摘 要：隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展成熟，采油四廠開始在采油、采氣、輸油、注水方面逐步進(jìn)行了自動(dòng)化改造，一直延續(xù)著過去幾十年前的生產(chǎn)模式有了革命性的轉(zhuǎn)變。本文將根據(jù)我們的設(shè)計(jì)和應(yīng)用體會(huì)，介紹我廠計(jì)量站遠(yuǎn)程監(jiān)控量油SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)。 關(guān)鍵字：計(jì)量站;程監(jiān)控;SCADA;IFIX 前 言 　　別古莊工區(qū)是我廠的主力區(qū)塊，承擔(dān)著全廠近一半的產(chǎn)量，為了滿足油井精細(xì)分析、快速反應(yīng)的需要，同時(shí)為了減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，緩解新區(qū)投產(chǎn)造成的人員緊張局面，我廠于2001年開始在別古莊工區(qū)分期實(shí)施了自動(dòng)計(jì)量工程。實(shí)現(xiàn)集中控制21座計(jì)量站油井的油、氣、水計(jì)量工作，21座計(jì)量站注水井的水量、壓力的監(jiān)測，以及計(jì)量站匯管壓力、溫度、可燃?xì)怏w濃度等相關(guān)參數(shù)的集中監(jiān)控。 1 別古莊自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)組成 　　1.1 系統(tǒng)硬件 　　整個(gè)硬件系統(tǒng)分三層，見圖1：采集設(shè)備層，包括RTU、電動(dòng)三（兩）通球閥及閥門電動(dòng)裝置、壓力變送器、溫度變送器、旋進(jìn)旋渦智能氣體流量計(jì)、磁浮子液位計(jì)、可燃?xì)怏w報(bào)警器、含水分析儀等自動(dòng)化儀器儀表;遠(yuǎn)程控制層，包括兩臺(tái)遠(yuǎn)程控制監(jiān)控服務(wù)器，即SCADA服務(wù)器;數(shù)據(jù)分析層包括一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器和一臺(tái)客戶機(jī)。它們之間的通信是通過局域網(wǎng)，符合TCP/IP協(xié)議。 [align=center] （圖1）[/align] 　　1.2 系統(tǒng)軟件 　　系統(tǒng)軟件體系分為采集子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)（SCADA）、數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)（DMS），具體結(jié)構(gòu)見圖2。采集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)通過各種數(shù)據(jù)量（數(shù)字、模擬、脈沖）的采集模塊與現(xiàn)場表聯(lián)系，將數(shù)據(jù)采集上來。監(jiān)控子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將采集上來的數(shù)據(jù)顯示在人機(jī)界面上，讓操作人員能隨時(shí)掌握現(xiàn)場情況和并控制采集子系統(tǒng)的運(yùn)作。數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，繪制曲線圖形，以便技術(shù)人員分析產(chǎn)量，迅速發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)不正常的油井。 [align=center] （圖2）[/align] 2 以SCADA為核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量的原理和過程 　　從以上的結(jié)構(gòu)圖可以看出，實(shí)現(xiàn)別古莊自動(dòng)計(jì)量的核心是監(jiān)控子系統(tǒng)，即SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)。系統(tǒng)的組成，見圖3： SCADA主要由人機(jī)交互程序、過程數(shù)據(jù)庫（PDB）、掃描、報(bào)警和控制程序（SAC）、驅(qū)動(dòng)器映像表（DIT）、I/O驅(qū)動(dòng)等組成。 [align=center] （圖3）[/align] 　　數(shù)據(jù)顯示過程：RTU采集的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)寄存器，I/O設(shè)備輪詢讀數(shù)據(jù)后輸出到DIT（Driver Image Table）驅(qū)動(dòng)器映像表，SAC掃描DIT并寫入PDB 的AI或DI等數(shù)據(jù)塊，此時(shí)SAC會(huì)比較數(shù)值報(bào)警設(shè)定值，超過或低于報(bào)警設(shè)定值的進(jìn)行報(bào)警，圖形界面上顯示的每個(gè)點(diǎn)都與PDB的每個(gè)標(biāo)簽名對(duì)應(yīng)，標(biāo)簽名對(duì)應(yīng)的數(shù)值將顯示在用戶界面上，同時(shí)，PDB中設(shè)定的SQL數(shù)據(jù)（SQD）、 SQL觸發(fā)（SQT）將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)服務(wù)器。 　　硬件控制過程： 　　SCADA發(fā)布命令，寫入PDB（過程數(shù)據(jù)庫）AO或DO數(shù)據(jù)塊，SAC掃描PDB并寫入驅(qū)動(dòng)映像表DIT，通過I/O驅(qū)動(dòng)器、無線通信設(shè)備寫入RTU，下位機(jī)指令驅(qū)動(dòng)硬件動(dòng)作。 3 SCADA系統(tǒng)的功能 　　3.1 自動(dòng)監(jiān)測。SCADA操作界面上直觀的顯示各計(jì)量站量油狀態(tài)（哪口井正在量油、正在量第幾罐、量油液位的高度等）、量油結(jié)果、計(jì)量站各閥門的狀態(tài)、壓力、溫度等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的定時(shí)采集、顯示、存儲(chǔ)。 　　3.2 自動(dòng)操作。在進(jìn)行量油操作時(shí)，系統(tǒng)按照各計(jì)量站的量油井排序號(hào)以及設(shè)置的量油時(shí)間或量油次數(shù)，自動(dòng)倒閥量油，如果沒有人干預(yù)，直到該計(jì)量站的油井全部量完，出量油結(jié)果為止。 　　3.3 自動(dòng)控制。在量油過程中，可以控制中止量油，量油時(shí)間或次數(shù)確定以后，也可以修改，系統(tǒng)會(huì)按照最新設(shè)置動(dòng)作。 　　3.4 自動(dòng)報(bào)警。主要是安全報(bào)警和狀態(tài)報(bào)警，安全報(bào)警，如分離器壓力過高、站內(nèi)可燃?xì)怏w濃度過高、回水溫度過低等;狀態(tài)報(bào)警有單罐計(jì)量時(shí)間過長報(bào)警（在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有量完一罐油）等。報(bào)警分兩個(gè)等級(jí)：高高（低低）報(bào)警、高（低）報(bào)警。 　　3.5 數(shù)據(jù)管理。與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的交互、數(shù)據(jù)圖形顯示、數(shù)據(jù)存檔、報(bào)表生成，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫等。 4 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn) 　　4.1系統(tǒng)開放性強(qiáng)，容易維護(hù) 　　常見的組態(tài)界面是通過重新組態(tài)來完成界面的更新。但為了適應(yīng)采油廠不斷有新區(qū)、新井投產(chǎn)，不斷有油井轉(zhuǎn)注、新投注水井的要求，我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首次提出了動(dòng)態(tài)加減井、動(dòng)態(tài)加減站的設(shè)想，用戶只需在維護(hù)界面上輸入新增加的井、站名稱，系統(tǒng)自動(dòng)畫出相應(yīng)的流程，且操作人員立刻可以對(duì)該井站進(jìn)行控制。 　　4.2系統(tǒng)量油界面統(tǒng)一定制，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多功能 　　別古莊工區(qū)21座計(jì)量站中，各站計(jì)量間的油井?dāng)?shù)量不一。最少4口井，最多17口井，但計(jì)量站的流程大多類似，為適應(yīng)別古莊21座計(jì)量站的量油界面統(tǒng)一， 系統(tǒng)維護(hù)工作量小，通過數(shù)據(jù)庫的支持和編制腳本程序，使不同計(jì)量站用同一個(gè)界面進(jìn)行流程、數(shù)據(jù)切換顯示。對(duì)于有特殊設(shè)備的站點(diǎn)，界面設(shè)置時(shí)統(tǒng)一考慮采用設(shè)備顯示或消隱實(shí)現(xiàn)。 　　4.3 根據(jù)不同油井的出油規(guī)律確定不同的計(jì)量方式 　　傳統(tǒng)的油井計(jì)量方式是每天計(jì)量幾罐，然后計(jì)算出全天的產(chǎn)量，而這樣對(duì)間歇出油的井計(jì)量出來的結(jié)果是不準(zhǔn)確的，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)計(jì)量方式時(shí)采用了一種按時(shí)間計(jì)量的方式，并將這種方式也寫到了RTU程序里。