Super E50系列模塊化RTU在數(shù)字化油田站點的設計與應用

北京安控科技股份有限公司 王國飛，張 磊

1 Super E50系列模塊化RTU介紹

1.1 系統(tǒng)結(jié)構

圖1 Super E50系列模塊化RTU系統(tǒng)結(jié)構圖

1.2 性能特點

（1）結(jié)構先進，易于擴展，可多站協(xié)調(diào)工作，組建復雜系統(tǒng)。

（2）模塊化設計工業(yè)標準設計，DIN導軌安裝結(jié)構，方便現(xiàn)場安裝。

（3）經(jīng)濟可靠、功能強大的通信接口，支持Modbus RTU／ASCII／TCP、DNP3（可選）等通信。

（4）協(xié)議，具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口。

（5）高效的工程開發(fā)工具，符合IEC61131-3標準，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五種程序語言。

（6）友好的人機界面。

（7）功能強大的硬件系統(tǒng)，采用32位ARM處理器，嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)(RTOS)。

（8）先進的冗余/容錯方式。

（9）經(jīng)濟高效的RTU系統(tǒng)。

（10）工作溫度-40℃～+70℃，工作濕度5%～95%RH，適應各種惡劣環(huán)境。

（11）通過CE認證，達到EMC電磁兼容3級標準。

（12）ISO9000質(zhì)量管理體系。

1.3 開發(fā)工具

傳統(tǒng)RTU系統(tǒng)的工程開發(fā)工具一般采用各自獨立的系統(tǒng)，各家知名RTU各有特色，但互不兼容，一般RTU開發(fā)和使用人員必須進行專業(yè)的培訓才能勝任對RTU系統(tǒng)進行開發(fā)、使用和維護，各種RTU工程的建設投資、運行和維護成本都很高。隨著軟件技術和硬件技術的快速發(fā)展，各種RTU系統(tǒng)適用在各種不同的工業(yè)場合的應用，不同RTU系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)互通互用的要求越來越強，用戶對于RTU系統(tǒng)的開放性、兼容性要求也越來越高。

安控科技Super E50 系列模塊化RTU系統(tǒng)工程開發(fā)工具EOpen就是針對用戶的這種要求而開發(fā)的新型RTU系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用國際標準IEC61131-3，具有良好的兼容性和開放性。EOpen源自德國INFOTEAM公司的OpenPCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)已獲PLCOPEN國際認證。源于其開放性和兼容性，可以在用戶的新建系統(tǒng)及舊系統(tǒng)改造中，節(jié)省大量的投資。

EOpen采用符合IEC61131-3標準的IL、LD、ST、SFC及FBD/CAC等語言，用戶及開發(fā)工程師可以根據(jù)工程的控制特點及要求選擇其中一種語言或幾種語言進行組合靈活使用，工程師可以快速高效地完成自動化工程的建設。

2 數(shù)字化油田介紹

2.1 數(shù)字化油田的概念

隨著油田信息化建設進程的發(fā)展，一個新的概念應運而生，并迅速在全球石油行業(yè)引起了強烈反響，這就是 “數(shù)字油田（Digital Oilfield）”。數(shù)字油田的概念源于美國前副總統(tǒng)戈爾提出的數(shù)字地球 (Digital Earth)， 數(shù)字油田的概念一經(jīng)提出，就得到了國內(nèi)外各大油田和石油公司的普遍重視，數(shù)字油田已經(jīng)成為石油企業(yè)信息化建設的戰(zhàn)略目標，得到了全世界石油企業(yè)的廣泛關注。

數(shù)字油田是指建立數(shù)據(jù)和信息資產(chǎn)的共享機制和管理體系，在信息共享的基礎上，面向油氣田勘探、開發(fā)、地面建設、儲運銷售以及企業(yè)管理等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，建立多專業(yè)的綜合數(shù)據(jù)體系，并與各專業(yè)的應用系統(tǒng)進行高度融合以滿足油氣田日常生產(chǎn)運行、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)監(jiān)控、設備管理、成果展示等各種需求。

2.2 數(shù)字化油田的建設思路

長慶油田提出的建設思路是：油田數(shù)字化建設重點實現(xiàn)對井組、管線、站(庫)等基本生產(chǎn)單元的過程管理，堅持“兩高、一低、三優(yōu)化、兩提升”的建設思路。

