DCS电子控制系统在塔河油田联合站的应用*

朱芙菁 无锡科技职业学院

DCS电子控制系统在塔河油田联合站的应用*

朱芙菁 无锡科技职业学院

DCS电子控制系统将联合站现场的控制站、操作中心、采集站以及管理站等联接起来，DCS体系在结构上分为经营管理级、生产管理级、过程管理级、直接控制级以及工业过程五个部分，这五个部分从控制中心管理到现场设备运行参数的监控，形成了一整套完善的系统。塔河油田联合站DCS电子控制系统主要由轻烃回收、联合站和联合站扩建三个部门组成。在DCS电子控制系统中ACM为控制核心，主要通过ACM发出命令，再由I/O输出数字命令信号，实现对油田联合站现场生产运行控制。该系统可以实现基层生产管理无人值守，生产运行参数实时检测，传输速度快，可靠性高。

DCS；电子控制；油田联合站；ACM模块；工艺

在油田联合站引进DCS电子控制系统，该系统主要是对联合站工作过程中运行参数、状况实时检测与监控，有任何问题都会以数据信息的形式传回控制中心，控制中心再对数据信息进行自动或者人工遥控处理，可以实现站内生产管理部门无人化，减少站内控制中心人员。高度自动化的监控管理能够确保联合站长期、安全、稳定运行，同时提高了工作效率，特别是位于沙漠、隔壁或偏远地区的油田联合站利用该套系统作业，更有益于提高生产管理效率[1]。

1 DCS电子控制系统

利用网络通信技术，DCS电子控制系统将联合站现场的控制站、操作中心、采集站以及管理站等联接起来，根据DCS电子控制系统研究成果，将DCS体系在结构上分为五个部分，这五个部分从控制中心管理到现场设备运行参数的监控，形成了一整套完善的系统，如表1所示[2]。

其中现有的DCS产品可实现直接控制级与过程管理级两层功能；而生产管理级与经营管理级两层功能则需要借助与DCS联成的网络通用计算机实现。

表1 DCS集成系统分层结构

2 塔河油田联合站DCS系统

塔河油田联合站DCS电子控制系统主要由轻烃回收、联合站和联合站扩建三个部门组成。整个DCS系统采用美国APACS系统作为下位机，两台上位机采用HPPIII500通用计算机组成，上位机、下位机与应用软件等有机结合，使得DCS电子控制系统适用性得到完善[3]。

2.1 上位机

DCS电子控制系统上位机主要采用的是HP PIII500通用计算机，8.4G硬盘、128M内存、MBI卡、网卡，以WindowsNT4.0操作系统为运行环境，支持TCP/IP协议。通过网卡将两台上位机相连，相互冗余以提高DCS系统的可靠性，可以连接打印机打印报表，以及进行屏幕硬拷贝。通过网络将向下与控制器连接组成冗余通讯通道，通讯协议IEEE802.4，5Mbps的通讯速率[4]。

2.2 下位机

DCS电子控制系统的下位机主要采用的是APACS系统，由高级模块ACM（控制核心）与I/O部分组成。采用的是高性能、低价格、低能耗的STD总线，未来将开发成熟的I/O与之配套使用，可以完成结点机的全部功能，下位机的工作原理如图1所示。

图1 下位机工作原理

作为下位机控制核心ACM模块，主要通过MODLBUS对上位机以及其他模块进行响应，响应得到的数据信息可通过I/O输入输出功能模块传入。整个系统有3个模块架，模块架利用数据总线实现相互通信，并且ACM与I/O模块均安装在模块架上。DCS电子控制系统还包括其他功能模块，分别是增强的模拟模块EAM、标准模拟量模块SAM、标准离散量模块SDM、温度模块RTM以及接口卡MBI，塔河联合站DCS系统现场一共采用了21块模块，其中包括6块SAM模块、1块EAM模块、9块SDM模块以及5块RTM模块[5]。

2.3 系统应用功能实现

（1）生产数据的采集。通过下位机中ACM与I/ O模块，采集现场生产动态参数（生产压力、气/液流量、温度、电信号等），将采集的生产数据处理为数字信号回传到ACM控制器进行分析。

（2）主要控制功能。在DCS电子控制系统中ACM为控制核心，主要通过ACM发出命令，再由I/O输出数字命令信号，实现对联合站现场生产运行的控制。

（3）计量功能。通过计量功能对联合站内的天然气、原油、液化气等流量进行计算，特别是对气体的计量，还能进行压力和温度的补偿计算。

（4）系统报警功能。联合站生产运行环节比较多，各个环节均正常运行才能保证联合站工作的顺利进行，因此对联合站重要环节设置报警点，通过颜色和声音的变化实现报警，同时自动生成报警信息，供后续调查使用。

（5）工艺管理。主要通过流程图的方式实现联合站实时生成参数显示，同时显示和保存的还有生产数据以及报警信息数据；系统屏幕上的按钮可实现切断阀、泵开关的控制，还包括确认控制按钮、是否解锁、复位以及是否实现手动/自动控制等；历史生产参数自动生成图形，清晰刻画出时间周期内的生产动态情况。

3 结语

在塔河油田联合站安装DCS电子控制系统可以实现基层生产管理无人值守，生产运行参数实时检测，传输速度快，可靠性高。并且软件组态灵活，联合站在生产运行过程中各个生产环节可实时报警，可以更加灵活地输出生产过程中的运行数据，通过人机互动界面处理现场情况。考虑到工作人员操作简便，可将WindowsNT4.0操作系统改为中文版，实现基层人员操作无盲点，也可以增加上位机的内存和硬盘容量，提高处理速度，而且还能存储更多的历史数据。

[1]王常力．集散型控制系统的现状与应用[J]．中国计算机用户，1994，（6）：16-18.

[2]潘爱民．COM原理与应用[M]．北京：清华大学出版社，1999.

[3]付建民，陈国明，龚金海，等．酸性气田集输系统紧急关断方案设计[J]．天然气工业，2009，29（6）：94-97.

[4]王卫．DCS系统在莫北油田地面工程中的应用[J]．石油规划设计，2003，14（5）：49-50.

[5]杨长来，赵晓．联合站改进工艺流程的节能效果分析[J]．油气储运，2002，21（2）：46-47.

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.040

基金论文：无锡科技职业学院教改研究课题“依托无锡硅谷进行微电子技术专业建设的研究”（JG2013007）。