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HMIBuilder人機界面分布式系統在油田的行業應用

一、油田現場監控系統

  在油井監控系統中,油井現場的控制器不僅檢測光杆載荷、位移、電機的電壓、電流、井口回壓、井口溫度等參數,而且具有抽油機啓停的遠程遙控功能。HMIBuilder不僅可以通過CDMA/GPRS 網或者數傳電台,也可以通過以太網寬帶方式,采集現場數據,並處理並存儲到采油廠數據庫系統。

  • 現場總線

      現場總線通信協議公開,各不同廠家的設備之間可進行互連並實現信息交換,是現代工業控制技術的發展方向。針對現場總線的行業應用,縱橫科技的HMITECH硬件平台,不僅提供符合工業現場要求的現場總線硬件接口,而且,硬件平台綁定的軟件系統,提供總線驅動和快速總線通訊開發模式。HMIBuilder支持CAN總線、Profibus總線等等。

  • 以太網

      油田現場高端智能設備往往具備以太網通訊能力。HMIBuilder系統全面支持各種標准以太網協議,對于非標准設備通訊協議,提供快速定制開發服務。

  • 無線通訊

      無線通訊包括一般爲電台、無線寬帶或者GPRS系統。全雙工數傳電台是串行通訊的延伸,而無線寬帶和GPRS通訊是以太網的延伸,HMIBuilder系統都全面支持。


圖3 華北油田內蒙現場

  總之,在油田監控現場,系統應該根據現場環境的要求,選用適當的通訊模式。比如華北油田內蒙現場(如圖3所示),處于戈壁灘,環境惡劣,無人值守,現場監控數據往往通過無線遠程通訊,連接控制室。考慮到實時效果,縱橫科技采用了無線寬帶實現主控室HMIBuilder系統和現場的通訊。

二、油田管控綜合系統

  油田自動化有其獨特之處。首先,采油和采氣工區各個采油/氣點分布比較分散,有的作業點之間相距幾百米,有的則相距到公裏。采油/氣生産輸送現場均是安全防範的重點對象,嚴禁火災或爆炸等事故等造成重大的人員傷亡和國家財産的重大損失,要求建立包括油井遠程監控、輸油管線泄露監測、集輸站庫自動化監控、油氣計量站監控等多系統的監控平台,逐步加強了對采油到輸油過程的集中管理,保證原油和天然氣的采集、輸送和儲存的安全。同時,各上級領導機構也希望對下屬企業的設備運行狀況、實時數據信息和現場故障記錄等進行及時、全面的了解和掌握。通過現場設備的自動化控制和數據采集,借助油田各種網絡資源的自動數據上傳,構築廠級實時數據庫和曆史數據庫,自動形成管理報文和實時數據表格,爲各級管理部門應用提供開放的管理平台,實現生産和管理及時溝通,實現整個生産過程的自動化,並對通過對實時數據進行統計、分析、優化,不僅確保生産輸送正常運轉,同時實現節能降耗,推動生産管理地不斷創新和發展。


圖4 HMITECH油庫罐區管理和加油控制綜合管理系統

  縱橫科技提供的油庫罐區管理和加油控制綜合系統(如圖4所示)體現了HMIBuilder系統的管控一體化的理念。

  在系統設備層中,主要監測和控制的設備爲:儲油罐、油泵、油閥和油料計量設備。其中對儲油罐的監測,采用美國AMETEK-DREXELBROOK液位計進行集中數據采集,然後將采集的儲油罐工況數據送PLC和罐區實時監控後台機。後台機可以同時掃描監測50座油罐,目前監測罐區的9個儲油罐。對于加油機由縱橫科技加油實時監控後台機直接連接,進行數據交換和操作,收發操作數據由加後台機通過已有的光纜發送到罐區監測服務器進行數據存儲和處理。對于1#泵房油泵設備以及對于油路管道上的油閥的監測和控制,通過專門配置的變送器或執行機構,以直接I/O的方式連接控制層。

  在控制層中,主要以Siemens S7-300 PLC可編程邏輯控制器爲中心,負責對1#泵房設備和管道設備的實時監測控制。同時,磁致伸縮液位儀通過MODBUS通訊接口將油罐的液位、溫度等信號,傳遞給現場管理工作站。HMIBuilder現場工作站負責向信息層轉發油高、水高、平均溫度、標准體積、質量等數據。控制層對下與每一台監控設備相連,對上通過Profibus-DP網絡與監控服務器相連,形成東罐區的實時控制網。

  在管理層,監控中心平台采用以工作站爲中心的分布式監控系統 (Distributed Monitor System), 履行實時監控和實時數據交換的職能,通過分布式組態系統HMIBuilder,實現存盤服務器、告警服務器、校時服務器等負荷分擔的分布式管理。每個工作站都可以看到全局的數據信息。加油機管理系統和罐區監控信息,包括加油記錄、交班信息等,都通過ODBC保存在商用數據庫中。

  信息層是油庫的油料流程管理的樞紐,形成油庫自動化信息管理系統的主體油料信息管理系統,以罐區實時監控和加油機實時監控爲核心的現場管理系統處于該主體的下層。