安控SCADA系統(tǒng)系統(tǒng)在新疆油田生產(chǎn)中的應(yīng)用
一、系統(tǒng)概述
新疆油田公司的某個作業(yè)區(qū)需建設(shè)油田生產(chǎn)的自動化SCADA系統(tǒng)，系統(tǒng)規(guī)模包括300套抽油機(jī)控制器、20套三相計(jì)量控制器和15套水源井控制器。根據(jù)自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，整個系統(tǒng)需要建立前線中心控制室并預(yù)留今后建設(shè)的基地控制室，通過Internet可以遠(yuǎn)程實(shí)時查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)建設(shè)完成后，前線控制室可實(shí)現(xiàn)無人值守，操作人員可以在基地中心控制室對油田的生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控和管理。
二、技術(shù)難點(diǎn)
* 控制點(diǎn)分散。井口散布于油區(qū)各點(diǎn)，井口間的距離較大。配注計(jì)量站、水源井分布其間。最遠(yuǎn)控制端離中心控制室50Km左右。
自然環(huán)境惡劣。陸梁油田現(xiàn)場，冬天寒冷風(fēng)大，環(huán)境溫度最低可至零下40℃，夏天干燥炎熱，油井現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部溫度可高達(dá)80℃左右，而且晝夜溫差很大。
* 通訊環(huán)境差。其次，陸梁油田處于丘陵地區(qū)，地勢變化盡管不算陡峭，但并不能完全實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的可視通信。所以要求在通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)上，應(yīng)充分考慮到系統(tǒng)信道能否真正暢通，確保SCADA系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。
* 控制復(fù)雜。抽油井及水源井實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程起停、配注計(jì)量站實(shí)現(xiàn)自動排序計(jì)量。 系統(tǒng)接口復(fù)雜。與另一套自動化SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接，與聯(lián)合站DCS以OPC方式實(shí)現(xiàn)連接。
* 系統(tǒng)安全性要求極高。油田是生產(chǎn)性企業(yè)，安全生產(chǎn)是首先必須保證的。所以，對油田自動化SCADA系統(tǒng)也提出了極高安全性的要求。
三、解決方案
針對該生產(chǎn)區(qū)的實(shí)際工藝情況、時間工作環(huán)境情況，經(jīng)綜合考慮，制定了一套完整的自動化解決方案－ECHO SCADA 5000。
ECHO SCADA 5000系統(tǒng)已發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的分布式管理。系統(tǒng)內(nèi)每一臺計(jì)算機(jī)都是一個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，完成獨(dú)立的任務(wù)。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)中任何一臺計(jì)算機(jī)出問題，不會影響其他機(jī)器的工作，而保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。ECHO SCADA 5000以客戶端/服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享，保證系統(tǒng)中的任何一個節(jié)點(diǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)同步。本次SCADA系統(tǒng)需要監(jiān)控采集的量包括：
井口控制器。油溫、油壓、負(fù)荷、位移、三相電流、三相電壓、電量參數(shù)、抽油機(jī)起停狀態(tài)、盤根漏油檢測、控制器門開關(guān)檢測。
三相計(jì)量控制器。進(jìn)站油溫、出站油溫、管線油壓、計(jì)量液位高度、含水率、上下液位狀態(tài)、可燃?xì)怏w濃度、水套爐液位、水套爐溫度、水套爐間可燃?xì)怏w濃度、大小火狀態(tài)、各種閥狀態(tài)等。
水源井控制器。壓力、溫度、流量、液位、三相電壓、三相電流、電量參數(shù)、電機(jī)起停狀態(tài)、水源井工作狀態(tài)等！
1、使用產(chǎn)品
* ECHO 5309抽油機(jī)控制器由主控制器、電臺、電臺電源、避雷器、電源開關(guān)、接地匯流條及保護(hù)箱等組成。保護(hù)箱分為防雨遮陽罩、儀器箱兩部分，為單箱體、單開門結(jié)構(gòu)。保護(hù)箱可起到防雨、防曬、防塵的作用。
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* 計(jì)量配水站中包含18x6（I）型計(jì)量配水站、18x6（II）型計(jì)量配水站和多通閥實(shí)驗(yàn)站，根據(jù)不同形式的計(jì)量站，配置不同的遠(yuǎn)程終端RTU設(shè)備ECHO 5401系列自動計(jì)量控制器。ECHO 5401系列自動計(jì)量控制器是為適應(yīng)油田自動化的需要專門設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，它不僅具有精確的計(jì)量程序、優(yōu)良的通信能力和大容量的存儲器，而且具有性能穩(wěn)定、安裝方便、質(zhì)量可靠、實(shí)現(xiàn)無人值守等多種優(yōu)點(diǎn)，特別適用于油田惡劣的環(huán)境。
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*ECHO5501水源井控制器是我公司針對油田水源井控制而生產(chǎn)的遠(yuǎn)程控制終端（RTU），它采用了先進(jìn)的工業(yè)級產(chǎn)品作為控制器，具有功能強(qiáng)，可靠性高，應(yīng)用靈活，操作方便等特點(diǎn)？刂破骷瓤瑟(dú)立工作，也可方便地聯(lián)入控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測，形成SCADA系統(tǒng)。
