能能夠有效將監控和信息集成，對油田場站實現資源共享，接入網絡后的DCS系統能夠實現油田場站整個現場信息的共享。DCS自控系統是通過信息管理實現的綜合信息服務系統，從現場到設備，從設備到車間等為企業管理提供有效的解決措施，根據相關數據做出相應的決策。

2 油田場站DCS自控系統

（1）上位機。兩臺上位機利用網卡進行連接，確保系統穩定和可靠，還可以連接打印設備進行報表等打印或者拷貝。主要應用于上位機組態、數據處理等相關程序，系統界面是較為簡單的下拉式，對于流程圖、實施曲線或者數據等進行調用，此外還可以通過相關報警記錄對其進行相應的查找工作，上位機和下位機是通過通訊系統實現信息間交流。

（2）下位機。從功能上分析主要有高級控制模塊ACM，屬于核心控制，通過模塊間的連接，對上位機和相關模塊運動進行相應，還含有輸入輸出設備，下位機是利用智能化相關模塊，有一定高性能，系統有自動識別、自主診斷等相關功能，控制程序通過相關控制器進行實現，屬于整個系統的核心組件，分別有3個模塊，模塊間利用數據總線進行通訊，輸入輸出模塊和ACM控制器模塊都在模塊架上，通過輸入輸出模塊實現信息的現場采集，對于調節閥等進行控制信號的傳遞，輸入輸出根據相關的控制信號進行現場信息的采集工作，每個模塊就如獨立計算機系統，含有微處理器，以此實現輸入輸出的掃描，并且有故障診斷、刻度標定等相關功能。和上位機通過相應的網絡進行冗余的信息傳遞，下方和編程邏輯控制器等實現通訊。增強的模擬模塊屬于智能輸入輸出模塊，含有多個組態通道，其中各個通道進行模擬輸入、加法求和輸入等，并且也有短路保護、故障自主診斷等功能。標準模擬量模塊是智能的組態模塊，可組態通道的個數是增強模擬模塊的兩倍，各個通道間含有離散輸入輸出、模擬輸出等，也有故障自主診斷、短路保護等功能。標準離散量模塊，也是智能組態模塊的一種，可組態通道數和標準模擬量相同，具有短路保護、冗余等功能。溫度模塊是利用RTM和電阻等將輸入的信息至ACM，組態通道數和增強的模擬模塊相同，也具有短路保護、冗余等功能。MBI接口是令個人計算機和APACS控制器進行相應的通訊，MBI接口位于個人計算機16位ISA插槽，使各項操作臺、故障處理等功能得以實現。

（3）現場儀表。通過利用智能壓力和相關流量變送器、液位開關、熱電偶等，現場輸入輸出點包含有壓力、燃氣濃度、物理狀態等諸多點位。

3 系統軟件功能

上位機常應用INTOUCH軟件，基于操作系統，生成人機界面，下位機與APACS進行數據交換，現場儀表和相關設備進行監控，若是出現異常現象，相關工作人員能夠對其進行及時的解決。INTOUCH主要有應用程序管理器，開發環境，包含有人機對話、新的窗口出現、建立標簽等，能夠記錄報警信息。此外還能對相關歷史數據進行記錄和報告。ACM組態軟件主要用于基礎的軟件包，配置較為靈活，能夠對油田場站生產的連續量和離散量進行控制，語言多樣化，可以進行相應的設置。

3.1 現場監控

原料氣增壓系統有入口分離器、壓縮機出口冷卻器等，壓縮機的入口溫度、流量、壓力等是主要監控環節，壓縮機出口壓力控制等。分子篩脫水系統含有入口分離器、干燥器、加熱器等，主要對再生氣溫度、流量等進行控制。脫丁烷塔系統包含脫丁烷塔、加熱器、重沸器等，對壓力、溫度、脫丁烷塔回流等加以控制。液化石油氣罐包含有外輸泵，并且有相應儀表進行檢測。導熱油爐系統有脫乙烷重沸器、再生氣加熱器等，對導熱油壓力進行控制，測量加熱爐的溫度等。制冷系統主要是膨脹機、低溫分離器等，控制膨脹機進口壓力控制、冷箱壓力控制等。

3.2 系統應用功能實現

ACM輸入輸出模塊對現場儀表的流量、液位等信號進行傳遞，利用模數實現信息轉換成數字信號再通過ACM進行相應的處理。ACM控制器下達的命令主要是輸入輸出模塊的通道實現現場各個環節運作的控制，含有階梯控制、自動消防控制等。有液化氣、天然氣等流量計算，有氣態和液態2種，對于氣體進行溫度等計算。系統報警功能是通過變色實現報警操作，有聲光報警操作，并且還可以對歷史報警進行相應的記錄。工藝環節管理有流程圖的生產工藝，通過柱狀圖的相關信息對回路加以控制，并且生成報警數據，可以手動或者自動調節回路。細節圖是以檢測的曲線以及相應柱狀圖直觀反映各項變化趨勢，包含有報警、模擬量等。屏幕按鈕是對泵停的控制、聯鎖的確認等。歷史曲線對于數據生成的周期等進行相應的記錄，通過曲線的形式將周期工藝參數的各項情況進行直觀的影射。

4 DCS系統優化建議

利于操作人員的簡便，相關運用語言可以是中文Windows nt4.0，基于此在實際操作應用中能夠運行。因為系統中上位機內存和相關硬盤配置容量并不高，應該優化相關內存和硬盤配置，不僅能夠提升處理速率，對于歷史信息也能夠較好地保存，以便于相關工作者對相應數據進行分析，探究其實際規律。油田場站可能存在電力不充足現象，可以適當增加電池組，盡可能延長相應的時間，必要時可以選擇增加備用。DCS自控系統從結構分析，若是要將其作用發揮到最大化，應該要對系統中的直接控制和過程控制引起注意，著重生產管理和經營層級，對系統進行不斷優化和完善。

5 結語

DCS自控系統生產運行參數等監控較為全面，自動化模式較高，并且具有一定的實時性，各項參數的誤差較小，數據有較高的準確性。在油田場站進行實際運用時，生產運行較為靈活，可以將相關報表輸出，對于交互界面也有一定可視程度，確切來說一定程度上能夠滿足生產所需的相關要求。