2.2.1 兩高：高水平、高效率

（1）高水平：建成井站實時數(shù)據(jù)采集、電子巡井、危害預警、智能診斷油井機泵工況、生產(chǎn)指揮的智能專家系統(tǒng)。

（2）高效率：通過數(shù)字化管理系統(tǒng)的應用，提高操作人員的工作效率(人力資源的優(yōu)化效率)、生產(chǎn)運行的管理效率、油田開發(fā)的綜合效率。

2.2.2 一低：低成本，即堅持低成本建設思路。

2.2.3 三優(yōu)化

（1）優(yōu)化工藝流程。

（2）優(yōu)化地面設施。

（3）優(yōu)化管理模式，實行扁平化管理，按廠、區(qū)、站三級管理模式：

? 站點、聯(lián)合站等各類站場以監(jiān)視、控制、操作為主，實現(xiàn)對單井的日常管理；

? 作業(yè)區(qū)以監(jiān)視、調(diào)度、生產(chǎn)管理為主，實現(xiàn)對井組、油藏的重點管理；

? 采油廠以生產(chǎn)管理、優(yōu)化分析、智能決策為主，實現(xiàn)對油藏、油田的綜合管理。

2.2.4 兩提升

（1）提升工藝過程的監(jiān)控水平，即借助數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電子巡井系統(tǒng)對工藝過程進行24小時實時監(jiān)視，對照歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行預警、報警。

（2）提升生產(chǎn)管理過程智能化水平，利用數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)共享技術，結(jié)合各種數(shù)學模型、經(jīng)驗數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)，對生產(chǎn)管理過程進行智能化指導。

2.3 數(shù)字化油田的信息結(jié)構圖

圖2 數(shù)字化油田的信息結(jié)構圖

3 實際應用工程介紹

3.1 工程概述

按照長慶油田數(shù)字化建設的高水平、高效率、低成本的總體思路，該產(chǎn)品通過更低的價格，更高的品質(zhì)，更好的服務最終取得了用戶的認可。用戶決定在長慶油田采油三廠油二聯(lián)合站的數(shù)字化建設中采用了安控科技自主研發(fā)生產(chǎn)的 Super E50系列模塊化RTU 搭建整個站內(nèi)數(shù)據(jù)的采集、控制、分析和傳輸?shù)臄?shù)化平臺。

分別在控制值班室、注水間、消防值班室各設置1套Super E50系列模塊化RTU，組成一套集散式油田站場監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱站控系統(tǒng)）。該系統(tǒng)由三大部分組成，分別完成站內(nèi)集輸系統(tǒng)、水處理及注水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的生產(chǎn)過程監(jiān)測和管理，實現(xiàn)重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，重要生產(chǎn)過程的自動控制，敏感區(qū)域異常情況的聲光報警，歷史數(shù)據(jù)的存儲查詢，報表的自動生成，數(shù)據(jù)的遠程訪問等功能。

3.2 站控系統(tǒng)結(jié)構圖

整個系統(tǒng)采用集散控制的建設思路，分別在不同的生產(chǎn)區(qū)域進行獨立的采集控制，再將不同區(qū)域的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡的方式集中到聯(lián)合站中控室進行集中監(jiān)控，這樣就降低了風險，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖3 站控系統(tǒng)結(jié)構圖

圖4 聯(lián)合站集輸區(qū)域數(shù)據(jù)監(jiān)控流程圖

3.3 數(shù)據(jù)監(jiān)控界面

在數(shù)據(jù)監(jiān)控組態(tài)方面該產(chǎn)品支持標準的Modbus RTU協(xié)議，可以通過TCP/IP 或者串口的方式與上位機系統(tǒng)進行通信、組態(tài)，具有更好的兼容性。圖4為該聯(lián)合站集輸區(qū)域的數(shù)據(jù)監(jiān)控流程圖。

3.4 采集控制I/O點統(tǒng)計

（1）集輸區(qū)E50模塊化RTU（裝置區(qū)、外輸區(qū)、加熱爐區(qū)、配電室）

（2）注水間E50模塊化RTU（注水間，采出水、污水處理）

（3）消防值班室E50模塊化RTU（消防自控）

4 結(jié)語

Super E50系列模塊化RTU在長慶油田公司“兩高、一低、三優(yōu)化、兩提升”的總體建設思路的指引下，緊密結(jié)合長慶油田的實際生產(chǎn)需求，充分發(fā)揮該模塊化RTU的價格優(yōu)勢、品質(zhì)優(yōu)勢和服務優(yōu)勢，圓滿完成數(shù)字化站點的建設，是一個非常典型的數(shù)字化工程應用系統(tǒng)。可以預見，該產(chǎn)品將在未來的工業(yè)化、數(shù)字化建設進程中得到廣泛的應用。