西門(mén)子控制系統(tǒng)在油田聯(lián)合站生產(chǎn)和管理中的應(yīng)用

　　葡三聯(lián)合站

二、控制系統(tǒng)構(gòu)成

本控制系統(tǒng)主要由3套S7-300和5套上位機(jī)構(gòu)成。

輸油崗：一臺(tái)工控機(jī)（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過(guò)Profibus-DP監(jiān)控本崗生產(chǎn)運(yùn)行情況,一套2排機(jī)架的CPU314C-2PTP的PLC控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集控制本崗的數(shù)據(jù)和設(shè)備。并通過(guò)CP342-5連接至DP網(wǎng)絡(luò)。

脫水崗：一臺(tái)工控機(jī)（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過(guò)Profibus-DP監(jiān)控本崗生產(chǎn)運(yùn)行情況，CPU采用CPU314C-2PTP，并配有CP341通過(guò)RS485與計(jì)量崗第三方計(jì)量設(shè)備通訊。向上通過(guò)CP342-5連接至DP網(wǎng)絡(luò)。

注水崗：一臺(tái)工控機(jī)（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過(guò)Profibus-DP監(jiān)控本崗生產(chǎn)運(yùn)行情況，CPU采用CPU314C-2PTP監(jiān)控高壓注水電機(jī)、調(diào)解注水罐的液位，并負(fù)責(zé)監(jiān)控污水崗。向上通過(guò)CP342-5連接至DP網(wǎng)絡(luò)。

站級(jí)主控崗：一臺(tái)工控機(jī)（PIV2.0/256M/80G/3COM網(wǎng)卡/CP5613），作為WINCC Web Navigator Server向廠級(jí)管理崗提供站內(nèi)生產(chǎn)及運(yùn)行情況,同時(shí)利用廠內(nèi)Profibus-DP總線采集并監(jiān)控各的運(yùn)行情況。位于聯(lián)合站管理辦公樓。

廠級(jí)管理崗：一臺(tái)工控機(jī)（PIV2.0/256M/80G/3COM網(wǎng)卡），作為WINCC Web Navigator Client，通過(guò)油田局域網(wǎng)監(jiān)控葡三聯(lián)合站的生產(chǎn)運(yùn)行情況。位于采油廠管理辦公樓。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)控制系統(tǒng)由一條DP網(wǎng)絡(luò)貫穿全站，總距離近400米。由于設(shè)備分布位置，共有6個(gè)RS485中繼器完成網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。這樣在任意一臺(tái)上位機(jī)上均可以監(jiān)控全站，但由于管理要求，只有廠級(jí)和站級(jí)可以實(shí)現(xiàn)全站監(jiān)控，其它上位機(jī)均負(fù)責(zé)本崗的監(jiān)控任務(wù)，并可對(duì)其它崗位協(xié)調(diào)監(jiān)控。 

   
  
　　應(yīng)用中的監(jiān)視畫(huà)面

三、控制系統(tǒng)完成的功能

對(duì)于大型油田聯(lián)合站來(lái)說(shuō)，各崗之間的協(xié)調(diào)配合和獨(dú)立的精確控制均是必不可少的。此套控制系統(tǒng)從控制精度和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸均超越了規(guī)定的要求。

輸油崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)2個(gè)緩沖游離水脫除器、3個(gè)游離水脫除器、凈化油緩沖罐、污水沉降罐、事故罐等的壓力、溫度、液位、界面、流量、調(diào)節(jié)閥開(kāi)度等信號(hào)，對(duì)壓力、溫度、液位、界面等設(shè)高低限報(bào)警，并通過(guò)PID調(diào)節(jié)2個(gè)緩沖游離水脫除器、3個(gè)游離水脫除器、凈化油緩沖罐的液位。同時(shí)監(jiān)測(cè)控制外輸泵、輸油泵在內(nèi)的19個(gè)泵的啟停，記錄啟停時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間。

脫水崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)3個(gè)電脫水器、2個(gè)脫水加熱爐、3個(gè)真空加熱爐等的壓力、溫度、液位、流量、調(diào)節(jié)閥開(kāi)度等，記錄相關(guān)的報(bào)警信號(hào)，并對(duì)電脫水器和加熱爐的液位進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。同時(shí)通過(guò)RS485總線接收由計(jì)量崗傳來(lái)的流量、含水、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，通過(guò)流量和含水?dāng)?shù)據(jù)，在經(jīng)過(guò)溫度壓力系數(shù)補(bǔ)償計(jì)算來(lái)個(gè)轉(zhuǎn)油站的來(lái)液量。

注水崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測(cè)控制3臺(tái)注水泵及電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，管網(wǎng)壓力，清水罐、污水罐的液位及注水流量。調(diào)解污水罐和清水罐的的液位，記錄注水泵的運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)電機(jī)的溫度對(duì)注水電機(jī)作保護(hù)。同時(shí)接收污水崗的流量等數(shù)據(jù)。

