浅谈组态软件在采油工艺流程的应用

武焕臣

摘要：利用组态软件体系，能够将传统的油田生产监测和管理模式有机地融合在一起，从而建立大量的油井和脱水厂模型，形成了一个高效的采油模型。以此为基础，对目前油田生产过程中自动监控系统的配置程序进行具体分析。通过对采油过程进行实时模拟和数据收集，使得油田的生产更具数字化特性，为之后制定相应的措施决策提供参考建议。

关键词：组态软件；采油工艺；工艺流程

一、前言

组态软件通过联合站、脱水站等诸多关键生产流程建模，对数据进行采集模拟试验，对采油工艺流程进行有效的模拟仿真，构建出动态直观且具有高度统计性的生产数据显示模式，从而使油田生产的日常管理工作更具数字化特性，达到措施决策标准化。基于上述角度，文章结合某采油厂的实际工作内容，对组态软件在采油工艺流程中的实际应用进行详细分析，以不断地优化和完善采油流程生产自动化监测工作[1]。

二、组态软件在采油工艺流程中的应用背景

为进一步确保集约化生产得到有效实现，确保管理体制创新，做到减员增效，使各类工作获得突破口，确保油田企业能够获得更加多样的生存发展道路[2]，在当前油田数字化经营管理建设过程中，需要进一步有效提升实际管理绩效，提高整体运营质量与效益。同时需要结合具体实际情况分步实施，量力而行。一方面，要使系统能够做到可视化远程监控，实现生产数据的传输及自动采集，构建出综合管理模式，确保劳动用工得以降低；另一方面，需要根据老厂区的情况做进一步的有效改造。同时，需要根据厂区新区块的产能情况以及油气田地面工程的建设情况，构建出智能化数据分析库，形成新型故障诊断保护模式，使用计量远程管控的诸多功能，优化劳动用工，确保采油工作的生产效率得到提升。在数字化改造过程中，需要对组态软件进行综合使用，实现标准化的建设，形成专业化的服务，构建一体化管控模式，使资源得到有效共享，确保各类数据及时、真实、准确[3]。

三、组态软件的特点及功能分析

我国目前拥有诸多组态软件，如组态王及三维力控组态软件，并在近些年的工业生产中得到了广泛的应用。本文选取力控组态软件以及组态王软件进行综合性的分析。

（一）力控组态软件介绍

力控组态软件的主要工作内容在于对下进行集中性的管理控制，对上进行有效的连接，是当前对现场生产数据进行有效收集，且开展更加有效的过程控制的综合性软件。其主要特点在于通过更为灵活的组态方式，而非编程模式来完成有效的系统集成，能够提供更为优异的用户开发界面，以及更为简单的工况实现方法。同时，可以将其预设的诸多软件模块通过简单的方法进行有效地组态，并在实际应用中有效实现各监控层的各项功能。举例来说，在分布式网络使用过程中，使用的报警及趋势曲线等对实际远程数据进行引用的方式，与实际引用本地数据具有高度的相同性。通过组态的模式，能够在一定程度上减少自动化工程师实际系统集成的时间，大幅提升实际集成效率[4]。

（二）力控组态软件的基础结构分析

组态软件实际的基础程序与相应的部件主要包括人机交换界面view、工程管理器、I/O驱动程序、实时数据库DB、各类数据服务与相应的拓展组件。力控组态软件在实际应用过程中，其实际界面显示的组态功能较为强大，拥有更为优异的开放性。其实际功能模块更为丰富，数据库较为强大，具有各类可编程的命令语言，同时具备更为周密的系统安全防范功能，以及相应的仿真功能。力控组态软件的基本结构如图1所示，I/O设备组态的建立如图2所示。

（三）组态王工控组态软件分析

组态王工控组态软件属于大型应用类软件，用户并不需要生成编程代码，就能使用自己所需应用的软件。数据库是组态王软件在应用中极为重要的核心部分。组态王组态软件会通过I/O驱动程序软件连接口，在现场有效获取各类数据，并将其存入到相应的内部数据库中，而应用的软件可以通过内部数据访问软件，从实际数据库中获取各类硬件信息，从而在工业流程画面中显示更具动态的实际硬件运行状态。数据同样可以根据相反的顺序，向硬件进行有效的写回，并执行实际的控制操作。此外，组态王软件同样可在TCP/IP网络协议的网络内有效运行，并有效实现上下位机以及更高层次的厂级联网[5]。

