EPKS 系统的开发与应用

帕提古丽·热合曼，马合木提·吐尔逊

（吐哈油田油气生产服务中心维修技术服务部，新疆吐鲁番 838202）

0 引言

压缩机、加热炉是油气生产的关键设备，这些设备的运行状态直接关系到油气产品产量及质量，尤其是在当前产量紧张和安全生产倍受关注的情况下，提高设备运行数据监控的安全性、实时性，为操作人员提供准确可靠的数据信息，能够及时了解设备的运行状况，确保压缩机、加热炉的安全平稳高效运行是十分必要的。

1 项目背景及存在问题

轻烃压缩机、加热炉等设备的数据以前通过RTU 串行技术、按照Modbus 通信协议和力控PcAuto 过程自动化控制软件实现远程监控并网上发布，但是随着油田开发及生产的不断变化，计算机网络技术、信息及通信技术的突飞猛进，原监控系统稳定性、可维护性、技术先进性等方面显得不足，多次对监控软件进行完善还是满足不了实际要求。

2 EPKS 系统简介

2.1 系统组成及结构

EPKS 过程知识系统是Honeywell 最新一代的过程自动化系统。它将人员与过程控制、经营和资产管理融合在一起，综合计算机、通信、显示和控制等4C 技术。EPKS 为用户提供远高于集散控制系统的能力，提高系统的安全性、可靠性，EPKS 系统的网络结构如图1 所示。

图1 EPKS 系统的网络结构

EPKS 系统包括3 部分：带I/O 卡件的C300 控制器、FTE容错以太网和人机接口服务器/操作站。C300 控制器I/O 卡件和生产过程相联接，操作站和操作人员相联系，以太网把这两部分联成系统。从现场发送过来的信号经过IOTA 板进入相应的IOP 模块，然后进入C300 控制器。控制器处理后的信号通过防火墙送到交换机，交换机出来后送到EPKS 服务器和2 台操作站。

EPKS 系统的核心——C300 控制器是新一代的基于CEE执行环境的控制器，作为与现场信号接口的模块，具有常规调节控制、逻辑控制、顺序控制等强大的控制功能。它的主要任务：上位机通信、点对点通信、IOLINK1 跟IO 模块通信、IOLINK2 跟IO模块通信、确定性控制执行环境等。

2.2 系统功能

EPKS 系统具备以下功能：全局数据库功能；提供IE 浏览器访问过程画面的功能；全局在线文档功能，在线帮助和技术资料支持；实时数据库功能，服务器故障情况下，客户机可直接从控制器读取实时数据库；绘制、显示流程图功能；历史记录、历史曲线功能；报警功能；通信功能，形成全厂一体化管理系统。

3 改造方案和实施

改造方案是利用RS485 串行端口技术，按照Modbus RTU通信协议，将压缩机、加热炉控制设备的数据首先进入网关，通过网关转换成ModbusTCP 协议传送到EPKS 系统，然后在服务器上做软件组态，实现远程监控。

3.1 硬件配置

在EPKS 系统中，SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制系统）控制器是第三方控制器，具有数据采集及监控功能。SCADA 控制器通过网关与服务器连接，服务器可以监视和管理第三方控制器的过程控制数据。因此，压缩机、加热炉的数据实现远程监控，需要一个网关，它接受现场经过处理的批量数字信号。通过SCADA 控制器实现压缩机、加热炉数据远程监控的总体框架如图2 所示。

图2 压缩机、加热炉数据远程监控总体框架

3.2 软件组态设置

在EPKS 服务器上，进入MODBUS 通信软件，对网络组态进行配置。压缩机、加热炉PLC 控制器的数据，按照Modbus RTU 通信协议首先进入网关，通过网关转换成TCP/IP 协议接入EPKS 系统，实现对压缩机、加热炉数据的远程监控。具体的网络组态配置如图3 所示，网络组态配置步骤如下：

图3 网络组态配置

进入SCADA 组态画面（Quick Builder），建立通道。打开configuration studio→点击control strategy→点击SCADA control 下面的build channels，建立通道，组态配置完后进行下装，在操作站中激活。建立通道的组态配置如图4 所示，具体操作步骤如下：

图4 建立通道的组态配置

进入SCADA 组态画面（Quick Builder），建立控制器。打开configuration studio→点击control strategy→点击SCADA control 下面的controllers，建立控制器，组态配置完后进行下装。建立控制器的组态配置如图5 所示，具体操作步骤如下：

图5 建立控制器的组态配置

进入SCADA 组态画面（Quick Builder），建立SCADA 点。打开configuration studio→点击control strategy→点击SCADA control 下面的points，建立SCADA 点，配置SCADA 点的PV、SP 和OP，进行下装。建立SCADA 点的组态配置如图6 所示。具体操作步骤如下：

图6 建立SCADA 点的组态配置

EPKS 系统提供专业的绘图软件，可以绘制流程图、表格等，在流程图和表格上填加各类检测信号，可以实现动态显示和监控，投入运行的压缩机、加热炉的数据集成监控界面如图7 和图8 所示。

图7 投入运行的压缩机的数据集成监控界面

图8 投入运行的加热炉的数据集成监控界面

4 实施效果

（1）效益评价：①开发后的组态设置及编译程序准确合理，提高机组数据的准确性及可靠性，减少因设备故障引起的经济损失，为轻烃机组的平稳、高效、安全运行提供有力保障；②该方案的实施及投用为操作人员提供很多方便，减少操作人员的设备巡检次数，为企业节省人力及财力，大大提升企业的管理水平和经济效益；③一年的运行状况表明，改造方案合理，硬件扩建和软件开发科学，监控机稳定性可靠，更好地满足大型设备数据实时集成监控要求，在及时处理现场报警、降低事故发生频率等方面取得明显效果。

（2）推广前景：①DCS 系统的硬件扩建及软件开发功能比较强，应用灵活、运行可靠、性能稳定、成本低等优势，值得推广；②现场机组控制器与DCS 之间通信设置与开发促进计算机技术、自动化控制技术和通信技术的完美结合，充分体现以信息化带动工业化的发展趋势，有比较广泛的应用及推广前景。

5 结束语

下步工作计划是进一步加强现场机组控制器及仪器仪表的定期巡检、维护保养，保证压缩机、加热炉等大型设备的平稳、高效运行，为安全生产提供有力保障；温米生化装置和轻烃装置的数据需要进入EPKS 系统，实现集中监控。因此，需要对EPKS 系统进行进一步研究，开发系统硬件及软件功能，积极参与该方案的实施工作，更好地满足安全生产的要求。