分布式数据采集系统(scada)在油田中的应用.docVIP

SCADA系统在油田中的应用 一、引言 [1] SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。是的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。SCADA系统发展到今天已经经历了三代。第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护升级以及与其它联网构成很大困难。采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站操作系统一般是通用的UNIX操作系统90年代按照开放的原则基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代。这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各种必威体育精装版的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。 图一 SCADA系统结构图 三、油田现场需求及系统要求 3、1现场需求 实现让那若尔油田采油区北区17个注气站网络建设与1个控制中心建 设； 组建有效的区块内通信网络，实现集中管理、远程控制，各分站到控制 中心通信距离≤10KM。 控制中心的功能：实现对各个采油站注气流量、压力、温度等数据的远 程监测；根据气举压力、温度变化，远程控制注气流量； 各注气站的功能：实现对每口注气井的注气流量、压力、温度等数据的 采集和预处理，并传送到构建好的网络当中； 3、2系统要求 1、 可靠性、安全性。由于各个井控制系统的安全性、稳定性直接影响到注气井的注气量，进而影响到油井的产油量。因此，在系统中的通信设备、一次仪表及控制设备和程序编程等各环节都必须做到高可靠性； 2、 远程监控功能。因井群分布很散，无人职守。为了降低劳动强度，操作人员能够在车间控制室根据需要进行远程操作，同时能够监测到各井的运行参数，从而实现集中监控； 3、 可维护性。在系统软件、应用软件和硬件方面要具有强大的报警和故障自诊断功能，以便工程技术人员对系统故障进行分析和维护； 4、 可扩展性。系统应采用具有一定标准及应用较广泛的硬件设备，主要是考虑系统发展扩大，为以后系统的连接打好基础； 5、开放性。随着计算机技术和网络技术的发展和应用普及，人们越来越需要过程控制系统与管理信息系统交换信息，从而实现管理与控制一体化。尽管各控制系统生产厂家在现场控制器模块级还不能完全开放或通用，但必须要求上位机监控系统具有开放性。 四、方案设计 整套系统分为中心控制室、远程站两大部分。控制中心室与远程站之间通过百兆光纤直连。 中心控制室包括网络接入设备、数据库服务器、工程师站和显示系统四部分。网络采用前兆以太环网的冗余设计，通过网络模块将前端采集到的数据传输到数据库服务器中存储；工程师站针对整个系统进行管理，通过Step7软件编程控制前端远程站的数据采集，利用WinCC组态软件模拟现场画面、设备的运行画面和报警、报表等画面；显示系统将最终图像显示到投影墙上。 远程站包括数据采集、处理、传输和控制等设备。通过编辑好的程序对采集到的数据进行预处理、传输。[4] 系统框图如下： 图二 系统框图 按照现场需求及系统要求，本套系统硬件均采用德国西门子设备，保证系统性能。 上位机监控软件采用西门子WINCC软件组态画面，配以WINCC Web Navigator和WINCC Option Data@Monitor V6.0， 用户可以在互联网上通过输入任意远程站的IP地址，进行远程监控。通过WINCC 用户归档软件选项，用户可以自定义表格进行归档；使用Step7软件对S7-300 PLC进行编程；网络通讯采用X414-3E。 远程站信号采集通过CP341 通讯处理器（RS232）与现场数据采集设备进行MODBUS协议或者ASCII码协议模式交换数据，经CPU314处理后，再通过CP343-1 以太网通讯模块传送X204-2，再由X204-2通过百兆的光纤与中心控制室网络通信设备X414－3E通讯，按照设定的程序进行传送。 系统结构图如下： 图三：系统结构图 五、系统功能的实现 1、实现了注气站各注气井上的压力、流量、阀值等参数的集中采集、处理和传输功能。现场注气站分布分散，所处地理条件差，人工数据采集和记录难度大、周期长，受环境因素影响大。通过本系统，可以大大减少人工工作量，缩短数据采集记录的周期，并且不受环境因素的约束，提高了工作效率。 2、上位机系统实现了对数据的统一管理、分析、存储和组态等功能。 2.1、丰富的画面显示功能：在各操作终端显示的画面有注气站实际地理位置分布画面、远端站内总管线的压力、温度、注气量，分管线的压力、注气量、