任丽丰

（大庆油田第五采油厂，黑龙江 大庆 163000）

1 常见第三方设备

（1）变频调速装置。变频调速装置，简称变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器可根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。目前已普遍应用于油田各类大中型站场。常见品牌有英威腾、ABB等。

（2）加热炉燃烧器控制系统。加热炉是油田油气集输重要环节，用于对介质进行加热。站场内常见有二合一加热炉、脱前炉、外输炉、两用炉、采暖炉等。燃烧器是将燃料和空气以一定方式喷出混合稳定燃烧的装置，通常与加热炉配套使用。其控制系统由采集单元、控制单元、显示单元三部分组成，可实现生产数据采集及设备远程操控等功能。

（3）计量仪表。计量仪表是站场重要组成部分，计量的数据是衡量油田生产发展的重要指标。根据计量品类的区别，主要分为油气水电四大部分。传统的显示方式是就地显示，需要值班人员现场抄录数据。

2 常用通讯手段

（1）RS485串口通讯。RS485是基于modbus通讯协议的一种串口通讯模式，通过采集高低电平变化传输数据，通常采用两线制接线方式。多台设备可通过总线式拓扑结构进行连接，在同一总线上最多可以挂接32个节点，有效传输距离可以达到1200米，具有传输实时性强、硬件连接简单等优点，是目前站场最常用的通讯手段。

（2）MPI/PPI通讯。MPI (Multipoint interface)是SIMATIC（西门子）S7系列PLC多点通信的接口，是一种适用于少数站点间通信的网络，多用于连接上位机和少量PLC之间近距离通信。可通过PROFIBUS电缆和接头，将控制器S7-300或S7-400的CPU自带的MPI编程口与S7-200CPU 自带的PPI通信口相互连接。主要应用于以西门子系列PLC为主控的站场及岗位。

（3）TCP/IP传输协议。TCP/IP传输协议，也叫作网络通讯协议。当设备具有网络接口时，可利用网线通过交换机，将生产数据直接上传至工控机。

（4）OPC通讯标准。OPC通讯标准是一种通用的软件接口标准。当站场同时存在多种控制系统，相互冲突，无法直接进行数据连接时，可依据OPC通讯标准，采用OPC服务器作为中转，实现生产数据采集与控制。

3 现场通讯应用

近年来油田自控系统不断进行改造和完善，站场原有控制系统与第三方设备的通讯是改造的重点。

3.1 变频器控制系统

现场安装的变频器控制系统，部分设备未能实现远程控制，为实现集中监控，本着尽量减少现场施工的原则，选择采用通讯方式。根据集中监控规范，变频器控制系统需要传输的数据包括：频率给定、频率反馈、变频器启动、停止、运行状态、故障反馈等。现场改造中，变频器控制系统通讯分别采用以下两种方式。

（1）增加PLC控制器通讯。现场变频器控制柜内增加西门子S7-200系列PLC控制器1块、EM235拓展模块1块，并完成硬件配置，用于采集变频器生产数据。利用RS485和MPI方式与岗位原有PLC通讯，将生产数据上传至中控室。

（2）与变频器直接通讯。现场变频器本身具有数据通讯功能，通过调整参数设定，选择远程通讯控制方式，利用RS485串口与岗位原有PLC通讯，并将生产数据上传至中控室。

3.2 加热炉燃烧器控制系统

现场安装的加热炉燃烧器控制系统，均由厂家统一开发调试，部分燃烧器生产数据未接入站控系统，需要进行远程通讯。根据集中监控规范，加热炉燃烧器控制系统需要传输的数据包括：被加热介质进出口温度压力、运行状态、火焰监视、燃烧器工作状态、燃烧温度设定、故障报警等。现场改造中，加热炉燃烧器控制系统通讯分别采用以下两种方式。

（1）与控制器RS485通讯。现场燃烧器控制系统PLC具备通讯功能及通讯接口，在原有下位机程序基础上，添加RS485通讯程序块，利用RS485串口与岗位原有PLC通讯，并将生产数据上传至中控室。由于燃烧器厂家不同，开发使用的PLC类型不同，增大了改造难度。

