EPKS 系統的開發與應用

帕提古麗·熱合曼，馬合木提·吐爾遜

（吐哈油田油氣生產服務中心維修技術服務部，新疆吐魯番 838202）

0 引言

壓縮機、加熱爐是油氣生產的關鍵設備，這些設備的運行狀態直接關系到油氣產品產量及質量，尤其是在當前產量緊張和安全生產倍受關注的情況下，提高設備運行數據監控的安全性、實時性，為操作人員提供準確可靠的數據信息，能夠及時了解設備的運行狀況，確保壓縮機、加熱爐的安全平穩高效運行是十分必要的。

1 項目背景及存在問題

輕烴壓縮機、加熱爐等設備的數據以前通過RTU 串行技術、按照Modbus 通信協議和力控PcAuto 過程自動化控制軟件實現遠程監控并網上發布，但是隨著油田開發及生產的不斷變化，計算機網絡技術、信息及通信技術的突飛猛進，原監控系統穩定性、可維護性、技術先進性等方面顯得不足，多次對監控軟件進行完善還是滿足不了實際要求。

2 EPKS 系統簡介

2.1 系統組成及結構

EPKS 過程知識系統是Honeywell 最新一代的過程自動化系統。它將人員與過程控制、經營和資產管理融合在一起，綜合計算機、通信、顯示和控制等4C 技術。EPKS 為用戶提供遠高于集散控制系統的能力，提高系統的安全性、可靠性，EPKS 系統的網絡結構如圖1 所示。

圖1 EPKS 系統的網絡結構

EPKS 系統包括3 部分：帶I/O 卡件的C300 控制器、FTE容錯以太網和人機接口服務器/操作站。C300 控制器I/O 卡件和生產過程相聯接，操作站和操作人員相聯系，以太網把這兩部分聯成系統。從現場發送過來的信號經過IOTA 板進入相應的IOP 模塊，然后進入C300 控制器。控制器處理后的信號通過防火墻送到交換機，交換機出來后送到EPKS 服務器和2 臺操作站。

EPKS 系統的核心——C300 控制器是新一代的基于CEE執行環境的控制器，作為與現場信號接口的模塊，具有常規調節控制、邏輯控制、順序控制等強大的控制功能。它的主要任務：上位機通信、點對點通信、IOLINK1 跟IO 模塊通信、IOLINK2 跟IO模塊通信、確定性控制執行環境等。

2.2 系統功能

EPKS 系統具備以下功能：全局數據庫功能；提供IE 瀏覽器訪問過程畫面的功能；全局在線文檔功能，在線幫助和技術資料支持；實時數據庫功能，服務器故障情況下，客戶機可直接從控制器讀取實時數據庫；繪制、顯示流程圖功能；歷史記錄、歷史曲線功能；報警功能；通信功能，形成全廠一體化管理系統。

3 改造方案和實施

改造方案是利用RS485 串行端口技術，按照Modbus RTU通信協議，將壓縮機、加熱爐控制設備的數據首先進入網關，通過網關轉換成ModbusTCP 協議傳送到EPKS 系統，然后在服務器上做軟件組態，實現遠程監控。

3.1 硬件配置

在EPKS 系統中，SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數據采集與監視控制系統）控制器是第三方控制器，具有數據采集及監控功能。SCADA 控制器通過網關與服務器連接，服務器可以監視和管理第三方控制器的過程控制數據。因此，壓縮機、加熱爐的數據實現遠程監控，需要一個網關，它接受現場經過處理的批量數字信號。通過SCADA 控制器實現壓縮機、加熱爐數據遠程監控的總體框架如圖2 所示。

圖2 壓縮機、加熱爐數據遠程監控總體框架

3.2 軟件組態設置

在EPKS 服務器上，進入MODBUS 通信軟件，對網絡組態進行配置。壓縮機、加熱爐PLC 控制器的數據，按照Modbus RTU 通信協議首先進入網關，通過網關轉換成TCP/IP 協議接入EPKS 系統，實現對壓縮機、加熱爐數據的遠程監控。具體的網絡組態配置如圖3 所示，網絡組態配置步驟如下：

圖3 網絡組態配置

進入SCADA 組態畫面（Quick Builder），建立通道。打開configuration studio→點擊control strategy→點擊SCADA control 下面的build channels，建立通道，組態配置完后進行下裝，在操作站中激活。建立通道的組態配置如圖4 所示，具體操作步驟如下：

圖4 建立通道的組態配置

進入SCADA 組態畫面（Quick Builder），建立控制器。打開configuration studio→點擊control strategy→點擊SCADA control 下面的controllers，建立控制器，組態配置完后進行下裝。建立控制器的組態配置如圖5 所示，具體操作步驟如下：

圖5 建立控制器的組態配置

進入SCADA 組態畫面（Quick Builder），建立SCADA 點。打開configuration studio→點擊control strategy→點擊SCADA control 下面的points，建立SCADA 點，配置SCADA 點的PV、SP 和OP，進行下裝。建立SCADA 點的組態配置如圖6 所示。具體操作步驟如下：

圖6 建立SCADA 點的組態配置

EPKS 系統提供專業的繪圖軟件，可以繪制流程圖、表格等，在流程圖和表格上填加各類檢測信號，可以實現動態顯示和監控，投入運行的壓縮機、加熱爐的數據集成監控界面如圖7 和圖8 所示。

圖7 投入運行的壓縮機的數據集成監控界面

圖8 投入運行的加熱爐的數據集成監控界面

4 實施效果

（1）效益評價：①開發后的組態設置及編譯程序準確合理，提高機組數據的準確性及可靠性，減少因設備故障引起的經濟損失，為輕烴機組的平穩、高效、安全運行提供有力保障；②該方案的實施及投用為操作人員提供很多方便，減少操作人員的設備巡檢次數，為企業節省人力及財力，大大提升企業的管理水平和經濟效益；③一年的運行狀況表明，改造方案合理，硬件擴建和軟件開發科學，監控機穩定性可靠，更好地滿足大型設備數據實時集成監控要求，在及時處理現場報警、降低事故發生頻率等方面取得明顯效果。

（2）推廣前景：①DCS 系統的硬件擴建及軟件開發功能比較強，應用靈活、運行可靠、性能穩定、成本低等優勢，值得推廣；②現場機組控制器與DCS 之間通信設置與開發促進計算機技術、自動化控制技術和通信技術的完美結合，充分體現以信息化帶動工業化的發展趨勢，有比較廣泛的應用及推廣前景。

5 結束語

下步工作計劃是進一步加強現場機組控制器及儀器儀表的定期巡檢、維護保養，保證壓縮機、加熱爐等大型設備的平穩、高效運行，為安全生產提供有力保障；溫米生化裝置和輕烴裝置的數據需要進入EPKS 系統，實現集中監控。因此，需要對EPKS 系統進行進一步研究，開發系統硬件及軟件功能，積極參與該方案的實施工作，更好地滿足安全生產的要求。