联合站集散控制系统的改进

2015-02-15

油气田地面工程 2015年6期

衡水学院数计学院

联合站集散控制系统的改进

王永

衡水学院数计学院

通过了解SUPCONJX—300X和HS2000两种国产集散控制系统在联合站的实际应用情况，发现现有联合站数字PID控制方案已不能满足工艺要求。针对上述问题，提出联合站集散控制系统改进方案。通过采用ProfiBus—DP总线与局部控制网LCN集成的方式完成现场总线与DCS的集成，实现现场仪表与控制系统之间的有效互动。在分析联合站生产需求的基础上，依据集散控制系统SUPCONJX—300X和HS2000的优缺点，优选现场总线ProfiBus—DP，实现仪表化操作和数据信息的实时监控。经某油田联合站现场应用可知，改进后的油田联合站集散控制系统提高了数据实时采集与传输的效率，使操作更加智能化，节约了油田生产成本，有利于提高油田管理水平。

联合站集散控制系统；现场总线；OPC技术；ProfiBus—DP

目前，进入高含水期的油田越来越多，繁重的油水分离任务加重了联合站设备的负担并增加了油水分离工艺的复杂性。通过了解SUPCONJX—300X和HS2000两种国产集散控制系统在联合站的实际应用情况，发现现有联合站数字PID控制方案已不能满足工艺要求，不能应对原油复杂多变的生产情况，存在操作性差和分散度不高的问题。目前的集散控制系统，数据采集与传输过程中存在精度低和可靠性差的弊端，而局域网不能很好地解决分散程度低的问题。针对上述问题，提出联合站集散控制系统改进方案，采用OPC技术集成ProfiBus—DP与DCS，以提高系统的互操作性和可靠性。

1 系统改进

分析SUPCONJX—300X系统的网络结构和实际应用情况可知，结合SBUS网络分散控制功能可提高集散控制系统可靠性，利用自身处理器提升安全性，采用先进的控制算法实现系统的稳定性。但是SUPCONJX—300X系统也存在一定的弊端，数据传输需要在双层结构中实现，结构相对复杂。分析HS2000系统的实际应用情况可知，此系统开放性强、操作方便和可靠性高，最重要的是采用现场总线传输结构实现数据传输。这种传输结构可实现控制器的相对独立，分散下移控制功能，系统配置灵活并可节约成本。

SUPCONJX—300X和HS2000两种集散控制系统结构都采用“三点一线”式，核心结构一致。SUPCONJX—300X系统采用先进的I/O控制算法，实现精确控制；同样，HS2000也可实现较好的系统控制，但其是利用智能仪表和总线系统。现场总线本身不能实现长距离的数据高效快速传输，而且需要独立的供电设备，存在很大弊端，所以要优选适合的现场总线解决井场分布和生产环境之间的复杂问题。

现场总线本质上是一种标准，其可实现通信协议与硬件接口之间的数据传输，同时具有双向传输结构的通信网络可集自动控制系统、数据传输网络和智能仪表为一体，现场总线系统结构如图1所示。现场总线通信网络具有互操作性强、控制功能分散、扩展容易实现、低能耗和系统开放性强的特点。与局域网相比，现场总线采用实时控制网络进行数据信息的实时传输，现场总线的传输介质种类多且价格低廉，可节约联合站集散控制系统设计成本。

图1 现场总线自动化系统结构

DCS系统主要由现场控制站（I/O站）、数据通讯系统、人机接口单元和电源等组成。为解决不同数据传输协议的问题，引入先进的OPC技术，实现控制功能的分散和下移，以及数据交换标准化和简洁化。改进油田集散控制系统，解决操作性差和分散度不高的问题，能提高联合站集散控制系统的可靠性。

OPCDA服务器的开发步骤包括规定类标识符、定义程序变量、注册OPC服务器、初始化COM和DCOM、创建TAG五大部分。OPC技术是发展最快的现场总线技术之一，其采用先进的客户机/服务器模型，实现真正的“互操作”。OPC服务器作为数据供应方和数据接收方在一定的数据标准下进行数据的传输与收发。联合站集控系统主要由现场控制装置、人—机界面和通信网络等部分构成，与常规的模拟仪表控制系统相比，监控功能丰富，扩展灵活方便，性能可靠。

2 系统应用

目前，我国油田集输系统大多数没有实现计算机控制，自动化程度很低，随着数字化油田进程的不断加快，现有集散控制系统（例如油水分离远程监测和原油加热温度自动控制）已经不能适应油田的发展。结合油田联合站生产实际情况，集散控制系统应该遵循产品是否可靠、经济性和实用性等原则。油田井场分布广泛，数据传输距离长；油田进入高含水期，联合站进液量波动较大，考虑到以上问题，选择满足数据实时传输速率高、维护简单和传输介质廉价的ProfiBus总线应用到联合站集散控制系统中。

通过采用ProfiBus—DP总线与局部控制网LCN集成的方式完成现场总线与DCS的集成，实现现场仪表与控制系统之间的有效互动。在分析联合站生产需求的基础上，依据集散控制系统SUPCONJX—300X和HS2000的优缺点，优选现场总线ProfiBus—DP，实现仪表化操作和数据信息的实时监控。实现现场总线与DCS的集成可采用OPC技术，设计开发OPC服务器，实现现场总线RS—485协议与IEEE802.4协议之间的转换。从某油田联合站现场应用可知，改进后的油田联合站集散控制系统提高了数据实时采集与传输的效率，使操作更加智能化，节约了成本，有利于提高油田管理水平。

3 结语

在分析集散控制系统SUPCONJX—300X和HS2000优缺点的基础上，优选了现场总线ProfiBus—DP，实现仪表化操作和数据信息的实时监控。为解决不同数据传输协议的问题，采用先进的OPC技术，实现控制功能的分散和下移，以及数据交换标准化和简洁化。改进的油田集散控制系统，解决了操作性差和分散度不高的问题，提高了联合站集散控制系统的可靠性。

（栏目主持关梅君）

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