油田场站DCS自控系统的运行管理与优化

郑海涛，俞家善，陶媛，张富新，张岩峰

（1.中国石油吐哈油田公司三塘湖采油厂；2.中国石油吐哈油田公司工程技术研究院；3.中国石油吐哈油田公司鲁克沁采油厂，新疆 哈密 839000）

油田场站引进DCS自控系统，能够对场站运行管理等一系列参数情况进行实时地检测，若是出现问题，相关信息会转回控制中心，由控制中心对信息进行处理，处理过程可以是人工控制或者自动化进行，能够实现生产管理无人值守的目标，尽可能降低油田场站控制中心的人员使用率，能够提高人力资源利用率。自控系统的使用能够确保油田场站的稳定运行，提升相关工作效率，利于生产管理。

1 DCS自控系统介绍

DCS是分布式控制系统的缩写，国内又称其为集散控制系统。DCS目前广泛应用于工业控制领域，主要是电力、石化等领域的使用。早期DCS自控系统通过专用硬件和不公开内部数据总线等措施以此达到垄断市场的目的，导致系统设备缺乏操作和交换性，并不能实现设备和外界的信息传递，信息传递通过电压或者电流的模拟信号，现场传感设备和执行设备连接DCS控制站进行对接，就会导致控制线和仪表间的线路呈现复杂多样的形式。基于此对DCS自控系统进行优化，将信息以及集成等方面的欠缺部分优化，提升系统的相关性能。

DCS自控系统总体分析是经过4个阶段的演变。随着演变的进行，系统层面也有了公开，对于标准参数的设计越发看重。第四代系统通过现场总线网络的集合以及相应的技术措施，实现了局域网、以太网以及总线的集成，以此对于不同系统层面的现场、过程等进行监控。相较于早期DCS系统，新型DCS自控系统通过公开数据总线，实现仪表的接入，还能和现场仪表和相应设备实现对接。DCS自控系统也具有一定的开放性和集成性。用户能够通过DCS自控系统对系统配置等进行科学操作，性价比较高，为油田信息网络现场信息的传递提供有效的途径，推进了油田场站信息化的发展。首先，现场总线属于现场检测的核心网络，能够将仪表和现场设备等集成至系统里，底层网络结构也会随之发生变化。现场信号线的连接方式也会相应的变化，实现数字信息传递多样化，减少了现场和控制站连线的复杂性。对于回路控制功能也能较为分散并不局限。早期DCS系统利用的是工业以太网，DCS接入以太网对信息进行采集和控制，提高其公开性。DCS的服务器功能能够有效将监控和信息集成，对油田场站实现资源共享，接入网络后的DCS系统能够实现油田场站整个现场信息的共享。DCS自控系统是通过信息管理实现的综合信息服务系统，从现场到设备，从设备到车间等为企业管理提供有效的解决措施，根据相关数据做出相应的决策。

2 油田场站DCS自控系统

（1）上位机。两台上位机利用网卡进行连接，确保系统稳定和可靠，还可以连接打印设备进行报表等打印或者拷贝。主要应用于上位机组态、数据处理等相关程序，系统界面是较为简单的下拉式，对于流程图、实施曲线或者数据等进行调用，此外还可以通过相关报警记录对其进行相应的查找工作，上位机和下位机是通过通讯系统实现信息间交流。

（2）下位机。从功能上分析主要有高级控制模块ACM，属于核心控制，通过模块间的连接，对上位机和相关模块运动进行相应，还含有输入输出设备，下位机是利用智能化相关模块，有一定高性能，系统有自动识别、自主诊断等相关功能，控制程序通过相关控制器进行实现，属于整个系统的核心组件，分别有3个模块，模块间利用数据总线进行通讯，输入输出模块和ACM控制器模块都在模块架上，通过输入输出模块实现信息的现场采集，对于调节阀等进行控制信号的传递，输入输出根据相关的控制信号进行现场信息的采集工作，每个模块就如独立计算机系统，含有微处理器，以此实现输入输出的扫描，并且有故障诊断、刻度标定等相关功能。和上位机通过相应的网络进行冗余的信息传递，下方和编程逻辑控制器等实现通讯。增强的模拟模块属于智能输入输出模块，含有多个组态通道，其中各个通道进行模拟输入、加法求和输入等，并且也有短路保护、故障自主诊断等功能。标准模拟量模块是智能的组态模块，可组态通道的个数是增强模拟模块的两倍，各个通道间含有离散输入输出、模拟输出等，也有故障自主诊断、短路保护等功能。标准离散量模块，也是智能组态模块的一种，可组态通道数和标准模拟量相同，具有短路保护、冗余等功能。温度模块是利用RTM和电阻等将输入的信息至ACM，组态通道数和增强的模拟模块相同，也具有短路保护、冗余等功能。MBI接口是令个人计算机和APACS控制器进行相应的通讯，MBI接口位于个人计算机16位ISA插槽，使各项操作台、故障处理等功能得以实现。