站級(jí)主控管理系統(tǒng)及各崗數(shù) 據(jù)管理部分均由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成，軟件采用SIMATIC WINCC，實(shí)現(xiàn)工藝畫(huà)面，數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)置、報(bào)警記錄、趨勢(shì)曲線、報(bào)表、打印、網(wǎng)頁(yè)發(fā)布等功能，關(guān)機(jī)不影響數(shù)據(jù)正常采集。SIMATIC WINCC具有系統(tǒng)組態(tài)靈活，界面豐富，功能齊全，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠的特點(diǎn)，具體功能如下：      
　　1. 顯示系統(tǒng)工藝流程圖
　　2. 顯示溫度、壓力、外輸流量等數(shù)據(jù)及趨勢(shì)曲線。
　　3. 顯示班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表，并可存儲(chǔ)歸檔，定時(shí)或?qū)崟r(shí)打印，平均每天13張報(bào)表，大大減輕工作強(qiáng)度。
　　4. 故障報(bào)警記錄。
　　5. 具有動(dòng)態(tài)提示功能，方便使用。
　　6. 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。
　　7. 各回路參量超極限報(bào)警。
　　8. 運(yùn)行人員的代碼及密碼管理。
　　9. 報(bào)警界線顯示系數(shù)，所有組態(tài)在在線運(yùn)行時(shí)即可完成。
　　10.后臺(tái)運(yùn)行其它軟件。
　　11.利用WINCC Web Navigator Server發(fā)布網(wǎng)頁(yè)。供全廠相關(guān)人員瀏覽。

廠級(jí)管理系統(tǒng)作為WINCC Web Navigator Client通過(guò)IE瀏覽聯(lián)合站生產(chǎn)及運(yùn)行情況，廠級(jí)共設(shè)10個(gè)客戶端，可分別供大慶油公司、第七采油廠的領(lǐng)導(dǎo)、計(jì)量科、廠級(jí)調(diào)度等管理部門(mén)瀏覽，為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的處理、分析和管理提供了依據(jù)

項(xiàng)目中的難點(diǎn)：

游離水脫出器、電脫水器、凈化油罐等均為大型容器，加之輸液管線距離遠(yuǎn)，輸液量不穩(wěn)定，對(duì)其液位、界面進(jìn)行PID調(diào)解的積分周期長(zhǎng)，響應(yīng)慢。西門(mén)子的PID調(diào)解功能允許對(duì)P值、I值、D值的參數(shù)無(wú)限制設(shè)置，通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)置，使得調(diào)解非常穩(wěn)定，保證了生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

對(duì)于含水油、天然氣的計(jì)量涉及到復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，包括含水率、流量、溫度壓力補(bǔ)償，西門(mén)子S7-300數(shù)學(xué)運(yùn)算功能滿足了這一要求，使得運(yùn)算精度大大提高，計(jì)量更加準(zhǔn)確。

站級(jí)主控管理系統(tǒng)利用WINCC Web Navigator Server作為局域網(wǎng)的網(wǎng)頁(yè)發(fā)布服務(wù)器，程序必須在網(wǎng)絡(luò)中作為共享文件夾，所以容易受到網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊。由于生產(chǎn)管理要求，管理系統(tǒng)不允許操作員退出系統(tǒng)，所以在病毒防護(hù)上就略顯捉襟見(jiàn)肘。由于WINCC支持后臺(tái)運(yùn)行其它軟件，后來(lái)在站級(jí)服務(wù)器上安裝Noton殺毒客戶端軟件，每天定時(shí)殺毒，并由第七采油廠信息管理部遠(yuǎn)程對(duì)其定時(shí)升級(jí)、維護(hù)，解決了病毒防護(hù)的問(wèn)題。

四、項(xiàng)目運(yùn)行

大慶油田第七采油廠第三油礦葡三聯(lián)合站過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)是針對(duì)大慶油田集中管理、自動(dòng)控制而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一套管理控制系統(tǒng)，結(jié)合了管理與控制于一體，是西門(mén)子自動(dòng)化產(chǎn)品在油田系統(tǒng)中的杰出應(yīng)用范例。

該系統(tǒng)與2004年1月投運(yùn)，至今運(yùn)行良好，生產(chǎn)穩(wěn)定，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了以生產(chǎn)成本，無(wú)任何故障。并且由于控制平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高，以往需要工人到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)節(jié)工藝設(shè)備，記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)，編輯班報(bào)、日?qǐng)?bào)，現(xiàn)均由該系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，大大減輕了操作工人的工作強(qiáng)度，受到廣泛好評(píng)。

葡三聯(lián)合站已被評(píng)為"鐵人金牌站"，該控制系統(tǒng)作為先進(jìn)的聯(lián)合站控制管理系統(tǒng)，多次迎來(lái)同級(jí)單位及上級(jí)管理單位的參觀，現(xiàn)已在大慶油田廣泛推廣。

五、應(yīng)用體會(huì)

西門(mén)子SIMATIC控制系統(tǒng)是一個(gè)全集成的、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程控制系統(tǒng)。模塊化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展。Profibus-DP和以太網(wǎng)作為開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)體系，其強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能和高速的數(shù)據(jù)傳輸，可以組成較大的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適合于大型控制系統(tǒng)要求。