摘 要：隨著工業(yè)自動化的發(fā)展成熟，采油四廠開始在采油、采氣、輸油、注水方面逐步進行了自動化改造，一直延續(xù)著過去幾十年前的生產(chǎn)模式有了革命性的轉變。本文將根據(jù)我們的設計和應用體會，介紹我廠計量站遠程監(jiān)控量油SCADA系統(tǒng)的構成和特點。 關鍵字：計量站;程監(jiān)控;SCADA;IFIX 前 言 　　別古莊工區(qū)是我廠的主力區(qū)塊，承擔著全廠近一半的產(chǎn)量，為了滿足油井精細分析、快速反應的需要，同時為了減輕員工勞動強度，緩解新區(qū)投產(chǎn)造成的人員緊張局面，我廠于2001年開始在別古莊工區(qū)分期實施了自動計量工程。實現(xiàn)集中控制21座計量站油井的油、氣、水計量工作，21座計量站注水井的水量、壓力的監(jiān)測，以及計量站匯管壓力、溫度、可燃氣體濃度等相關參數(shù)的集中監(jiān)控。 1 別古莊自動計量系統(tǒng)組成 　　1.1 系統(tǒng)硬件 　　整個硬件系統(tǒng)分三層，見圖1：采集設備層，包括RTU、電動三（兩）通球閥及閥門電動裝置、壓力變送器、溫度變送器、旋進旋渦智能氣體流量計、磁浮子液位計、可燃氣體報警器、含水分析儀等自動化儀器儀表;遠程控制層，包括兩臺遠程控制監(jiān)控服務器，即SCADA服務器;數(shù)據(jù)分析層包括一臺數(shù)據(jù)服務器和一臺客戶機。它們之間的通信是通過局域網(wǎng)，符合TCP/IP協(xié)議。 [align=center] （圖1）[/align] 　　1.2 系統(tǒng)軟件 　　系統(tǒng)軟件體系分為采集子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)（SCADA）、數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)（DMS），具體結構見圖2。采集子系統(tǒng)負責通過各種數(shù)據(jù)量（數(shù)字、模擬、脈沖）的采集模塊與現(xiàn)場表聯(lián)系，將數(shù)據(jù)采集上來。監(jiān)控子系統(tǒng)負責將采集上來的數(shù)據(jù)顯示在人機界面上，讓操作人員能隨時掌握現(xiàn)場情況和并控制采集子系統(tǒng)的運作。數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)負責存儲數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)進行分析匯總，繪制曲線圖形，以便技術人員分析產(chǎn)量，迅速發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)不正常的油井。 [align=center] （圖2）[/align] 2 以SCADA為核心，實現(xiàn)自動計量的原理和過程 　　從以上的結構圖可以看出，實現(xiàn)別古莊自動計量的核心是監(jiān)控子系統(tǒng)，即SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)。系統(tǒng)的組成，見圖3： SCADA主要由人機交互程序、過程數(shù)據(jù)庫（PDB）、掃描、報警和控制程序（SAC）、驅動器映像表（DIT）、I/O驅動等組成。 [align=center] （圖3）[/align] 　　數(shù)據(jù)顯示過程：RTU采集的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)寄存器，I/O設備輪詢讀數(shù)據(jù)后輸出到DIT（Driver Image Table）驅動器映像表，SAC掃描DIT并寫入PDB 的AI或DI等數(shù)據(jù)塊，此時SAC會比較數(shù)值報警設定值，超過或低于報警設定值的進行報警，圖形界面上顯示的每個點都與PDB的每個標簽名對應，標簽名對應的數(shù)值將顯示在用戶界面上，同時，PDB中設定的SQL數(shù)據(jù)（SQD）、 SQL觸發(fā)（SQT）將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)服務器。 　　硬件控制過程： 　　SCADA發(fā)布命令，寫入PDB（過程數(shù)據(jù)庫）AO或DO數(shù)據(jù)塊，SAC掃描PDB并寫入驅動映像表DIT，通過I/O驅動器、無線通信設備寫入RTU，下位機指令驅動硬件動作。 3 SCADA系統(tǒng)的功能 　　3.1 自動監(jiān)測。SCADA操作界面上直觀的顯示各計量站量油狀態(tài)（哪口井正在量油、正在量第幾罐、量油液位的高度等）、量油結果、計量站各閥門的狀態(tài)、壓力、溫度等，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的定時采集、顯示、存儲。 　　3.2 自動操作。在進行量油操作時，系統(tǒng)按照各計量站的量油井排序號以及設置的量油時間或量油次數(shù)，自動倒閥量油，如果沒有人干預，直到該計量站的油井全部量完，出量油結果為止。 　　