高 強(qiáng) 郭 娟 郝 建 石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院

聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)?

高 強(qiáng) 郭 娟 郝 建 石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于油田連續(xù)性批量生產(chǎn)以及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)地理位置分散的特點(diǎn)，各生產(chǎn)單位之間數(shù)據(jù)以及控制信息的及時(shí)準(zhǔn)確傳遞具有十分重要的意義。分布式監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足油田監(jiān)控系統(tǒng)功能分布以及地域分布的特點(diǎn)，可以對(duì)油田設(shè)備性能監(jiān)控和故障診斷等在不同的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行。聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)采用了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)及OPC技術(shù)，油田實(shí)例應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有較高的靈活性和可靠性，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)及控制，可在油田聯(lián)合站中進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。

聯(lián)合站；分布式監(jiān)控；故障診斷；數(shù)據(jù)傳輸

分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展主要借助于高性能的工業(yè)計(jì)算機(jī)控制設(shè)備、快速發(fā)展的以太網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)工作站的迅速發(fā)展。作為目前兩大監(jiān)控系統(tǒng)之一的分布式監(jiān)控系統(tǒng)具有集中式監(jiān)控系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。分布式監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中面臨的工業(yè)設(shè)備地域分布以及功能分布的特點(diǎn)，將對(duì)設(shè)備性能監(jiān)測(cè)和故障診斷分散在不同的地域同時(shí)進(jìn)行。分布式監(jiān)控系統(tǒng)可以大大提高監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，實(shí)現(xiàn)資源信息的共享。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

油田聯(lián)合站在油田生產(chǎn)過程中具有重要的作用，擔(dān)負(fù)著油田原油處理以及集輸?shù)戎匾ぷ鳎蚨?lián)合站需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的參數(shù)以及生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況。聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)層為接口模塊，該模塊主要由輸入、輸出驅(qū)動(dòng)程序控制，與現(xiàn)場(chǎng)控制站直接相連，其主要作用是完成現(xiàn)場(chǎng)與中層部件的數(shù)據(jù)傳輸與儲(chǔ)存；中層為控制模塊，該模塊主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)與控制，處理生產(chǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，監(jiān)控通信數(shù)據(jù)等；上層為控制模塊，主要用于儲(chǔ)存監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫，根據(jù)用戶發(fā)出的命令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù)管理以及數(shù)據(jù)備份，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形化輸出的功能。

為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)查詢處理、數(shù)據(jù)傳輸與備份等功能，設(shè)計(jì)以下重點(diǎn)模塊：通訊接口模塊，該模塊是聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊，主要功能是接收并處理井區(qū)總線的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及將系統(tǒng)軟件發(fā)出的命令傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作；系統(tǒng)配置模塊，該模塊是分布式監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，主要用來動(dòng)態(tài)配置現(xiàn)場(chǎng)各生產(chǎn)設(shè)備的邏輯地址，具有較大的靈活性，當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備增加或者減少之后，該模塊可以對(duì)所有設(shè)備重新分配邏輯地址；歷史數(shù)據(jù)模塊，該模塊是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，主要用于存儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，以供用戶查詢?nèi)魏螘r(shí)刻的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；圖形處理模塊，該模塊是用戶友好型模塊，為方便用戶對(duì)不同生產(chǎn)設(shè)備、同設(shè)備不同時(shí)期生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對(duì)比查看，同時(shí)也可以將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的物理參數(shù)加入到動(dòng)態(tài)畫面中，從而可以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況；控制模塊，聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，同時(shí)可以根據(jù)監(jiān)控到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備等進(jìn)行相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的；報(bào)警處理模塊，在聯(lián)合站工作站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的各設(shè)備傳輸?shù)膮?shù)設(shè)計(jì)一個(gè)正常值范圍，當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)偏離正常值較大的情況下，工作站可以自動(dòng)給出報(bào)警信息，提醒用戶對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢查，防止生產(chǎn)事故的發(fā)生；故障處理模塊，當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能或者通過其他手段發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備發(fā)生故障之后，監(jiān)控系統(tǒng)的工作站根據(jù)接收到的信息顯示出現(xiàn)故障設(shè)備的名稱地址等相關(guān)信息，并給出相應(yīng)的處理意見，在得到用戶確認(rèn)之后或者長(zhǎng)時(shí)間用戶不進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)進(jìn)行設(shè)備的自動(dòng)維修，從而提高生產(chǎn)設(shè)備工作的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

目前現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)軟件和油田設(shè)備直接的數(shù)據(jù)交換接口沒有統(tǒng)一的開放式標(biāo)準(zhǔn)，鑒于這種情況，OPC（OLE for Process Control）技術(shù)受到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)主要用于將監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間接口標(biāo)準(zhǔn)化，建立一個(gè)統(tǒng)一的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范，可完全適用于分布式控制系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)采用OPC作為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌冢哂羞x擇性多、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)方便、監(jiān)控設(shè)備即插即用等優(yōu)點(diǎn)，和DDE等常規(guī)技術(shù)相比，具有很大的優(yōu)越性。其硬件與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系如圖1所示。

圖1OPC與硬件和監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系

2 系統(tǒng)應(yīng)用

目前大多數(shù)油田聯(lián)合站都存在著生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)裝置陳舊等問題，嚴(yán)重地影響到了生產(chǎn)效率及生產(chǎn)安全。為了驗(yàn)證聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)的安全性以及經(jīng)濟(jì)性，將該套系統(tǒng)軟件應(yīng)用于某油田地面聯(lián)合站進(jìn)行實(shí)踐觀察。該系統(tǒng)在聯(lián)合站運(yùn)行以后，效果較好，可以實(shí)現(xiàn)油田各單位生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)控制以及油井生產(chǎn)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)，與使用該系統(tǒng)之前生產(chǎn)情況相比，大大提高了該聯(lián)合站的工作效率以及自動(dòng)化水平，消除了生產(chǎn)安全隱患，減少了操作施工的人數(shù)，大大降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，分布式監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，使得油田的生產(chǎn)情況與油田生產(chǎn)計(jì)劃等結(jié)合在一起促進(jìn)了油田生產(chǎn)的信息集成，為下一步的工作計(jì)劃提供及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的指導(dǎo)意見，使油田生產(chǎn)獲得了良好的效益，因此該系統(tǒng)可在油田聯(lián)合站中進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語

本文介紹的聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)具有分層分布式結(jié)構(gòu)，采用了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)及OPC技術(shù)。該監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)油田實(shí)際生產(chǎn)中面臨的工業(yè)設(shè)備地域分布以及功能分布的特點(diǎn)，可以對(duì)設(shè)備性能監(jiān)測(cè)和故障診斷分散在不同的地域同時(shí)進(jìn)行。油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有較高的靈活性和可靠性，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)及控制，完成油田生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集以及設(shè)備的過程控制，用戶界面管理以及對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的控制管理具有很大的優(yōu)越性，可在油田聯(lián)合站中進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用。

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.019

基金論文：河北省科技廳2013年科技計(jì)劃項(xiàng)目（13270346）。