浅析自动化仪表在延长油田原油集输中的应用

师秀林

(延长油田股份有限公司 管输公司，陕西 延安 716000)

延长油田股份有限公司是拥有百年采油历史的企业，但无论从油汽集输，还是采油计量方面，自动化仪表等方面的使用率不高。自动化仪表主要包括自动控制、自动检测、自动保护等方面的内容，目前在我公司炼化系统已得到了很好的应用，有些自动化控制方面已居世界先进水平，但在我们油田公司的其它各单位，自动化仪表的应用只处于零星应用，比较单一，并没有得到充分利用，更没有形成系统应用。

目前，延长油田股份有限公司原油集输站所选用的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统(即数据采集与监视控制系统)是以计算机软件技术，PLC模块应用，网络通信技术和信息控制技术为基础，对全站的液位、流量、压力和油水界位，含水分析进行实时监控，并对川口、甘谷驿、永坪、七里村等管输首末站单位的这些参数通过网络技术进行监控。目的是及时了解生产动态，掌握管道运输情况和运输安全，对生产安全平稳运行具有十分重要的意义。但是，现有的SCADA系统还有很多深层次的问题尚未得到有效解决，其具体表现为硬、软件的平台功能使用不多，PID调解功能没有得到真正发挥，连锁报警、停输油泵功能没有利用，给生产造成了不安全隐患。有些地方任务分布不均，资源配置不一等。SCADA系统功能不开放也使厂家在增加功能需要改进系统数据方面进退维谷，维护人员自己需要修改一些功能时(画面更新，量程，零件修正)，要修改原有系统程序，给工作带来诸多不便。完善这些系统功能，有利于形成一个良好的、成熟的控制体系，也便于油田公司各采油厂选油站进行推广使用。

1 原油集输站自动化仪表的组成结构

集输站测量参数有液位(界位)、温度、压力、流量、含水分析等，用4－20mA模拟信号传输到机框的PLC(模块)用SCADA系统作为人机接口，在此作为常规测量仪表的传感器和变送器部分不予论述，就SCADA系统和网络传输分配方面要解决的问题予以论述。

图1 自动化仪表组成方块图

1.1 SCADA系统概述

集输站SCADA系统的组成。原油集输站除姚店联合站外，分别在川口采油厂、甘谷驿采油厂、七里村采油厂、永坪分站等，五个泵站各设置一套SCADA系统，通过光纤连成局域网，在姚店区主控室工程师站分别设置各泵站的总流程图和控制组画面，可以显示五个泵站的运行状况和主要过程参数。泵站操作采用美国 DELL公司的DIMENTION4500S工作站，操作系统采用windowXP server系统，软件选用美国zheellution公司的IFIXVer2.6运行版，在此基础上通过组态编程，形成了操作员的可视窗口界面，可实现现场过程数据的采集和存储，动态变量的显示和控制，整个工艺生产流程的监控及变量趋势显示，系统和过程报警的显示和日报表的打印功能。

图2 原油集输站SCADA系统网络构成示意图

1.2 测量元件(变送器)和PLC(模块)概况

流量测量采用美国罗斯蒙特公司生产的质量流量计，集质量流量、体积流量、温度、密度为一体，是目前世界最先进的用于贸易结算的流量计。可实现数字与模拟4－20mA信号传输。

压力测量选用CERABARM智能压力变送器，是德国 E+H公司最新压力测量产品，可实现HART数字通讯与模拟4－20mA信号传输。

液位测量采用国产的数码钢带变速器，油水界位选用射频导纳变速器，可实现HART数字通讯与模拟4－20mA信号传输。

2 原油集输站自动化仪表的功能结构

2.1 SCADA系统功能使用

SCADA系统是基于ifix软件运行的，目前使用的功能主要是画面的组成，包括流程画面、控制组画面、报警画面和工艺过程参数趋势等。从ifix的使用情况看，这些功能并没有完全利用，数据显示控制画面共8幅，其中工艺流程图5幅，开机画面1幅，数据历史趋势若干，报警一览画面1幅，仪表控制组画面1幅，原由PID画面1幅。流程画面显示整个工艺生产过程的工艺流程全貌和具体的工艺流程状态。趋势图显示过程变量数据的变化趋势，又实现实时和历史趋势的监控。报警画面可对工艺过程参数变化进行高低限报警。PID实现过程温度控制的比例。积分、微分运算自动调节，并实现手—自动无扰动切换。

