现场总线下油田联合站监控系统设计探究分析

计算机技术的飞速发展与普及, 使越来越多的事业都融入了它的使用。油田联合站的监控系统关系着整个油田的安全生产、工艺流程以及经济效益, 可见监控系统对于油田非常重要。目前, 比较广泛运用的是一种监控系统是由现场总线技术组成的分布式控制系统, 简称为PCS。它具有系统的连接操作简单, 不需要大量的信号电缆支持远距离的通讯等优势。

1 监控系统的整体设计

联合站的监控岗位主要包括沉降监控岗位、监控控制岗位、电脱监控岗位以及油岗监控岗位。这些岗位经常分布在数百米甚至更远的范围内, 如何使得监控变得更加全面、完善, 有效而实用的方式是建立一个网络监控系统。这种监控系统的设计主要是在原有监控系统的基础上进行改造与创新, 将计算机与网络技术融入其中, 实现监控技术的科学化管理。

远程监控系统的具体设计包括了一个主站和多个子站。以我们熟知的大庆油田为例, 它的采油六厂包括了七个大型的油田联合站, 基于联合站监控点分布散乱, 便采用了分布式监控模块去构建子站的硬件系统。六厂的所有联合站分布在距离厂部1 5 k m的范围内, 由于当前条件的限制, 使用的还是无限网络, 无法连接油田局域网。目前无线方式主要有无线路由器和FM频段数传机以及移动通信公司的GPRS等, 其中GPRS使用是按照流量计算, 因为六厂要求的实时监控所需流量非常大, 为了节约成本开支, 一般不提倡使用中国移动通信公司的GPRS服务。

2 联合站监控子系统的设计

本文中关于联合站监控子系统的设计是针对MODBUS协议的监控子系统而言。MODBUS协议只是工业控制器中网协的一种, 它是由美国MODICON公司开发的通信协议, 最初出现的时候主要用于PLC可编程的控制器上。而现在, 这种协议方式已经成为了电子控制器的一种较为公开的通用语言。这种协议属于典型主从式协议, 通过这样的协议, 不管是控制器相互之间, 还是同其他设备之间, 都能进行有效地通信。

首先, 这里的设计主要使用的是MODB US RUT的SSX系列分布式智能监控模块。SSX系列模块价格低廉, 品种多, 功能强大, 外型较小, 并且每个SSX系列监控模块都自带了MCU, 配置的是用于隔离的RS-485通讯接口, 这种配置在分布式监控系统中非常适用。

其次, 联合站监控子系统的设计原理简单而不简约。整个系统采用的是积木结构, 比较灵活、松散, 可以随意进行组装, 也能更好得支持系统的扩容、维护和升级。此类油田联合站网络监控系统建立的基础是原有的监控系统, 因此进行改建的过程中一定要充分地利用好原有的资源。

再次, 这种监控系统属于改建、扩充工程, 既不能让原系统停止工作, 也不能进行大规模的施工, 在它的安装过程中, 要充分体现出分布式智能监控模块的优点。这种系统的模块体积小, 以往的控制柜有足够的空间容纳;它只需要系统连接, 使用一条合适的两芯屏蔽电缆将各个模块的RS-485接口连接起来, 就能将所有的通讯链路连接。

此外, 原有的联合站的控制设备依然可以继续使用, 因此不需要这种监控系统提供额外的控制装置, 节省了大量的开支。它在子站的监控系统里面并不涉及工控PC机, 而是使用一只基于MODBUS协议的SSX系列智能通讯模块, 以此来完成子站与主站之间的数据交换。同时, 它的RS-485通讯端口有两个, 一个用于数据的传输, 另外一个主要用于与本系统的其他系统模块进行通讯, 也可以用于协议的转换。

3 油田联合站监控主系统 (主站) 的设计

由于本文主要针对的是现场总线下油田联合站监控系统中的远程网络监控来探讨与分析的, 因此大部分的设计构想都与远程网络有关。前面讨论了监控系统的整体设计与子系统的设计, 接下来笔者将对联合站的监控主系统 (主站) 进行探讨与分析。

主系统 (主站) 的结构设计从硬件设施上来看, 主系统 (主站) 的组成包括了数据通讯缓冲模块、数传机、数传机电源以及主系统 (主站) 计算机。此处的数据通讯缓冲器模块与子系统里面的通讯模块属于同一型号, 工作之前要把它设定为主动模式, 并设定好每个子站上传的数据量、下发的数据量以及系统子站的数量等参数。主机采用的是标准工业控制计算机, 工作的时候, 通过组态软件中的MODBUS RTU协议将程序驱动, 便可以从数据通讯缓冲器模块中读取子系统上传的数据, 同时也可以进行数据的下传。

主系统 (主站) 的软件平台采用的是目前被公认的高水平的国产软件, 它是基于控制工程的流程显示的组态王6.5网络版工控组态软件。这款软件管理功能强大, 人机界面也较好, 能够做到数据的有效共享和管理, 不仅可以大大提高管理的效率, 提高效益, 而且支持各种网络数据库, 能以网页的方式进行操作和浏览。实际操作的时候, 只需要在主机上运行安装好的组态王6.5版工控组态软件, 就能实现在子站的任意一台计算机上登录系统, 并能根据一定的权限进行必要的操作, 实现真正的远程监控管理。

此外, 主系统 (主站) 的系统组态采取了分层权限设置, 根据具体的管理层分为了两层管理权限:厂级管理员权限、分厂级管理员和联合站管理员权限。厂级管理员可以进入整个系统的所有页面进行操作, 分级管理员和联合站管理员进入的范围只限于分厂。不管进入哪种范围, 都要持有相应的用户名以及密码权限, 否则就不能进入系统进行相应的操作。

4 结语

网络信息的发展, 带动了油田联合站监控系统技术的提升与改变, 尤其是对于现场总线下的远程监控系统的开拓, 不仅节约了成本开支, 也减少了工程量, 将以往分散的监控点进行了集中监控, 在一定程度上更加科学化。科学技术发达的今天, 我们应该利用科学技术进行不断地探索与开拓, 最终实现监控系统的完美设计与完善管理。

摘要：21世纪是科学技术飞速发展的时期, 不论是工业还是农业上的技术都有了跨越式的提高。当前, 开采油田除了实现较高的经济效益, 还应该注意生产安全与工艺流程。因此, 对于开采油田的监控管理就显得尤其重要。通过不断地探索与发展, 油田联合站的监控系统一天天完善, 也找到了越来越多的方法提高监控的效能。当前现场总线下油田联合站的监控系统主要运用的是远程电子计算机进行控制, 本文主要针对这种远程监控系统的设计进行探究分析, 详细阐述了监控系统的整体设计、联合站监控子系统的设计以及油田联合站监控主系统 (主站) 的设计。

关键词：现场总线,油田联合站,远程监控系统

参考文献

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