淺談組態軟件在采油工藝流程的應用

武煥臣

摘要：利用組態軟件體系，能夠將傳統的油田生產監測和管理模式有機地融合在一起，從而建立大量的油井和脫水廠模型，形成了一個高效的采油模型。以此為基礎，對目前油田生產過程中自動監控系統的配置程序進行具體分析。通過對采油過程進行實時模擬和數據收集，使得油田的生產更具數字化特性，為之后制定相應的措施決策提供參考建議。

關鍵詞：組態軟件；采油工藝；工藝流程

一、前言

組態軟件通過聯合站、脫水站等諸多關鍵生產流程建模，對數據進行采集模擬試驗，對采油工藝流程進行有效的模擬仿真，構建出動態直觀且具有高度統計性的生產數據顯示模式，從而使油田生產的日常管理工作更具數字化特性，達到措施決策標準化。基于上述角度，文章結合某采油廠的實際工作內容，對組態軟件在采油工藝流程中的實際應用進行詳細分析，以不斷地優化和完善采油流程生產自動化監測工作[1]。

二、組態軟件在采油工藝流程中的應用背景

為進一步確保集約化生產得到有效實現，確保管理體制創新，做到減員增效，使各類工作獲得突破口，確保油田企業能夠獲得更加多樣的生存發展道路[2]，在當前油田數字化經營管理建設過程中，需要進一步有效提升實際管理績效，提高整體運營質量與效益。同時需要結合具體實際情況分步實施，量力而行。一方面，要使系統能夠做到可視化遠程監控，實現生產數據的傳輸及自動采集，構建出綜合管理模式，確保勞動用工得以降低；另一方面，需要根據老廠區的情況做進一步的有效改造。同時，需要根據廠區新區塊的產能情況以及油氣田地面工程的建設情況，構建出智能化數據分析庫，形成新型故障診斷保護模式，使用計量遠程管控的諸多功能，優化勞動用工，確保采油工作的生產效率得到提升。在數字化改造過程中，需要對組態軟件進行綜合使用，實現標準化的建設，形成專業化的服務，構建一體化管控模式，使資源得到有效共享，確保各類數據及時、真實、準確[3]。

三、組態軟件的特點及功能分析

我國目前擁有諸多組態軟件，如組態王及三維力控組態軟件，并在近些年的工業生產中得到了廣泛的應用。本文選取力控組態軟件以及組態王軟件進行綜合性的分析。

（一）力控組態軟件介紹

力控組態軟件的主要工作內容在于對下進行集中性的管理控制，對上進行有效的連接，是當前對現場生產數據進行有效收集，且開展更加有效的過程控制的綜合性軟件。其主要特點在于通過更為靈活的組態方式，而非編程模式來完成有效的系統集成，能夠提供更為優異的用戶開發界面，以及更為簡單的工況實現方法。同時，可以將其預設的諸多軟件模塊通過簡單的方法進行有效地組態，并在實際應用中有效實現各監控層的各項功能。舉例來說，在分布式網絡使用過程中，使用的報警及趨勢曲線等對實際遠程數據進行引用的方式，與實際引用本地數據具有高度的相同性。通過組態的模式，能夠在一定程度上減少自動化工程師實際系統集成的時間，大幅提升實際集成效率[4]。

（二）力控組態軟件的基礎結構分析

組態軟件實際的基礎程序與相應的部件主要包括人機交換界面view、工程管理器、I/O驅動程序、實時數據庫DB、各類數據服務與相應的拓展組件。力控組態軟件在實際應用過程中，其實際界面顯示的組態功能較為強大，擁有更為優異的開放性。其實際功能模塊更為豐富，數據庫較為強大，具有各類可編程的命令語言，同時具備更為周密的系統安全防范功能，以及相應的仿真功能。力控組態軟件的基本結構如圖1所示，I/O設備組態的建立如圖2所示。

（三）組態王工控組態軟件分析

組態王工控組態軟件屬于大型應用類軟件，用戶并不需要生成編程代碼，就能使用自己所需應用的軟件。數據庫是組態王軟件在應用中極為重要的核心部分。組態王組態軟件會通過I/O驅動程序軟件連接口，在現場有效獲取各類數據，并將其存入到相應的內部數據庫中，而應用的軟件可以通過內部數據訪問軟件，從實際數據庫中獲取各類硬件信息，從而在工業流程畫面中顯示更具動態的實際硬件運行狀態。數據同樣可以根據相反的順序，向硬件進行有效的寫回，并執行實際的控制操作。此外，組態王軟件同樣可在TCP/IP網絡協議的網絡內有效運行，并有效實現上下位機以及更高層次的廠級聯網[5]。

