西門子控制系統(tǒng)在油田聯(lián)合站生產(chǎn)和管理中的應(yīng)用

　　葡三聯(lián)合站

二、控制系統(tǒng)構(gòu)成

本控制系統(tǒng)主要由3套S7-300和5套上位機構(gòu)成。

輸油崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過Profibus-DP監(jiān)控本崗生產(chǎn)運行情況,一套2排機架的CPU314C-2PTP的PLC控制系統(tǒng)負責采集控制本崗的數(shù)據(jù)和設(shè)備。并通過CP342-5連接至DP網(wǎng)絡(luò)。

脫水崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過Profibus-DP監(jiān)控本崗生產(chǎn)運行情況，CPU采用CPU314C-2PTP，并配有CP341通過RS485與計量崗第三方計量設(shè)備通訊。向上通過CP342-5連接至DP網(wǎng)絡(luò)。

注水崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過Profibus-DP監(jiān)控本崗生產(chǎn)運行情況，CPU采用CPU314C-2PTP監(jiān)控高壓注水電機、調(diào)解注水罐的液位，并負責監(jiān)控污水崗。向上通過CP342-5連接至DP網(wǎng)絡(luò)。

站級主控崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/3COM網(wǎng)卡/CP5613），作為WINCC Web Navigator Server向廠級管理崗提供站內(nèi)生產(chǎn)及運行情況,同時利用廠內(nèi)Profibus-DP總線采集并監(jiān)控各的運行情況。位于聯(lián)合站管理辦公樓。

廠級管理崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/3COM網(wǎng)卡），作為WINCC Web Navigator Client，通過油田局域網(wǎng)監(jiān)控葡三聯(lián)合站的生產(chǎn)運行情況。位于采油廠管理辦公樓。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

整個控制系統(tǒng)由一條DP網(wǎng)絡(luò)貫穿全站，總距離近400米。由于設(shè)備分布位置，共有6個RS485中繼器完成網(wǎng)絡(luò)擴展。這樣在任意一臺上位機上均可以監(jiān)控全站，但由于管理要求，只有廠級和站級可以實現(xiàn)全站監(jiān)控，其它上位機均負責本崗的監(jiān)控任務(wù)，并可對其它崗位協(xié)調(diào)監(jiān)控。 

   
  
　　應(yīng)用中的監(jiān)視畫面

三、控制系統(tǒng)完成的功能

對于大型油田聯(lián)合站來說，各崗之間的協(xié)調(diào)配合和獨立的精確控制均是必不可少的。此套控制系統(tǒng)從控制精度和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸均超越了規(guī)定的要求。

輸油崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測2個緩沖游離水脫除器、3個游離水脫除器、凈化油緩沖罐、污水沉降罐、事故罐等的壓力、溫度、液位、界面、流量、調(diào)節(jié)閥開度等信號，對壓力、溫度、液位、界面等設(shè)高低限報警，并通過PID調(diào)節(jié)2個緩沖游離水脫除器、3個游離水脫除器、凈化油緩沖罐的液位。同時監(jiān)測控制外輸泵、輸油泵在內(nèi)的19個泵的啟停，記錄啟停時間和運行時間。

脫水崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測3個電脫水器、2個脫水加熱爐、3個真空加熱爐等的壓力、溫度、液位、流量、調(diào)節(jié)閥開度等，記錄相關(guān)的報警信號，并對電脫水器和加熱爐的液位進行PID調(diào)節(jié)。同時通過RS485總線接收由計量崗傳來的流量、含水、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，通過流量和含水數(shù)據(jù)，在經(jīng)過溫度壓力系數(shù)補償計算來個轉(zhuǎn)油站的來液量。

注水崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測控制3臺注水泵及電機的運行參數(shù)及狀態(tài)，管網(wǎng)壓力，清水罐、污水罐的液位及注水流量。調(diào)解污水罐和清水罐的的液位，記錄注水泵的運行狀態(tài)，并通過電機的溫度對注水電機作保護。同時接收污水崗的流量等數(shù)據(jù)。

