摘要：本文在長(cháng)慶油田數字化建設的大背景下，介紹了安控科技自主研發(fā)的Super E50系列模塊化RTU及其在數字化油田站點(diǎn)的設計與應用。

    關(guān)鍵詞：模塊化、RTU、Super E50、數字化 油田

    Abstract: This paper, in the background of Changqing Oilfield digital construction, describes the Super E50 Series Modular RTU which is developed independently by ECHO, design and application in the field of digital site
Key words: Modular; RTU; Super E50;digital; Oilfield.

    1 Super E50系列模塊化RTU 介紹

    1.1 系統結構
                
                            圖1 Super E50系列模塊化RTU系統結構圖

    1.2 性能特點(diǎn)

    1）結構先進(jìn)，易于擴展，可多站協(xié)調工作，組建復雜系統。

    2）模塊化設計工業(yè)標準設計，DIN導軌安裝結構，方便現場(chǎng)安裝。

   3）經(jīng)濟可靠、功能強大的通信接口，支持Modbus RTU／ASCII／TCP、DNP3（可選）等通信。

   4）協(xié)議，具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口。

    5）高效的工程開(kāi)發(fā)工具，符合IEC61131-3標準，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五種程序語(yǔ)言。

    6）友好的人機界面。

    7）功能強大的硬件系統，采用32位ARM處理器，嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(RTOS)。

   8）先進(jìn)的冗余/容錯方式。

    9）經(jīng)濟高效的RTU系統。

  10）工作溫度-40～+70℃，工作濕度5～95%RH，適應各種惡劣環(huán)境。

    11）通過(guò)CE認證，達到EMC電磁兼容3級標準。

    12）ISO9000質(zhì)量管理體系。

    1.3 開(kāi)發(fā)工具

    傳統RTU系統的工程開(kāi)發(fā)工具一般采用各自獨立的系統，各家知名RTU各有特色，但互不兼容，一般RTU開(kāi)發(fā)和使用人員必須進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的培訓才能勝任對RTU系統進(jìn)行開(kāi)發(fā)、使用和維護，各種RTU工程的建設投資、運行和維護成本都很高。隨著(zhù)軟件技術(shù)和硬件技術(shù)的快速發(fā)展，各種RTU系統適用在各種不同的工業(yè)場(chǎng)合的應用，不同RTU系統之間數據互通互用的要求越來(lái)越強，用戶(hù)對于RTU系統的開(kāi)放性、兼容性要求也越來(lái)越高。 

    安控科技Super E50 系列模塊化RTU系統工程開(kāi)發(fā)工具EOpen就是針對用戶(hù)的這種要求而開(kāi)發(fā)的新型RTU系統，該系統采用國際標準IEC61131-3，具有良好的兼容性和開(kāi)放性。EOpen源自德國INFOTEAM公司的OpenPCS系統，該系統已獲PLCOPEN國際認證。源于其開(kāi)放性和兼容性，可以在用戶(hù)的新建系統及舊系統改造中，節省大量的投資。  
EOpen采用符合IEC61131-3標準的IL、LD、ST、SFC及FBD/CAC等語(yǔ)言，用戶(hù)及開(kāi)發(fā)工程師可以根據工程的控制特點(diǎn)及要求選擇其中一種語(yǔ)言或幾種語(yǔ)言進(jìn)行組合靈活使用，工程師可以快速高效的完成自動(dòng)化工程的建設。

    2 數字化油田介紹

    2.1數字化油田的概念

    隨著(zhù)油田信息化建設進(jìn)程的發(fā)展，一個(gè)新的概念應運而生，并迅速在全球石油行業(yè)引起了強烈反響，這就是 “數字油田（Digital Oilfield）”。數字油田的概念源于美國前副總統戈爾提出的數字地球 (Digital Earth)， 數字油田的概念一經(jīng)提出，就得到了國內外各大油田和石油公司的普遍重視，數字油田已經(jīng)成為石油企業(yè)信息化建設的戰略目標，得到了全世界石油企業(yè)的廣泛關(guān)注。

    數字油田是指建立數據和信息資產(chǎn)的共享機制和管理體系，在信息共享的基礎上，面向油氣田勘探、開(kāi)發(fā)、地面建設、儲運銷(xiāo)售以及企業(yè)管理等各生產(chǎn)環(huán)節，建立多專(zhuān)業(yè)的綜合數據體系，并與各專(zhuān)業(yè)的應用系統進(jìn)行高度融合以滿(mǎn)足油氣田日常生產(chǎn)運行、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)監控、設備管理、成果展示等的各種需求。

    2.2數字化油田的建設思路

    長(cháng)慶油田提出的建設思路是：油田數字化建設重點(diǎn)實(shí)現對井組、管線(xiàn)、站(庫)等基本生產(chǎn)單元的過(guò)程管理，堅持“兩高、一低、三優(yōu)化、兩提升”的建設思路。