四、组态软件的建设目标及内容分析

（一）建设目标

以数字化模式对采油工作进行有效优化，应用视频监控、生产数据监测以及远程传输监控、生产运营管理一体化的方法，确保整体采油管理区生产动态得到全方位的把控，使采油管理区生产组织运行综合效率得到提升，进一步优化劳动生产率，确保财务管理区生产管理工作能够具备扁平化以及经济化的特征，最终降低成本，盘活资源，确保劳动生产率得到提升，使综合效益得到大幅度的增加。首先，在监控可视化的构建过程中，需要应用视频监控系统、生产实时监控系统以及各类定位监控系统，使工作人员能够更加直观地掌握设备的实际情况以及人员活动情况，从而进行现场监控，通过更加规范的方式进行管理[6]。其次，进行有效的应急工作建设，以组态流程和地理信息为实际基础，形成自动化集成应用，确保对生产现场重点生产安全环节、重点岗位危险源等诸多重点现场内容进行实质监测，及时发现各类隐患，使实际应急处置更为高效。最后，进行管理精细化建设工作，尤其是对生产数据以及水电药剂设备运行等诸多数据，需要进行更为准确地监测，对实际生产情况进行精准地把握。

（二）建设内容

根据全局统一的思路，构建适用于当前公司油田管理采油区特点的综合性数字化监控指挥平台。其主要功能包含参数监测、视频监控以及工况监测等。监控指挥平台会有效提取急速油田生产以及诸多重点设备运行的综合数据，并进行集中汇总分析，形成更为准确客观且高度及时的生产数据[7]，并对管线监控、地理信息以及现场视频等信息进行有效地集成，结合实际业务流程以及管理的综合特点，对信息内容进行有效的集成、整合与设计，确保油水井生产等全流程能够获得有效的生产监控。在实现技术角度，需要进一步通过对工艺流程以及生产流程的各类二次组态技术集成工控系统，而后进行有效分级授权，满足多点异地油田生产实时数据监测与系统查询的要求。

五、力控组态软件及储油液位罐监控仿真实现模式分析

（一）在I/O设备内构建设备及数据库连接

实际设备连接在仿真系统内，其地址可进行任意设置。在具体设备连接过程中，构建I/O设备组态下，需要进一步选取通用的MODDus-TCP/IP协议，实际设计设备地址需要对其填写相应的设备IP地址。同时需要构建数据库组态，进一步对每一变量，包括入阀门以及相应的出阀门、开关与储油罐液位四个变量与实际的寄存器进行有效连接。其中，储油液位罐可进一步设置为增量寄存器，而实际增量寄存器内，相应的寄存器地址可设置为1，出阀门、入阀门与实际开关的变量能够进行选择的寄存器主要为状态控制寄存器，相应的计算机IP地址可进一步设置为设备0、1、2。依照整体储油液位罐，具体工艺需要构建流程、绘制窗口图形，将相应的图形模块与实际的数据库组态进行有效的关联。“开始”以及相应的“关闭”按钮，需要在实际校本编辑器内进行有效的校本编译，将PV=1作为开始，PV=0则为关闭。第四，需要对全局脚本编程序编译进行分析。点击“开始”之后，如果数值增加，相应液位会进一步上升。在点击“关闭”之后，相应的数值停止，而液面回归到静止状态[8]。

（二）人机界面监控主窗口

人机界面主窗口设计需要根据实际系统构成及相应工艺流程的具体要求，明确系统监控的对象。结合3D max等诸多图形处理工具，确保将组态画面进一步设计为相应的三维动态画面。由此从人机界面对外输泵流量、压力等诸多内容进行实质性的监测。

（三）数据界限监测以及报警功能

通过对实际站内灌区及各点压力、可燃气体、温度等诸多内容进行综合性监测，能够确定报警信号区域，明确信号类型，同时具备历史查询、打印等诸多功能，以便后续查看。

（四）历史数据回放功能

在实际系统的具体运行过程中，需要对各类数据进行机动记录，如对管位以及各点压力与各站点流量曲线进行综合性记录。

六、组态软件及采油工艺的集成系统集成分析

（一）脱水站工艺系统

在油井中抽出的液体，经过实际的计量站计量后，会进一步将其输送至脱水站，进行综合性的集中处理，而后再进一步通过热化学沉降脱水以及相应的电脱水，最终达成油水分离的实际状态。组态软件可依照仿真系统实现实际的原理，对实际油厂脱水站的综合采油工艺流程图进行有效汇聚，并与实时数据库进行综合性的连接，确保脱水采油工艺流程中相应的仪器仪表的各类数据的实时性采集。