（2）增加BCNet模块通讯。现场燃烧器控制系统PLC只有一个通讯串口用于触摸屏通讯，没有多余通讯接口，厂家建议更换整套控制系统。为实现通讯功能，增加BCNet模块，在保留原有通讯串口的前提下，增加了1个网络通讯口，利用网线接入交换机，将信号用TCP/IP协议直接上传至中控室上位机。

3.3 计量仪表

现场计量仪表由于用途、生产厂家、生产时间等不同，数据显示共有三种模式：一是传统就地显示。实时性差，需要员工到现场抄录数据，无法及时掌握生产动态，且增加了员工劳动强度，逐渐被淘汰；二是模拟量、高速脉冲量数据远传。能够根据4～20mA信号、高速脉冲信号计算出瞬时值，数据准确性相对较高，目前，油田站场内广泛应用。但是累计流量只能根据瞬时流量由PLC做运算，由于运算精度等问题，随使用时间增长，存在较大误差，运行一段时间需要重新校准；三是串口通讯远传。利用串口通讯技术，采集生产数据，可以采集包括瞬时、累计在内的各类信号，传递数据与现场完全一致，准确性极强，扫描周期达到mS级别；现场改造中，为了提高计量准确性，优先选用具有通讯功能的计量仪表。为减少现场施工，选用不同生产厂家仪表，通讯方式与地址均不相同，增大了改造难度。

（1）油流量计。现场油流量计为刮板流量计，原显示模式为就地显示。本次改造加装脉冲发讯器，具有脉冲和通讯两种输出模式。应用时选择通讯模式，采集的脉冲信号经发讯器计算后，结果通过RS485方式传输至就近岗位PLC控制系统。

（2）气流量计。现场气流量计为旋进漩涡流量计，原显示模式为模拟量远传瞬时流量，因仪表故障无法实现。本次改造更换为具备通讯功能的流量计，通过RS485通讯，采集标况瞬时、标况累计、温度、压力数据，更为准确的掌握生产状况。

（3）水流量计。现场水流量计为电磁流量计，原显示模式为模拟量远传瞬时流量，因故障无法实现。本次改造更换为具备通讯功能的流量计，通过RS485通讯，采集瞬时、累计流量。

（4）电能表。现场历次改造中，安装的电能表存在故障率高、计量不准确等问题。本次改造中，预计更换原有电能表，并为其余重点机泵及变压器新增多功能电能表及配套电流互感器，用来计量电流、电压、电能等数据，可以准确计量耗电量，同时判断设备运行状态。

4 存在问题

站场第三方设备控制系统均由厂家开发维护调试对于厂家过于依赖，存在维修效率不高、无法根据生产需要增加功能等问题，收到技术制约。本次改造中，仍有部分第三方设备无法实现远程通讯。具体问题如下。

（1）缺少硬件接口。改造中发现，第三方设备厂家选用的PLC及温控器等硬件，除正常运行外，不具备多余数据传输接口，无法进行在线调试及数据远传。为实现集中监控，只能整套更换控制系统，资金投入较大且改造周期长。建议：第三方设备及控制系统选商招标时，要求厂家必须使用具有多余硬件接口的设备。

（2）硬件兼容性差。改造中发现，第三方设备厂家选用的PLC及温控器等硬件，分属于不同厂家品牌，硬件兼容性较差。改造时需应用多种方式与站控系统通讯，增加改造难度，提高故障风险。建议：第三方设备及控制系统选商招标时，要求厂家尽量选用同一系列设备，数据可以统一外传。

（3）程序无法上载。改造中发现，第三方设备厂家编制的触摸屏及PLC程序中，设置有密码，程序无法上载及更改，无法进行远程通讯。需厂家技术人员现场操作，技术依赖性强，且增加改造成本。建议：第三方设备及控制系统选商招标时，要求厂家提供密码及备份程序，或提供远程监测控制燃烧器的数据通讯地址。

5 结语

在站场集中监控完善过程中，与第三方设备控制系统采用通讯的方式，能够在尽量减少改造施工的前提下，满足数据上传、设备远程控制等生产要求，同时提高计量精度和控制品质，是油田数字化建设大势所趋。但是，在整装引进第三方设备的时应注意选用，具有充足的数据传输接口、硬件兼容性强等特点。