定時(shí)計(jì)量可以根據(jù)油井的間出規(guī)律摸索量油時(shí)間，并在SCADA人機(jī)界面上設(shè)置，使該井在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)量油，在摸索某口井的出油規(guī)律時(shí)，也可以將該井的量油時(shí)間設(shè)為24小時(shí)，甚至更長，通過曲線的繪制來觀察分析油井的出油規(guī)律。因此我們?cè)O(shè)計(jì)的計(jì)量有兩種方式，即定次計(jì)量和定時(shí)計(jì)量。 　　4.4 系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警分析功能 　　報(bào)警功能是幾乎每個(gè)SCADA系統(tǒng)均具備的，我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)報(bào)警分析功能。報(bào)警時(shí)實(shí)分析能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的報(bào)警信息進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)總報(bào)警數(shù)、確認(rèn)和未確認(rèn)的高限報(bào)警、低限報(bào)警，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果分類顯示，也可對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行分類、分站過濾、排序等操作。同時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)曾經(jīng)出現(xiàn)了報(bào)警但當(dāng)前已解除報(bào)警狀態(tài)的變量也統(tǒng)計(jì)顯示。這樣對(duì)操作人員監(jiān)測整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行、分析報(bào)警方向等有整體的概念。 　　4.5 PDB數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)具有科學(xué)性、合理性 　　針對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集項(xiàng)較多，要求計(jì)算的數(shù)據(jù)多且復(fù)雜?？茖W(xué)、合理地設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)庫，是保證數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能夠順利進(jìn)行的最重要的步驟之一。iFIX 開發(fā)平臺(tái)為用戶提供了5類共34種數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽塊，我們?cè)谠O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)充分考慮了每種標(biāo)簽塊的優(yōu)點(diǎn)，選用的標(biāo)簽塊最具合理性， 其中數(shù)據(jù)的采集是由標(biāo)準(zhǔn)塊（DI、DO、AI、AO）完成;數(shù)據(jù)的傳輸是由SQL塊（SQT和SQD）完成;通過運(yùn)算的數(shù)據(jù)用計(jì)算塊（CA）; 延時(shí)、超前滯后、開關(guān)控制等由控制塊實(shí)現(xiàn);直方圖、百分比、統(tǒng)計(jì)控制、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是由統(tǒng)計(jì)過程控制塊完成。 5 結(jié)論 　　該自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)2002年10月通過了華北石油采油四廠專家組的全面驗(yàn)收。系統(tǒng)操作方便、運(yùn)行可靠，21座計(jì)量站的量油與監(jiān)控工作全部轉(zhuǎn)移到別古莊中心控制室2名值班人員身上，將減少的人員轉(zhuǎn)崗到新區(qū)，解決了新區(qū)人員緊張的問題。 系統(tǒng)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)人工計(jì)量油氣水的方式, 提高了計(jì)量精度，減少了資料差錯(cuò);該系統(tǒng)與廠區(qū)局域網(wǎng)的掛接，使數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，技術(shù)人員能夠在辦公室看到現(xiàn)場數(shù)據(jù)，滿足了油井精細(xì)管理分析的需要，同時(shí)提高了油田生產(chǎn)管理水平。