HMIBuilder人機(jī)界面分布式系統(tǒng)在油田的行業(yè)應(yīng)用

一、油田現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

　　在油井監(jiān)控系統(tǒng)中，油井現(xiàn)場(chǎng)的控制器不僅檢測(cè)光桿載荷、位移、電機(jī)的電壓、電流、井口回壓、井口溫度等參數(shù)，而且具有抽油機(jī)啟停的遠(yuǎn)程遙控功能。HMIBuilder不僅可以通過CDMA/GPRS 網(wǎng)或者數(shù)傳電臺(tái)，也可以通過以太網(wǎng)寬帶方式，采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并處理并存儲(chǔ)到采油廠數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)總線

　　現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議公開，各不同廠家的設(shè)備之間可進(jìn)行互連并實(shí)現(xiàn)信息交換，是現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展方向。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的行業(yè)應(yīng)用，縱橫科技的HMITECH硬件平臺(tái)，不僅提供符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求的現(xiàn)場(chǎng)總線硬件接口，而且，硬件平臺(tái)綁定的軟件系統(tǒng)，提供總線驅(qū)動(dòng)和快速總線通訊開發(fā)模式。HMIBuilder支持CAN總線、Profibus總線等等。

以太網(wǎng)

　　油田現(xiàn)場(chǎng)高端智能設(shè)備往往具備以太網(wǎng)通訊能力。HMIBuilder系統(tǒng)全面支持各種標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備通訊協(xié)議，提供快速定制開發(fā)服務(wù)。

無(wú)線通訊

　　無(wú)線通訊包括一般為電臺(tái)、無(wú)線寬帶或者GPRS系統(tǒng)。全雙工數(shù)傳電臺(tái)是串行通訊的延伸，而無(wú)線寬帶和GPRS通訊是以太網(wǎng)的延伸，HMIBuilder系統(tǒng)都全面支持。

圖3 華北油田內(nèi)蒙現(xiàn)場(chǎng)

總之，在油田監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求，選用適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵞Ｊ?。比如華北油田內(nèi)蒙現(xiàn)場(chǎng)（如圖3所示），處于戈壁灘，環(huán)境惡劣，無(wú)人值守，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)往往通過無(wú)線遠(yuǎn)程通訊，連接控制室?？紤]到實(shí)時(shí)效果，縱橫科技采用了無(wú)線寬帶實(shí)現(xiàn)主控室HMIBuilder系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)的通訊。

二、油田管控綜合系統(tǒng)

　　油田自動(dòng)化有其獨(dú)特之處。首先，采油和采氣工區(qū)各個(gè)采油/氣點(diǎn)分布比較分散，有的作業(yè)點(diǎn)之間相距幾百米，有的則相距到公里。采油/氣生產(chǎn)輸送現(xiàn)場(chǎng)均是安全防范的重點(diǎn)對(duì)象，嚴(yán)禁火災(zāi)或爆炸等事故等造成重大的人員傷亡和國(guó)家財(cái)產(chǎn)的重大損失，要求建立包括油井遠(yuǎn)程監(jiān)控、輸油管線泄露監(jiān)測(cè)、集輸站庫(kù)自動(dòng)化監(jiān)控、油氣計(jì)量站監(jiān)控等多系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)，逐步加強(qiáng)了對(duì)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(chǔ)存的安全。同時(shí)，各上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)也希望對(duì)下屬企業(yè)的設(shè)備運(yùn)行狀況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息和現(xiàn)場(chǎng)故障記錄等進(jìn)行及時(shí)、全面的了解和掌握。通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)化控制和數(shù)據(jù)采集，借助油田各種網(wǎng)絡(luò)資源的自動(dòng)數(shù)據(jù)上傳，構(gòu)筑廠級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)形成管理報(bào)文和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表格，為各級(jí)管理部門應(yīng)用提供開放的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和管理及時(shí)溝通，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，并對(duì)通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化，不僅確保生產(chǎn)輸送正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，推動(dòng)生產(chǎn)管理地不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

圖4 HMITECH油庫(kù)罐區(qū)管理和加油控制綜合管理系統(tǒng)

縱橫科技提供的油庫(kù)罐區(qū)管理和加油控制綜合系統(tǒng)（如圖4所示）體現(xiàn)了HMIBuilder系統(tǒng)的管控一體化的理念。
　　在系統(tǒng)設(shè)備層中，主要監(jiān)測(cè)和控制的設(shè)備為：儲(chǔ)油罐、油泵、油閥和油料計(jì)量設(shè)備。其中對(duì)儲(chǔ)油罐的監(jiān)測(cè)，采用美國(guó)AMETEK-DREXELBROOK液位計(jì)進(jìn)行集中數(shù)據(jù)采集，然后將采集的儲(chǔ)油罐工況數(shù)據(jù)送PLC和罐區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控后臺(tái)機(jī)。后臺(tái)機(jī)可以同時(shí)掃描監(jiān)測(cè)50座油罐，目前監(jiān)測(cè)罐區(qū)的9個(gè)儲(chǔ)油罐。對(duì)于加油機(jī)由縱橫科技加油實(shí)時(shí)監(jiān)控后臺(tái)機(jī)直接連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和操作，收發(fā)操作數(shù)據(jù)由加后臺(tái)機(jī)通過已有的光纜發(fā)送到罐區(qū)監(jiān)測(cè)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。對(duì)于1#泵房油泵設(shè)備以及對(duì)于油路管道上的油閥的監(jiān)測(cè)和控制，通過專門配置的變送器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，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可編程邏輯控制器為中心，負(fù)責(zé)對(duì)1#泵房設(shè)備和管道設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制。同時(shí)，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(hào)，傳遞給現(xiàn)場(chǎng)管理工作站。HMIBuilder現(xiàn)場(chǎng)工作站負(fù)責(zé)向信息層轉(zhuǎn)發(fā)油高、水高、平均溫度、標(biāo)準(zhǔn)體積、質(zhì)量等數(shù)據(jù)。控制層對(duì)下與每一臺(tái)監(jiān)控設(shè)備相連，對(duì)上通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控服務(wù)器相連，形成東罐區(qū)的實(shí)時(shí)控制網(wǎng)。

　　在管理層，監(jiān)控中心平臺(tái)采用以工作站為中心的分布式監(jiān)控系統(tǒng) (Distributed Monitor System), 履行實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的職能，通過分布式組態(tài)系統(tǒng)HMIBuilder，實(shí)現(xiàn)存盤服務(wù)器、告警服務(wù)器、校時(shí)服務(wù)器等負(fù)荷分擔(dān)的分布式管理。每個(gè)工作站都可以看到全局的數(shù)據(jù)信息。加油機(jī)管理系統(tǒng)和罐區(qū)監(jiān)控信息，包括加油記錄、交班信息等，都通過ODBC保存在商用數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　信息層是油庫(kù)的油料流程管理的樞紐，形成油庫(kù)自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)的主體油料信息管理系統(tǒng)，以罐區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控和加油機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控為核心的現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)處于該主體的下層。