四、組態軟件的建設目標及內容分析

（一）建設目標

以數字化模式對采油工作進行有效優化，應用視頻監控、生產數據監測以及遠程傳輸監控、生產運營管理一體化的方法，確保整體采油管理區生產動態得到全方位的把控，使采油管理區生產組織運行綜合效率得到提升，進一步優化勞動生產率，確保財務管理區生產管理工作能夠具備扁平化以及經濟化的特征，最終降低成本，盤活資源，確保勞動生產率得到提升，使綜合效益得到大幅度的增加。首先，在監控可視化的構建過程中，需要應用視頻監控系統、生產實時監控系統以及各類定位監控系統，使工作人員能夠更加直觀地掌握設備的實際情況以及人員活動情況，從而進行現場監控，通過更加規范的方式進行管理[6]。其次，進行有效的應急工作建設，以組態流程和地理信息為實際基礎，形成自動化集成應用，確保對生產現場重點生產安全環節、重點崗位危險源等諸多重點現場內容進行實質監測，及時發現各類隱患，使實際應急處置更為高效。最后，進行管理精細化建設工作，尤其是對生產數據以及水電藥劑設備運行等諸多數據，需要進行更為準確地監測，對實際生產情況進行精準地把握。

（二）建設內容

根據全局統一的思路，構建適用于當前公司油田管理采油區特點的綜合性數字化監控指揮平臺。其主要功能包含參數監測、視頻監控以及工況監測等。監控指揮平臺會有效提取急速油田生產以及諸多重點設備運行的綜合數據，并進行集中匯總分析，形成更為準確客觀且高度及時的生產數據[7]，并對管線監控、地理信息以及現場視頻等信息進行有效地集成，結合實際業務流程以及管理的綜合特點，對信息內容進行有效的集成、整合與設計，確保油水井生產等全流程能夠獲得有效的生產監控。在實現技術角度，需要進一步通過對工藝流程以及生產流程的各類二次組態技術集成工控系統，而后進行有效分級授權，滿足多點異地油田生產實時數據監測與系統查詢的要求。

五、力控組態軟件及儲油液位罐監控仿真實現模式分析

（一）在I/O設備內構建設備及數據庫連接

實際設備連接在仿真系統內，其地址可進行任意設置。在具體設備連接過程中，構建I/O設備組態下，需要進一步選取通用的MODDus-TCP/IP協議，實際設計設備地址需要對其填寫相應的設備IP地址。同時需要構建數據庫組態，進一步對每一變量，包括入閥門以及相應的出閥門、開關與儲油罐液位四個變量與實際的寄存器進行有效連接。其中，儲油液位罐可進一步設置為增量寄存器，而實際增量寄存器內，相應的寄存器地址可設置為1，出閥門、入閥門與實際開關的變量能夠進行選擇的寄存器主要為狀態控制寄存器，相應的計算機IP地址可進一步設置為設備0、1、2。依照整體儲油液位罐，具體工藝需要構建流程、繪制窗口圖形，將相應的圖形模塊與實際的數據庫組態進行有效的關聯。“開始”以及相應的“關閉”按鈕，需要在實際校本編輯器內進行有效的校本編譯，將PV=1作為開始，PV=0則為關閉。第四，需要對全局腳本編程序編譯進行分析。點擊“開始”之后，如果數值增加，相應液位會進一步上升。在點擊“關閉”之后，相應的數值停止，而液面回歸到靜止狀態[8]。

（二）人機界面監控主窗口

人機界面主窗口設計需要根據實際系統構成及相應工藝流程的具體要求，明確系統監控的對象。結合3D max等諸多圖形處理工具，確保將組態畫面進一步設計為相應的三維動態畫面。由此從人機界面對外輸泵流量、壓力等諸多內容進行實質性的監測。