2.2 变送器及PLC的使用

变送器选用单一的4—20mA模拟信号传输，通过信号线送至PLC模块，其中进行了两次的数字模拟—数字转换，通过PLC的运算处理，通过总线进入SCADA系统，同时将数据储存在服务器中。

2.3 功能结构的不足

2.3.1 从变送器到PLC的数字信号—模拟信号—数字信号的每次转换，减少了变送器的多功能形成单一的单参数测量，增加了系统误差。

2.3.2 ifix的强大功能利用不足，导致了PID功能的不稳定和操作的不灵活性，使人机界面死板，参数整定和参数修改难度加大，维护人员要直接进入ifix软件中修改，增加了程序出错的概率。

3 实现ifix功能强大，人机界面友好，数字化传输的可能性

3.1 对传输方式进行改进PLC模块改变，实现数字化传输，是流量计的4个综合数字(压力、温度、流量、密度)进入SCADA系统，克服了系统误差，加强了流量仪表的功能，将PLC模拟量模块改为数字式模块，原有的信号线不变就可以实现直接传输。

3.2 修改、编写ifix程序。实现了人机界面友好，改变PID调节、量程、零位标定的操作模式。

利用iFIX3.5的组态软件，编写简化了终端服务的配置、管理，以及在不牺牲iFIX安全的基础上，提高终端服务的性能。增强了终端服务器客户端功能。增加了量程和零位的设定程序。同时，使工艺参数的报警值可随时调整。

通过为每个工程项目定义相应的目录路径，增强了对应用文件的管理，如画面、数据库和标签组的管理。在用户试图启动iFIX时，可以创建用户信息来确定指定的iFIX项目配置，通过创建用户配置文件来标识特定的iFIX工程项目，当用户启动iFIX时，可装载该用户配置文件。

在iFIX3.5中，一旦设置了工程项目路径、用户配置文件及其它配置任务，可以监视这些文件的修改，并大大方便了应用程序的维护(备份)和移植。

通过新的iFIX启动对话框(又称启动应用程序)，用户可启动特定工程项目配置的iFIX。启动配置文件管理器定义的工程项目，包括节点名和SCU文件，自动显示在iFIX启动对话框中。

根据启动配置文件管理器所定义的用户配置信息，iFIX启动对话框可限制用户修改SCU文件和节点名，也可以屏蔽对演示系统的访问，甚至在该对话框中不显示演示系统选项。例如，对于iFIX应用程序开发者来说，可能需要完全访问该对话框;但对于iFIX操作员，可能不想让他访问演示系统，或者在打开该对话框时隐含演示系统选项。在iFIX启动对话框中，还有一个可直接启动SCU的图标，但也可以屏蔽该图标。

在iFIX3.5中，可通过创建FilterAlm.ini文件可过滤发送至每个iFIX或FIX32客户端的报警。通过过滤发送给每个客户端的报警，可以避免不必要的网络堵塞，降低iFIX和FIX32客户端节点的网络负载。如果降低了网络负载，那么报警将会更快地到达目的节点。

3.3 通过以上改进，大大增加了SCADA系统的功能，使管道运输、罐区参数测量更加准确，实用性进一步得到增强。

4 自动化仪表在延长油田股份公司各采油区推广的可能性

4.1 只有加强人员培养，成立相应的仪表专业机构，才能使自动化仪表进一步发展，进一步走向科学发展的道路。炼油厂有许多仪表的专业人才，为仪表的发展奠定了基础，而我们油田公司有些采油厂由于没有专业人员，安装的自动化仪表经过一段时间后就不在使用，使得一些仪器仪表趋于报废。所以自动化人才的培养在我们自动化仪表的推广应用上尤为重要和迫切。

4.2 进一步加强自动化仪表的改进，进行合理选型，选用先进的新型仪表，使原油的储运、采油更加自动化，更加准确，以实现采油、储运系统的数字化管理，这将是我们油田公司发展的方向。

［1］万加福.网络监控系统原理与应用［M］.北京:机械工业出版社，2003.

［2］郭宗仁.可编程序控制器应运系统设计及通信网络技术［M］.北京:人民邮电出版社，2002.