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SCADA系统的功能 ? 对包括处理厂在内的整个气田各站场装置设备完整的数据采集;这是SCADA系统基本的功能,也是重要的功能。通过TELECONTROL提供的率的通讯协议软件,与现场各种设备通过网络进行数据访问; ? 对包括处理厂在内的整个气田各站场的工艺流程进行动态显示,同时显示各种工艺参数、设备状态、报警信息等; ? 站内装置设备的可靠操作。站内系统还是采用传统的过程控制的模式,实现对站内装置设备可靠操作。 ? 站外装置设备的远程操作。各装置设备都位于通讯网络的各个节点上,因此远程操作是SCADA系统的重要功能。采用经过优化驱动程序,控制命令可即时下发,命令下发的实时性得到程度的保证;另外,在通讯中断时下发的命令,不会在通讯恢复的时候生效,可保证操作的安全。 ? 报警和报警处理。采用状态闪烁显示、音响、颜色变换多种形式进行故障报警,同时显示发生故障的名称、等级、位置、时间和报警事件的处理或应答情况; ? 集中的数据平台。无论是站内数据还是站外数据,均集中到同一个历史数据库中,但是实时数据服务各种工作,互不影响。单机或单系统的服务失效不会影响到整个SCADA系统的运行。 SCADA系统的作用 SCADA系统目前越来越广泛,它对生产管理所起了重要的作用: ? 为气田安全生产、集中管理、统一调度指挥提供了完整的数据支持和设备条件。 ? 为优化生产工艺、提高生产效率提供了数据及技术支持。 ? 冗余结构的安全防护措施、多种形式的故障报警、远程控制功能为气田安全生产提供了有力保障。 ? 完整的数据采集与历史数据存储,为生产过程分析、事故追忆、落实岗位责任、提高生产管理水平提供了数据依据。 ? 完备的远程监控功能可以节省人力资源,降低生产成本,提高气田的生产经营效益。
近些年,随着自动化控制技术、网络通讯技术的快速提升,油田伴生气增压回收系统的功能也越来越强大,由早是单机控制系统,发展到现在的带有无线网络的集中智能控制系统,这就需要控制器具有较强的通讯扩展能力。目前采用的控制器主要有两大类,一类是基于单板机的专用控制器,还有一类是基于PLC的控制器。基于单板机的专用控制器可以较好的实现控制功能,但在可靠性以及维护性方面都存在较大的问题,其中一些控制器的网络接口也没有统一的标准,不易进行网络扩展;另一类采用PLC作为系统的控制器,PLC的可靠性大大强于单板机控制器,此外PLC的通讯扩展能力也比较强,可以比较方便的实现复杂的网络。本文所述的油田伴生气增压回收系统就是采用PLC作为控制器的,本系统采用的是和利时公司LK系列PLC,这款PLC不仅具有很高的可靠性,还有丰富的通讯接口,非常易于组网,利用CPU自带的RS485接口以及宏电的GPRS DTU模块,系统实现了基于GPRS的远程监控功能。此外系统还支持SD卡程序下装功能,用户只需通过带有程序的SD存储卡就可完成程序的下装,此功能特别适用于对此类所在地点偏僻、不便于使用电脑对控制系统进行升级与维护的应用场合。下面就详细介绍一下采用和利时公司的LK系列PLC搭建的油田伴生气增压回收系统。 2 油田伴生气增压回收系统工艺 该系统主要由以下三个子系统组成,分别是增压系统、喷液冷却系统以及独立润滑油系统。下面分别对这几个子系统进行简要说明。ì 增压系统增压系统用于伴生气增压,可根据入口气体压力情况自动进行启动停止,其核心装置为双螺杆压缩机,压缩机采用变频工作方式。控制器根据设定的出口气体压力与实际出口压力作比较,采用PID算法计算出变频器的运行频率,实现对双螺杆压缩机的动态能量调节。ì 喷液冷却系统压缩机汽缸采用喷淋冷却的方式,冷却液采用油田中的原油,原油与套管气混合后进入冷却器,经冷却后的油气作为喷淋液进入压缩机。
PLC硬件配置本系统采用和利时公司的LK系列PLC,LK系列PLC的CPU上集成了丰富的通讯接口,包括冗余的Profibus-DP接口、太网接口,一个RS232接口以及一个RS232\485接口,不用另外扩展通讯模块即可组成复杂的通讯网络,既能满足客户的通讯需求,又为用户节约了投入成本。单个子站控制系统硬件清单如下: 表 3-1单个子站控制系统硬件清单 硬件清单型号说明总数量单位生产商LK910电源2个和利时LK202CPU1个和利时LK101主背板1个和利时LK231通讯模块1个和利时LK61016通道数字量输入模块,12/24V DC,漏型1个和利时LK71016通道数字量输出模块,晶体管输出1个和利时LK4118通道电流型模拟量输入模块1个和利时LK5114通道电流型模拟量输出模块,通道间隔离1个和利时LKC131占空模块4个和利时HT6600C5.6英寸,CSTN1个和利时H7710GPRS DTU RS4851块宏电 ì 上位机操作系统上位机操作系统采用和利时公司的HollyView进行开发,实现对各PLC控制站的监视与控制。为了通过GPRS与各子站进行通讯,操作员站申请了域名,通过HollyView虚拟串口功能与各DTU建立连接。数据库采用SQL2000,通过连接SQL2000数据库进行运行状态信息的保存、读取以及报警数据的记录等工作。为了保证系统的可靠性,本系统采用两台PC机互为备份,并实现数据库同步,确保监控系统的不间断运行。ì 触摸屏操作系统触摸屏可以在现场对设备进行监视与控制,以及在设备调试时使用。触摸屏系统中包括了参数设置、系统控制、系统状态监视、报警信息记录等功能。系统运行画面如图3-2所示:
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