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

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)同時進(jìn)行。聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)采用了動態(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)備自動檢測及控制，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)計算機(jī)控制設(shè)備、快速發(fā)展的以太網(wǎng)絡(luò)以及計算機(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)，將對設(shè)備性能監(jiān)測和故障診斷分散在不同的地域同時進(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

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)時監(jiān)測生產(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)可以分為三個層次：基礎(chǔ)層為接口模塊，該模塊主要由輸入、輸出驅(qū)動程序控制，與現(xiàn)場控制站直接相連，其主要作用是完成現(xiàn)場與中層部件的數(shù)據(jù)傳輸與儲存；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，主要用于儲存監(jiān)控數(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)時監(jiān)控數(shù)據(jù)以及將系統(tǒng)軟件發(fā)出的命令傳輸?shù)浆F(xiàn)場相關(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，主要用來動態(tài)配置現(xiàn)場各生產(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)存儲模塊，主要用于存儲監(jiān)控系統(tǒng)獲得的實(shí)時數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，以供用戶查詢?nèi)魏螘r刻的監(jiān)控數(shù)據(jù)；圖形處理模塊，該模塊是用戶友好型模塊，為方便用戶對不同生產(chǎn)設(shè)備、同設(shè)備不同時期生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對比查看，同時也可以將現(xiàn)場設(shè)備的物理參數(shù)加入到動態(tài)畫面中，從而可以實(shí)時監(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)時監(jiān)控各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，同時可以根據(jù)監(jiān)控到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場智能儀表設(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；報警處理模塊，在聯(lián)合站工作站對現(xiàn)場監(jiān)控的各設(shè)備傳輸?shù)膮?shù)設(shè)計一個正常值范圍，當(dāng)實(shí)時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)偏離正常值較大的情況下，工作站可以自動給出報警信息，提醒用戶對相關(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)時監(jiān)測功能或者通過其他手段發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場智能儀表設(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)之后或者長時間用戶不進(jìn)行相關(guān)操作時進(jìn)行設(shè)備的自動維修，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)場設(shè)備之間接口標(biāo)準(zhǔn)化，建立一個統(tǒng)一的監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲規(guī)范，可完全適用于分布式控制系統(tǒng)。本文設(shè)計的聯(lián)合站分布式監(jiān)控系統(tǒng)采用OPC作為現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌冢哂羞x擇性多、監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲方便、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)備的自動控制以及油井生產(chǎn)參數(shù)的自動檢測，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，為下一步的工作計劃提供及時、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)，可以對設(shè)備性能監(jiān)測和故障診斷分散在不同的地域同時進(jìn)行。油田現(xiàn)場應(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)備自動檢測及控制，完成油田生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集以及設(shè)備的過程控制，用戶界面管理以及對整個生產(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年科技計劃項目（13270346）。