    1．兩高：高水平、高效率

    1)高水平：建成井站實(shí)時(shí)數據采集、電子巡井、危害預警、智能診斷油井機泵工況、生產(chǎn)指揮的智能專(zhuān)家系統。

    2)高效率：通過(guò)數字化管理系統的應用，提高操作人員的工作效率(人力資源的優(yōu)化效率)、生產(chǎn)運行的管理效率、油田開(kāi)發(fā)的綜合效率。

    2．一低：低成本，即堅持低成本建設思路。

    3．三優(yōu)化

    1)優(yōu)化工藝流程；

    2)優(yōu)化地面設施；

    3)優(yōu)化管理模式，實(shí)行扁平化管理，按廠(chǎng)、區、站三級管理模式：

    •站點(diǎn)、聯(lián)合站等各類(lèi)站場(chǎng)以監視、控制、操作為主，實(shí)現對單井的日常管理；

    •作業(yè)區以監視、調度、生產(chǎn)管理為主，實(shí)現對井組、油藏的重點(diǎn)管理；

    •采油廠(chǎng)以生產(chǎn)管理、優(yōu)化分析、智能決策為主，實(shí)現對油藏、油田的綜合管理。

    4．兩提升

    1)提升工藝過(guò)程的監控水平，即借助數據采集系統和電子巡井系統對工藝過(guò)程進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監視，對照歷史數據和經(jīng)驗數據進(jìn)行預警、報警。

    2)提升生產(chǎn)管理過(guò)程智能化水平，利用數據分析、數據整合、數據共享技術(shù)，結合各種數學(xué)模型、經(jīng)驗數據、專(zhuān)家系統，對生產(chǎn)管理過(guò)程進(jìn)行智能化指導。

    2.3數字化油田的信息結構圖

                
                                 圖2   數字化油田的信息結構圖

    3 實(shí)際應用工程介紹

    3.1 工程概述：

    按照長(cháng)慶油田數字化建設的高水平、高效率、低成本的總體思路，該產(chǎn)品通過(guò)更低的價(jià)格，更高的品質(zhì)，更好的服務(wù)最終取得了用戶(hù)的認可。用戶(hù)決定在長(cháng)慶油田采油三廠(chǎng)油二聯(lián)合站的數字化建設中采用了安控科技自主研發(fā)生產(chǎn)的 Super E50系列模塊化RTU 搭建整個(gè)站內數據的采集、控制、分析和傳輸的數化平臺。

    分別在控制值班室、注水間、消防值班室各設置1套Super E50系列模塊化RTU，組成一套集散式油田站場(chǎng)監控系統（簡(jiǎn)稱(chēng)站控系統）。該系統由三大部分組成，分別完成站內集輸系統、水處理及注水系統、消防系統等的生產(chǎn)過(guò)程監測和管理，實(shí)現重要生產(chǎn)數據的實(shí)時(shí)監測，重要生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，敏感區域異常情況的聲光報警，歷史數據的存儲查詢(xún)，報表的自動(dòng)生成，數據的遠程訪(fǎng)問(wèn)等功能。

    3.2 站控系統結構圖如下：

    整個(gè)系統采用集散控制的建設思路，分別在不同的生產(chǎn)區域進(jìn)行獨立的采集控制，再將不同區域的生產(chǎn)數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的方式集中到聯(lián)合站中控室進(jìn)行集中監控，這樣就降低了風(fēng)險，提高了系統的穩定性。
 
                 
                                        圖3 站控系統結構圖  

                  
                               圖4 聯(lián)合站集輸區域數據監控流程圖

    3.3 數據監控界面如下：

    在數據監控組態(tài)方面該產(chǎn)品支持標準的Modbus RTU協(xié)議，可以通過(guò)TCP/IP 或者串口的方式與上位機系統進(jìn)行通信、組態(tài)，具有更好的兼容性。下圖為該聯(lián)合站集輸區域的數據監控流程圖。

    3.4 采集控制I/O點(diǎn)統計如下：

    1、集輸區E50模塊化RTU（裝置區、外輸區、加熱爐區、配電室）
       

    2、注水間E50模塊化RTU（注水間，采出水、污水處理）
      

    3、消防值班室E50模塊化RTU（消防自控）
    

    4 結語(yǔ)

    Super E50系列模塊化RTU在長(cháng)慶油田公司“兩高、一低、三優(yōu)化、兩提升”的總體建設思路的指引下，緊密結合長(cháng)慶油田的實(shí)際生產(chǎn)需求，充分發(fā)揮該模塊化RTU的價(jià)格優(yōu)勢、品質(zhì)優(yōu)勢和服務(wù)優(yōu)勢，圓滿(mǎn)完成數字化站點(diǎn)的建設，是一個(gè)非常典型的數字化工程應用系統，可以預見(jiàn)，該產(chǎn)品將在未來(lái)的工業(yè)化、數字化建設進(jìn)程中將得到廣泛的應用。

    王國飛（1985- ）
    男，山西晉中人。畢業(yè)于北京信息科技大學(xué)測控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)，一直從事于儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)，現就職于北京安控科技股份有限公司。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第五期