3.3 自動控制。在量油過程中，可以控制中止量油，量油時間或次數(shù)確定以后，也可以修改，系統(tǒng)會按照最新設置動作。 　　3.4 自動報警。主要是安全報警和狀態(tài)報警，安全報警，如分離器壓力過高、站內(nèi)可燃氣體濃度過高、回水溫度過低等;狀態(tài)報警有單罐計量時間過長報警（在規(guī)定的時間內(nèi)沒有量完一罐油）等。報警分兩個等級：高高（低低）報警、高（低）報警。 　　3.5 數(shù)據(jù)管理。與關系型數(shù)據(jù)庫的交互、數(shù)據(jù)圖形顯示、數(shù)據(jù)存檔、報表生成，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫等。 4 SCADA系統(tǒng)設計的特點及創(chuàng)新點 　　4.1系統(tǒng)開放性強，容易維護 　　常見的組態(tài)界面是通過重新組態(tài)來完成界面的更新。但為了適應采油廠不斷有新區(qū)、新井投產(chǎn)，不斷有油井轉注、新投注水井的要求，我們在系統(tǒng)設計時，首次提出了動態(tài)加減井、動態(tài)加減站的設想，用戶只需在維護界面上輸入新增加的井、站名稱，系統(tǒng)自動畫出相應的流程，且操作人員立刻可以對該井站進行控制。 　　4.2系統(tǒng)量油界面統(tǒng)一定制，實現(xiàn)一對多功能 　　別古莊工區(qū)21座計量站中，各站計量間的油井數(shù)量不一。最少4口井，最多17口井，但計量站的流程大多類似，為適應別古莊21座計量站的量油界面統(tǒng)一， 系統(tǒng)維護工作量小，通過數(shù)據(jù)庫的支持和編制腳本程序，使不同計量站用同一個界面進行流程、數(shù)據(jù)切換顯示。對于有特殊設備的站點，界面設置時統(tǒng)一考慮采用設備顯示或消隱實現(xiàn)。 　　4.3 根據(jù)不同油井的出油規(guī)律確定不同的計量方式 　　傳統(tǒng)的油井計量方式是每天計量幾罐，然后計算出全天的產(chǎn)量，而這樣對間歇出油的井計量出來的結果是不準確的，因此我們在設計計量方式時采用了一種按時間計量的方式，并將這種方式也寫到了RTU程序里。定時計量可以根據(jù)油井的間出規(guī)律摸索量油時間，并在SCADA人機界面上設置，使該井在規(guī)定的時間內(nèi)量油，在摸索某口井的出油規(guī)律時，也可以將該井的量油時間設為24小時，甚至更長，通過曲線的繪制來觀察分析油井的出油規(guī)律。因此我們設計的計量有兩種方式，即定次計量和定時計量。 　　4.4 系統(tǒng)具有實時報警分析功能 　　報警功能是幾乎每個SCADA系統(tǒng)均具備的，我們的系統(tǒng)設計了實時報警分析功能。報警時實分析能夠對整個系統(tǒng)的報警信息進行分析，統(tǒng)計總報警數(shù)、確認和未確認的高限報警、低限報警，并將統(tǒng)計結果分類顯示，也可對報警信息進行分類、分站過濾、排序等操作。同時系統(tǒng)會對曾經(jīng)出現(xiàn)了報警但當前已解除報警狀態(tài)的變量也統(tǒng)計顯示。這樣對操作人員監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行、分析報警方向等有整體的概念。 　　4.5 PDB數(shù)據(jù)庫設計具有科學性、合理性 　　針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集項較多，要求計算的數(shù)據(jù)多且復雜。科學、合理地設計過程數(shù)據(jù)庫，是保證數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)存儲能夠順利進行的最重要的步驟之一。iFIX 開發(fā)平臺為用戶提供了5類共34種數(shù)據(jù)庫標簽塊，我們在設計數(shù)據(jù)庫時充分考慮了每種標簽塊的優(yōu)點，選用的標簽塊最具合理性， 其中數(shù)據(jù)的采集是由標準塊（DI、DO、AI、AO）完成;數(shù)據(jù)的傳輸是由SQL塊（SQT和SQD）完成;通過運算的數(shù)據(jù)用計算塊（CA）; 延時、超前滯后、開關控制等由控制塊實現(xiàn);直方圖、百分比、統(tǒng)計控制、統(tǒng)計數(shù)據(jù)是由統(tǒng)計過程控制塊完成。 5 結論 　　該自動計量系統(tǒng)2002年10月通過了華北石油采油四廠專家組的全面驗收。系統(tǒng)操作方便、運行可靠，21座計量站的量油與監(jiān)控工作全部轉移到別古莊中心控制室2名值班人員身上，將減少的人員轉崗到新區(qū)，解決了新區(qū)人員緊張的問題。 系統(tǒng)的應用改變了傳統(tǒng)人工計量油氣水的方式, 提高了計量精度，減少了資料差錯;該系統(tǒng)與廠區(qū)局域網(wǎng)的掛接，使數(shù)據(jù)時實在網(wǎng)絡上發(fā)布，技術人員能夠在辦公室看到現(xiàn)場數(shù)據(jù)，滿足了油井精細管理分析的需要，同時提高了油田生產(chǎn)管理水平。