（三）數據界限監測以及報警功能

通過對實際站內灌區及各點壓力、可燃氣體、溫度等諸多內容進行綜合性監測，能夠確定報警信號區域，明確信號類型，同時具備歷史查詢、打印等諸多功能，以便后續查看。

（四）歷史數據回放功能

在實際系統的具體運行過程中，需要對各類數據進行機動記錄，如對管位以及各點壓力與各站點流量曲線進行綜合性記錄。

六、組態軟件及采油工藝的集成系統集成分析

（一）脫水站工藝系統

在油井中抽出的液體，經過實際的計量站計量后，會進一步將其輸送至脫水站，進行綜合性的集中處理，而后再進一步通過熱化學沉降脫水以及相應的電脫水，最終達成油水分離的實際狀態。組態軟件可依照仿真系統實現實際的原理，對實際油廠脫水站的綜合采油工藝流程圖進行有效匯聚，并與實時數據庫進行綜合性的連接，確保脫水采油工藝流程中相應的儀器儀表的各類數據的實時性采集。

（二）集輸站軟件結構

軟件能夠對液面流量界面、壓力、溫度等諸多參數進行綜合性監測，能夠進行自動報警、記錄，對多畫面、多參數進行有效地監控，并顯示在屏幕上，同時可以定期打印報表，分析設備運行狀態，對集輸站系統進行診斷。

在實際畫面中，構成背景圖形的部分主要為凈化罐、沉降罐以及加熱罐的實際輪廓。而各類管道圖形以及數據顯示、各種提示等內容，只要畫面不改變、不切換，則處于不變的狀態。而相應的內容能夠在組態王開發狀態下有效完成。組態王組態軟件的繪圖庫能夠有效提供大量的基礎數據。另外，組態王工具箱內提供的各類繪圖工具主要為折線、直線、圓形等，用戶可以構建出自己的拓充圖形，有效繪制各類畫面流程。另一部分，定義隨著數據的變化而產生一定程度的變化，相應的部分需要在靜態畫面定義相應的動態數據進行連接，而后在view運行中。相應的畫面能夠對數據的變化進行有效更新。在具體畫面運行過程中，能夠了解系統運行的綜合情況，主要包含二次沉降罐、一次沉降罐加熱爐、溫度、入口閥溫度以及外輸壓力、外輸流量等諸多參數。如果參數出現異常情況，即超出正常允許范圍的下限，畫面就會顯示出各類問題的部位。此時，單擊報警窗口的按鈕，能夠了解報警的綜合情況，同時對時間靜止等諸多信息進行記錄。此外，點擊畫面上的圖素，進入該圖素的內部，可以對實際運行畫面進行有效了解。通過切換至實時或相應的歷史曲線部分，進一步查閱當前所具有的實時運行曲線圖或任意歷史運行曲線圖，并進入實際的報表畫面，了解諸多參數歷史及相應的實時信息，以及實際報表定義及輸出的情況。同時，還能夠進行實質性的打印，對Windows資源共享的特征進行有效地應用，能夠將組態王組態軟件與具備的開放式結構以及Excel實際的報表功能進行有效的結合。應用組態王具有的隸屬數據編程接口，以及相應的動態數據交換技術，構建出格式更為靈活、界面具有高度美觀性的報表。用戶能夠依照實際的需求，對報表輸出的時間以及實際輸出的周期進行有效定義。命令語言能夠確保系統功能的有效擴充，進一步依照執行條件的差異，細化為不同的部分。其應用程序命令語言在具體應用系統啟動及相應的退出過程中執行，或者在運行過程中執行。

組態軟件運用的語言，一是數據改變命令的語言，其主要工作是在給定變量的值發生改變時予以有效的執行。二是世界命令語言，在實際事件發生、消失或存在時進行實際的執行。三是熱鍵命令語言，在操作者按下熱鍵時進行有效的執行。四是畫面命令語言，在畫面具體存在加載以及關閉時進行有效的執行。而命令語言的實際語法可視為C語言的子集，具有簡便易學的特征，能夠應用命令語言進行報警、管理以及報表輸出、歷史曲線、自動運行等。組態王組態軟件運行程序在實際運行到相應命令語言時，會依照順序執行相應的指令，自動完成實際操作，同時確保操作任務自動化。

七、結語

組態軟件能夠滿足當前油田生產工藝流程以及日常數據采集的需要。在此過程中，能夠使企業生產效率大幅度提升，使運營中的成本得以降低，進一步做到提質增效。希望在后續采用工作中，進一步將各類主臺軟件在實際采油廠的工藝流程內進行綜合性的應用，擺脫傳統人工操作存在的局限性問題，使產品質量得到有效提升，從諸多角度使系統得到有效優化。

參考文獻

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作者單位：大慶油田第六采油廠數字化運維中心