（3）现场仪表。通过利用智能压力和相关流量变送器、液位开关、热电偶等，现场输入输出点包含有压力、燃气浓度、物理状态等诸多点位。

3 系统软件功能

上位机常应用INTOUCH软件，基于操作系统，生成人机界面，下位机与APACS进行数据交换，现场仪表和相关设备进行监控，若是出现异常现象，相关工作人员能够对其进行及时的解决。INTOUCH主要有应用程序管理器，开发环境，包含有人机对话、新的窗口出现、建立标签等，能够记录报警信息。此外还能对相关历史数据进行记录和报告。ACM组态软件主要用于基础的软件包，配置较为灵活，能够对油田场站生产的连续量和离散量进行控制，语言多样化，可以进行相应的设置。

3.1 现场监控

原料气增压系统有入口分离器、压缩机出口冷却器等，压缩机的入口温度、流量、压力等是主要监控环节，压缩机出口压力控制等。分子筛脱水系统含有入口分离器、干燥器、加热器等，主要对再生气温度、流量等进行控制。脱丁烷塔系统包含脱丁烷塔、加热器、重沸器等，对压力、温度、脱丁烷塔回流等加以控制。液化石油气罐包含有外输泵，并且有相应仪表进行检测。导热油炉系统有脱乙烷重沸器、再生气加热器等，对导热油压力进行控制，测量加热炉的温度等。制冷系统主要是膨胀机、低温分离器等，控制膨胀机进口压力控制、冷箱压力控制等。

3.2 系统应用功能实现

ACM输入输出模块对现场仪表的流量、液位等信号进行传递，利用模数实现信息转换成数字信号再通过ACM进行相应的处理。ACM控制器下达的命令主要是输入输出模块的通道实现现场各个环节运作的控制，含有阶梯控制、自动消防控制等。有液化气、天然气等流量计算，有气态和液态2种，对于气体进行温度等计算。系统报警功能是通过变色实现报警操作，有声光报警操作，并且还可以对历史报警进行相应的记录。工艺环节管理有流程图的生产工艺，通过柱状图的相关信息对回路加以控制，并且生成报警数据，可以手动或者自动调节回路。细节图是以检测的曲线以及相应柱状图直观反映各项变化趋势，包含有报警、模拟量等。屏幕按钮是对泵停的控制、联锁的确认等。历史曲线对于数据生成的周期等进行相应的记录，通过曲线的形式将周期工艺参数的各项情况进行直观的影射。

4 DCS系统优化建议

利于操作人员的简便，相关运用语言可以是中文Windows nt4.0，基于此在实际操作应用中能够运行。因为系统中上位机内存和相关硬盘配置容量并不高，应该优化相关内存和硬盘配置，不仅能够提升处理速率，对于历史信息也能够较好地保存，以便于相关工作者对相应数据进行分析，探究其实际规律。油田场站可能存在电力不充足现象，可以适当增加电池组，尽可能延长相应的时间，必要时可以选择增加备用。DCS自控系统从结构分析，若是要将其作用发挥到最大化，应该要对系统中的直接控制和过程控制引起注意，着重生产管理和经营层级，对系统进行不断优化和完善。

5 结语

DCS自控系统生产运行参数等监控较为全面，自动化模式较高，并且具有一定的实时性，各项参数的误差较小，数据有较高的准确性。在油田场站进行实际运用时，生产运行较为灵活，可以将相关报表输出，对于交互界面也有一定可视程度，确切来说一定程度上能够满足生产所需的相关要求。