DCS在外输泵数据采集中的应用

2019-11-08于耀宗

石油化工自动化 2019年5期

于耀宗

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤南作业公司，天津 300456)

某海洋石油采油平台[1]的5台原油外输泵担负着整个区域油田群的原油外输[2]任务，因此外输泵的监控管理至关重要。平台外输泵运行各参数包括：泵体驱动端及非驱动端轴承温度值、振动值，电机驱动端及非驱动端轴承温度值、振动值，电机三项绕组温度值等；单台外输泵涉及11个参数，即5台外输泵总计有55个参数只能在现场控制盘上读取，并且现场控制盘无法显示各参数的历史趋势曲线，因此既不便于对外输泵运行参数的实时监控，也不便于通过查阅各参数历史数据对外输泵进行维护、维修。该采油平台外输泵所使用的S7-200PLC[3]控制系统与Delta V[4]控制系统都支持Modbus通信协议[5]，因此运用技术手段成功将外输泵运行参数传输至分散控制系统(DCS)，实现了对外输泵运行数据的实时采集、参数历史趋势[6]查询功能。

1 外输泵参数采集的技术要求

1.1 硬件条件

外输泵所使用的PLC有2个通信端口[7]port1和port0，port1端口已经与控制盘触摸屏相连，port0端口处于闲置状态，且port0端口支持Modbus通信协议；DCS配备的串行通信卡也支持Modbus协议，因此设计基于Modbus协议的通信方式实现DCS对外输泵运行数据的采集功能。

1.2 软件条件

在外输泵PLC程序中增加“调用Modbus通信功能”指令，使PLC“port0端口”实现Modbus通信功能；通过DCS组态，定义相关参数地址，实现外输泵运行参数传输到DCS人机界面[8]，从而节省了大量DCS的硬点和软点点数以及敷设大量电缆的工作量。

2 采集数据的实施过程

2.1 PLC编程

在PLC程序中新加1条调用“Modbus通信功能指令程序”，添加MBUS_INIT和MBUS_SLAVE 2个子程序[9]。PLC程序新增指令界面如图1所示。

2.2 DCS通信端口参数组态

DCS使用Serial Card串口卡[10]与所连接的串口设备交换数据，每个串口卡有2个通信端口，每个端口以RS-232接线方式挂1台串口设备，也可采用RS-422/RS-485[11]接线方式最多连接16台串口设备。在Delta V浏览器下添加1块新的串行通信卡，通过该卡与现场外输泵PLC的port0端口进行Modbus数据通信，可按如下路径配置：“PhysicalNetwork—Control Network—I/O—New Card”。

在Delta V浏览器中对串行通信卡通信端口的波特率、校验位、数据位、停止位、串口设备地址等参数组态[12]。对串行通信卡通信端口数据寄存器地址组态，使其与每台外输泵PLC所监控的温度、振动值等11个参数的地址建立一一对应关系。

3 组态及调试

在Delta V浏览器中新建与参数相对应的“Module”，对参数量程、报警值以及历史趋势等进行组态，把“Module”分配到相应控制器并完成下装，然后将外输泵所监控的温度、振动值等参数组态到DCS操作站人机界面中。完成DCS串行通信卡通信端口与现场外输泵PLC的port0端口电缆铺设与接线，利用DCS自带在线诊断功能进行两者间的通信状态检查，保证DCS串行通信卡通信端口与PLC的port0端口通信畅通，最后确认现场外输泵控制屏所显示的泵运行数据与PLC传输至DCS人机界面数据相一致即可。

图1 S7-200 PLC程序新增指令界面示意

4 应用效果

将外输泵运行数据传输至DCS，方便了中控室值班人员第一时间监控外输泵的运行参数，同时通过设置参数报警值，当外输泵运转出现异常时，发出报警，便于第一时间得到信息，可为倒运泵留有足够时间，对预防外输泵出现意外停机，避免造成更大损失意义重大。当外输泵出现故障停机后，通过查询、对比各参数历史曲线便于及时准确找出故障原因，提高检修工作效率。该项目应用3 a来，减少了外输泵意外停机6次，避免了原油产量损失4×103m3以上。