站級主控管理系統(tǒng)及各崗數(shù) 據(jù)管理部分均由工業(yè)控制計算機組成，軟件采用SIMATIC WINCC，實現(xiàn)工藝畫面，數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設(shè)置、報警記錄、趨勢曲線、報表、打印、網(wǎng)頁發(fā)布等功能，關(guān)機不影響數(shù)據(jù)正常采集。SIMATIC WINCC具有系統(tǒng)組態(tài)靈活，界面豐富，功能齊全，維護簡單，運行可靠的特點，具體功能如下：      
　　1. 顯示系統(tǒng)工藝流程圖
　　2. 顯示溫度、壓力、外輸流量等數(shù)據(jù)及趨勢曲線。
　　3. 顯示班報表、日報表、周報表、月報表，并可存儲歸檔，定時或?qū)崟r打印，平均每天13張報表，大大減輕工作強度。
　　4. 故障報警記錄。
　　5. 具有動態(tài)提示功能，方便使用。
　　6. 進行數(shù)據(jù)處理和存儲。
　　7. 各回路參量超極限報警。
　　8. 運行人員的代碼及密碼管理。
　　9. 報警界線顯示系數(shù)，所有組態(tài)在在線運行時即可完成。
　　10.后臺運行其它軟件。
　　11.利用WINCC Web Navigator Server發(fā)布網(wǎng)頁。供全廠相關(guān)人員瀏覽。

廠級管理系統(tǒng)作為WINCC Web Navigator Client通過IE瀏覽聯(lián)合站生產(chǎn)及運行情況，廠級共設(shè)10個客戶端，可分別供大慶油公司、第七采油廠的領(lǐng)導、計量科、廠級調(diào)度等管理部門瀏覽，為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的處理、分析和管理提供了依據(jù)

項目中的難點：

游離水脫出器、電脫水器、凈化油罐等均為大型容器，加之輸液管線距離遠，輸液量不穩(wěn)定，對其液位、界面進行PID調(diào)解的積分周期長，響應(yīng)慢。西門子的PID調(diào)解功能允許對P值、I值、D值的參數(shù)無限制設(shè)置，通過合理的參數(shù)設(shè)置，使得調(diào)解非常穩(wěn)定，保證了生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

對于含水油、天然氣的計量涉及到復雜的數(shù)學模型，包括含水率、流量、溫度壓力補償，西門子S7-300數(shù)學運算功能滿足了這一要求，使得運算精度大大提高，計量更加準確。

站級主控管理系統(tǒng)利用WINCC Web Navigator Server作為局域網(wǎng)的網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器，程序必須在網(wǎng)絡(luò)中作為共享文件夾，所以容易受到網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊。由于生產(chǎn)管理要求，管理系統(tǒng)不允許操作員退出系統(tǒng)，所以在病毒防護上就略顯捉襟見肘。由于WINCC支持后臺運行其它軟件，后來在站級服務(wù)器上安裝Noton殺毒客戶端軟件，每天定時殺毒，并由第七采油廠信息管理部遠程對其定時升級、維護，解決了病毒防護的問題。

四、項目運行

大慶油田第七采油廠第三油礦葡三聯(lián)合站過程自動化控制系統(tǒng)是針對大慶油田集中管理、自動控制而設(shè)計開發(fā)的一套管理控制系統(tǒng)，結(jié)合了管理與控制于一體，是西門子自動化產(chǎn)品在油田系統(tǒng)中的杰出應(yīng)用范例。

該系統(tǒng)與2004年1月投運，至今運行良好，生產(chǎn)穩(wěn)定，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了以生產(chǎn)成本，無任何故障。并且由于控制平穩(wěn)，自動化程度高，以往需要工人到現(xiàn)場手動調(diào)節(jié)工藝設(shè)備，記錄運行數(shù)據(jù)，編輯班報、日報，現(xiàn)均由該系統(tǒng)自動實現(xiàn)，大大減輕了操作工人的工作強度，受到廣泛好評。

葡三聯(lián)合站已被評為"鐵人金牌站"，該控制系統(tǒng)作為先進的聯(lián)合站控制管理系統(tǒng)，多次迎來同級單位及上級管理單位的參觀，現(xiàn)已在大慶油田廣泛推廣。

五、應(yīng)用體會

西門子SIMATIC控制系統(tǒng)是一個全集成的、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個生產(chǎn)過程的過程控制系統(tǒng)。模塊化設(shè)計，便于擴展。Profibus-DP和以太網(wǎng)作為開放的網(wǎng)絡(luò)體系，其強大網(wǎng)絡(luò)擴展功能和高速的數(shù)據(jù)傳輸，可以組成較大的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，適合于大型控制系統(tǒng)要求。