氣田集氣站監控系統

李娜 北京工業職業技術學院

氣田集氣站監控系統

李娜 北京工業職業技術學院

氣田集氣站監控系統采用SixTRAK IPm RTU為主控制器，通過與現場儀表智能接口以及現場PLC S7—200進行通信，將采集到的現場信號利用組態軟件InTouch顯示到站控室監控器上，實現對現場儀表的參數監控。監控系統上位機軟件采用美國Wonderware公司研發的In-Touch組態軟件，實現數據采集、數據處理、監控、報警管理、動態趨勢、遠程控制及連鎖控制等功能。天然氣田集氣站監控系統已經穩定工作半年，可以實現對現場儀表、發電機以及壓縮機運行參數的實時監控，具有對采集到的數據進行集中處理的功能。

監控系統；PLC；InTouch組態軟件；Modbus協議；數據庫

傳統集氣站現場儀表多為指針式并且不具備智能接口，只能由現場技術員抄表，需要投入大量的人力，已經無法滿足生產需求。為此，開發了天然氣田集氣站監控系統，該系統以Six TRAK IPm RTU為核心控制器，通過與現場儀表智能接口以及現場PLC S7—200進行通信，將采集到的現場信號利用組態軟件InTouch顯示到站控室監控器上，實現對現場儀表的參數監控。

1 監控系統硬件設計

監控系統采用PLC結合上位機組態軟件以實現監控功能，PLC選用SixTRAK IPm RTU。系統利用AI模塊采集溫度變送器和壓力變送器數據，采用Modbus協議采集流量計數據、發電機和壓縮機運行參數，并通過上位機組態軟件將數據清晰直觀地顯示出來，實現對集氣站運行參數的實時監控。系統總體結構圖如圖1所示。

（1）硬件配置。監控系統采用PLC結合上位機組態軟件采集現場儀表數據。根據現場實際I/O點數和類型需求對器件進行選型，系統主要功能模塊選型見表1。

圖1 系統總體結構框圖

表1 主要功能模塊選型

（2）溫度監測。溫度檢測選用溫度變送器，其LCD顯示屏可清晰地顯示溫度與壓力，支持4～20 mA標準電流信號通信。信號通過通信電纜連接到PLC接線柜的AI模塊，CPU通過數據處理子程序將標準電流信號轉換為相應的壓力值和溫度值，來實現實時監測功能。集氣站內選用一體式溫度變送器，把-200～+1 600℃范圍內的溫度信號轉換為二線制的電信號傳輸給顯示儀、調節器、記錄儀和DCS等，實現對溫度的精確測量和控制。

（3）壓力監測。集氣站內采用3051GP壓力變送器，它采用進口擴散硅或芯體作為壓力檢測元件，傳感器信號經高性能電子放大器轉換成4～20 mA統一輸出信號，變送器本身帶有LCD顯示屏可以進行現場讀數。其原理與溫度變送器類似。

（4）流量監測。集氣站采用天信儀表集團公司TDS系列智能旋進流量計，它集流量、溫度、壓力檢測功能于一體，并能進行溫度、壓力、壓縮因子自動補償，是石油化工行業氣體計量的理想儀表。該流量計采用LCD顯示總流量、標況流量、工況流量、壓力和溫度，清晰直觀，讀數方便。

（5）發電機壓縮機運行參數監控。集氣站通常分布在偏遠無供電地區，所以需要自行發電供給集氣站用電設備。為保障站內供電正常，集氣站采用兩臺發電機供電，其中一臺發電機為備用，并且每臺發電機均配備一套S7—200控制柜以實時監控發電機參數，利用觸摸屏顯示發電機參數。

2 監控系統軟件設計

（1）下位機軟件設計。下位機設備采集終端為SixTRAK IPm RTU，系統軟件包含配置軟件SIXNET I/0 Tool Kit以及編程軟件ISaGRAF。首先，利用配置軟件設置控制器、I/O模塊、控制器通訊端口、串口參數和Onboard I/O等功能。其次，需要利用編程軟件進行程序設計以實現監控功能。程序主要包括主程序、初始化、顯示和數據處理子程序。

（2）發電機S7—200分站軟件設計。發電機S7—200分站采用PLC控制系統實現對發電機運行的自動控制，并應用模擬屏顯示發電機運行的實時參數。集氣站監控系統需要將發電機參數采集到站控室并顯示到上位機液晶屏上，為此需要實現Six-TRAK IPm RTU與S7—200 PLC之間通信。兩者之間通信采用Modbus for RTU通信協議，

（3）上位機軟件設計。監控系統上位機軟件采用美國Wonderware公司研發的InTouch組態軟件，實現數據采集、數據處理、監控、報警管理、動態趨勢、遠程控制及連鎖控制等功能，它具有非常高的可靠性、穩定性以及最大限度的開放性。為了與其他設備通信，InTouch提供了廣泛的通信協議轉換接口——I/O Server，能方便地連接到各種控制設備，包括Siemens、Modicon等。

3 數據管理

天然氣田集氣站監控系統利用上位機InTouch軟件的SQL接口與SQL Server 2005連接。SQL Server 2005是基于客戶/服務器模式（C/S模式）的新一代大型關系型數據庫管理系統（DBMS），它是全面的、集成的、端到端的數據解決方案，具有操作簡單、功能強大以及界面友好的特點。監控系統采用組態軟件并結合數據庫，實現對集氣站現場儀表參數、壓縮機以及發電運行參數的集中監控、遠程數據交互以及冗余數據傳輸，以達到對采集到的數據進行綜合管理的目標。

4 結語

天然氣田集氣站監控系統已經穩定工作半年，可以實現對現場儀表、發電機以及壓縮機運行參數的實時監控，具有對采集到的數據進行集中處理的功能。如果出現輸氣管線壓力過大，系統會自動報警，這樣可以及時對閥組區閥門采取手動控制，將天然氣輸送到其他集氣站，避免發生危險事故，本系統的穩定運行為集氣站的安全生產提供了有力保障。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.044