（二）集输站软件结构

软件能够对液面流量界面、压力、温度等诸多参数进行综合性监测，能够进行自动报警、记录，对多画面、多参数进行有效地监控，并显示在屏幕上，同时可以定期打印报表，分析设备运行状态，对集输站系统进行诊断。

在实际画面中，构成背景图形的部分主要为净化罐、沉降罐以及加热罐的实际轮廓。而各类管道图形以及数据显示、各种提示等内容，只要画面不改变、不切换，则处于不变的状态。而相应的内容能够在组态王开发状态下有效完成。组态王组态软件的绘图库能够有效提供大量的基础数据。另外，组态王工具箱内提供的各类绘图工具主要为折线、直线、圆形等，用户可以构建出自己的拓充图形，有效绘制各类画面流程。另一部分，定义随着数据的变化而产生一定程度的变化，相应的部分需要在静态画面定义相应的动态数据进行连接，而后在view运行中。相应的画面能够对数据的变化进行有效更新。在具体画面运行过程中，能够了解系统运行的综合情况，主要包含二次沉降罐、一次沉降罐加热炉、温度、入口阀温度以及外输压力、外输流量等诸多参数。如果参数出现异常情况，即超出正常允许范围的下限，画面就会显示出各类问题的部位。此时，单击报警窗口的按钮，能够了解报警的综合情况，同时对时间静止等诸多信息进行记录。此外，点击画面上的图素，进入该图素的内部，可以对实际运行画面进行有效了解。通过切换至实时或相应的历史曲线部分，进一步查阅当前所具有的实时运行曲线图或任意历史运行曲线图，并进入实际的报表画面，了解诸多参数历史及相应的实时信息，以及实际报表定义及输出的情况。同时，还能够进行实质性的打印，对Windows资源共享的特征进行有效地应用，能够将组态王组态软件与具备的开放式结构以及Excel实际的报表功能进行有效的结合。应用组态王具有的隶属数据编程接口，以及相应的动态数据交换技术，构建出格式更为灵活、界面具有高度美观性的报表。用户能够依照实际的需求，对报表输出的时间以及实际输出的周期进行有效定义。命令语言能够确保系统功能的有效扩充，进一步依照执行条件的差异，细化为不同的部分。其应用程序命令语言在具体应用系统启动及相应的退出过程中执行，或者在运行过程中执行。

组态软件运用的语言，一是数据改变命令的语言，其主要工作是在给定变量的值发生改变时予以有效的执行。二是世界命令语言，在实际事件发生、消失或存在时进行实际的执行。三是热键命令语言，在操作者按下热键时进行有效的执行。四是画面命令语言，在画面具体存在加载以及关闭时进行有效的执行。而命令语言的实际语法可视为C语言的子集，具有简便易学的特征，能够应用命令语言进行报警、管理以及报表输出、历史曲线、自动运行等。组态王组态软件运行程序在实际运行到相应命令语言时，会依照顺序执行相应的指令，自动完成实际操作，同时确保操作任务自动化。

七、结语

组态软件能够满足当前油田生产工艺流程以及日常数据采集的需要。在此过程中，能够使企业生产效率大幅度提升，使运营中的成本得以降低，进一步做到提质增效。希望在后续采用工作中，进一步将各类主台软件在实际采油厂的工艺流程内进行综合性的应用，摆脱传统人工操作存在的局限性问题，使产品质量得到有效提升，从诸多角度使系统得到有效优化。

参考文献

[1]赵成尖.西门子S7-200 SMART及组态王实现矿井下变电所监控系统的应用[J].中国化工贸易，2021（13）：127-128.

[2]冯玉龙，李杨.基于PLC和MCGS工控组态软件的空气压缩机自动控制系统设计[J].现代电子技术，2021，44（13）：111-114.

[3]台达推出VTScada工业组态软件协助推动实现数字化智造[J].今日制造与升级，2021（7）：6.

[4]台达推出VTScada工业组态软件协助推动实现数字化智造[J].自动化博览，2021，38（7）：7.

[5]王晖.油田企业发挥安全环保督查效能的探索——以胜利油田为例[J].胜利油田党校学报，2020，33（1）：62-65.

[6]郝志伟.智能化井场监控系统在油田采油工作中的应用研究[J].中国设备工程，2021（11）：14-15.

[7]李一凡.浅谈油井实时动态监控系统在采油系统中的研究与应用[J].山东工业技术，2015（2）：195-195.

[8]邱奇，于世春，张春涛，等.数字化改造及数据监控系统在转油站中的应用--以长庆油田采油三厂吴八转为例[J].新疆石油科技，2015，25（3）：56-58.

作者单位：大庆油田第六采油厂数字化运维中心