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* ECHO SCADA 5000 組態(tài)軟件。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)靈活組態(tài)，支持多種通訊協(xié)議接入。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求功能的基礎(chǔ)上，用戶也可方便地進(jìn)行維護(hù)和二次開發(fā)。
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* 數(shù)傳電臺。MDS 2710設(shè)計(jì)用于點(diǎn)到多點(diǎn)的情況，系統(tǒng)數(shù)據(jù)遙測/SCADA和自動分發(fā)、油田自動化、水和污水?dāng)?shù)據(jù)遙測/SCADA以及聯(lián)機(jī)事務(wù)處理應(yīng)用。MDS 2710收發(fā)信機(jī)具有很強(qiáng)的干擾處理能力，因面能擴(kuò)展數(shù)據(jù)發(fā)送范圍并加強(qiáng)數(shù)據(jù)發(fā)送的可靠性。
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數(shù)傳電臺
2、通訊模式
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，中心控制室網(wǎng)絡(luò)均采用以網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為中心的星形結(jié)構(gòu)。為保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)所有設(shè)備均有冗余。
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3、系統(tǒng)功能
* 井口RPC。抽油機(jī)的自動啟？刂、空抽控制、負(fù)荷超限控制等；示功圖的采集和現(xiàn)場在線顯示；采集電機(jī)工作的三相電流和電壓，采集和顯示電流圖；現(xiàn)場控制抽油機(jī)的啟停，現(xiàn)場設(shè)定控制參數(shù)；遠(yuǎn)程遙控抽油機(jī)的啟停，遠(yuǎn)程設(shè)定控制參數(shù)；油壓、套壓、回壓、油溫的監(jiān)測；根據(jù)現(xiàn)場情況的不同，還應(yīng)考慮控制器的防護(hù)、防盜功能。
* 計(jì)量站RTU。適用油田計(jì)量配水站的自動化系統(tǒng)，可以管理從12井到18井式的計(jì)量配水站并預(yù)留有15%的余量；能對油田計(jì)量站的全部生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括計(jì)量間、配水間、水套爐間進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；實(shí)現(xiàn)自動倒井，油氣自動計(jì)量；實(shí)現(xiàn)液位、壓力越限的自動保護(hù)；實(shí)時監(jiān)測集油管匯的壓力溫度；實(shí)現(xiàn)計(jì)量間可燃?xì)怏w濃度檢測報警功能；含水檢測；具備自動及儀表控制箱內(nèi)就地電動倒井功能；計(jì)量控制器可儲存1天以上的采集數(shù)據(jù)；水套爐出油溫度、水套爐低液位報警、水箱低液位報警、水套爐滅火報警控制等；具有看門狗功能，當(dāng)系統(tǒng)由于意外情況造成死機(jī)時，能夠自行啟動，無需維護(hù)人員現(xiàn)場啟動。
* 水源井RTU。主控制器為ECHO5501的核心，它采集來自接線箱的各類信號；接線箱用于現(xiàn)場接線、信號調(diào)理和輸入、輸出轉(zhuǎn)接；壓力、流量、液位、溫度、電壓、電流信號為AI信號，啟動箱和三通閥狀態(tài)為DI信號，啟動箱和三通閥控制信號為DO信號；主控制器的COM2口可與手操器筆記本電腦連接完成控制器參數(shù)的讀寫。
* 中控室SCADA。設(shè)備驅(qū)動程序完成系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)通信；遠(yuǎn)程仿真程序?qū)崿F(xiàn)抽油機(jī)根據(jù)設(shè)定的工作點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動控制，監(jiān)測需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，小鍵盤遠(yuǎn)程遙控操作，遙控抽油機(jī)的啟停，在線采集示功圖；多種報警級別，按物理位置或類型查詢報警信息、多媒體技術(shù)報警、在線打印報警信息、存儲報警歷史信息；井口、計(jì)量站數(shù)量可任意增減，無數(shù)量限制；自動排序選井模塊完成油井井號的選擇及決定單井的計(jì)量時間。實(shí)現(xiàn)油井油、氣、水三相自動計(jì)量并存儲計(jì)量結(jié)果。
*中控室DMS。將統(tǒng)計(jì)分析或查詢的結(jié)果進(jìn)行輸出，包括打印機(jī)輸出、文件輸出等。文件輸出可以根據(jù)不同的需要形成不同的文件格式，如文本格式、HTML格式、Microsoft EXCEL格式等；統(tǒng)計(jì)圖輸出：針對各種統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，除生成相應(yīng)的報表外，根據(jù)需要還可生成相應(yīng)的曲線圖、餅圖、直方圖等。
* 中控室WEB。發(fā)布系統(tǒng)向用戶主要提供了四大方面的數(shù)據(jù)：各實(shí)體動態(tài)數(shù)據(jù)、油井功圖數(shù)據(jù)、日志信息、日報表，及相應(yīng)的定制打印輸出、打印預(yù)覽功能。
4、應(yīng)用效果評估
ECHO SCADA 5000系統(tǒng)的投入運(yùn)行，達(dá)到了加強(qiáng)油田生產(chǎn)管理、節(jié)省操作員工、減小勞動強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本、提高勞動生產(chǎn)率的目的，取得了較好的效果。值得特別關(guān)注的是，沙漠油田一般都具有遠(yuǎn)離居住區(qū)，后勤保障困難的特點(diǎn)，實(shí)施油田自動化，不但可以達(dá)到以上目的，在油田開發(fā)和管理的模式上也是一種創(chuàng)新。
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