資訊 | 助力油田生產(chǎn)減負增效——注水站無人值守控制系統(tǒng)解決方案
助力油田生產(chǎn)減負增效——注水站無人值守控制系統(tǒng)解決方案
01
應用背景
中石化集團勝利油田分公司孤東采油廠東六注水站在2019-2020年的注水系統(tǒng)改造工程中，完成了配套部分與改造內(nèi)容相關的生產(chǎn)信息化工作。主要實現(xiàn)了注水泵及輔助設備的生產(chǎn)參數(shù)采集及超限報警。缺少控制調(diào)節(jié)及自動保護功能，頻繁的調(diào)節(jié)工作仍需依靠職工現(xiàn)場完成，無法實現(xiàn)注水站無人值守運行，此次改造已達到無人值守目標。
注水站自控系統(tǒng)建設不是一步到位，而是伴隨改造工程由不同的集成商在之前系統(tǒng)上擴容搭建，從系統(tǒng)架構(gòu)到硬件配置再到軟件設計的施工標準均不統(tǒng)一，造成后期運行故障頻發(fā)，運維難度大。
本設計方案按照《中國石化集團勝利石油管理局有限公司企業(yè)標準》中生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動化采集系統(tǒng)建設規(guī)范注水部分要求，標準化硬件選型、軟件功能化設計，使改造后的注水站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更加完善、可靠，后期維護簡潔便利，為注水站庫實現(xiàn)無人值守提供基礎條件。
02
存在的問題
系統(tǒng)繁雜
由于往期改造項目中系統(tǒng)擴容等原因，導致了注水站同一套PLC系統(tǒng)分布在多個機柜，且由于不同承包商施工方法、接線規(guī)則、編程習慣、測點命名等各不相同使得系統(tǒng)繁雜、維護困難、故障點頻發(fā)。
模塊老化
因PLC系統(tǒng)各模塊利舊使用年限相差較大，部分模塊老化嚴重、兼容難度大，使得現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，從而引發(fā)聯(lián)鎖停泵導致生產(chǎn)事故。
程序混亂
大部分系統(tǒng)在經(jīng)歷多次改造后，原有程序均丟失注釋，運維和后續(xù)改造項目技術人員上載程序沒有注釋，無法在原程序基礎上繼續(xù)添加、更改點位。
在前期改造中由于各承包商技術人員編程習慣不同，導致系統(tǒng)程序編寫多種多樣，控制邏輯標準不一致。
缺少原程序且無備份，PLC CPU一旦損壞，更換CPU后，原程序丟失導致系統(tǒng)無法及時恢復。
配電柜無法實現(xiàn)自控
功能不足，現(xiàn)潤滑油泵和冷卻水泵配電柜無聯(lián)鎖啟停功能。
空間不足，無法安裝智能電表、電流互感器等設備。
觸點不足，內(nèi)部交流接觸器無備用觸點，無法采集運行狀態(tài)。
標識不足，部分線纜老化且標識不清，無法線路改造。
監(jiān)測點位不完善
部分注水站因改造較早導致監(jiān)測點位采集不全；
現(xiàn)有配電柜無法改造導致配套流程監(jiān)測點位不完善。
03
系統(tǒng)架構(gòu)設計
系統(tǒng)架構(gòu)說明
（1）現(xiàn)場儀表通過信號線纜接入本地分布式I/O機柜，分布式I/O機柜與PLC機柜采用環(huán)網(wǎng)通訊方式，一旦鏈路斷開不影響整體通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的采集與控制。
（2）配套流程的信號傳輸用多芯屏蔽電纜直接敷設到值班室主PLC機柜。
（3）流量計及電表485信號用2*1.5屏蔽電纜直接敷設到值班室主PLC機柜，同類型485儀表采用手拉手的連接方式。
（4）監(jiān)控室監(jiān)控軟件完成數(shù)據(jù)顯示、存儲、報警、聯(lián)鎖控制等功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控中心服務器，并接受監(jiān)控中心SCADA系統(tǒng)指令。
本設計方案實現(xiàn)離心式高壓注水泵站數(shù)據(jù)采集與顯示、超限報警、聯(lián)鎖保護控制、歷史數(shù)據(jù)查詢、自動生產(chǎn)報表、多參數(shù)智能預警、自控設備自診斷等功能。
04
控制系統(tǒng)方案介紹
針對該注水站目前存在問題，本次改造方案將整個注水站庫根據(jù)工藝流程進行模塊劃分，各模塊進行硬件標準化選型、軟件模塊化設計。具體實施如下：
A
老舊PLC系統(tǒng)升級改造與注水規(guī)范適配設計
對于使用年限久、故障頻發(fā)的PLC系統(tǒng)進行更換，并按照注水規(guī)范重新設計。
B
標準化PLC機柜內(nèi)部接線
對于PLC機柜內(nèi)部接線標準化施工，機柜內(nèi)部接線，外部來線與既定標準相對應，施工接線圖紙報信息中心存檔。
C
PLC程序重構(gòu)規(guī)范
對于PLC程序重新設計編寫，內(nèi)部程序塊、變量等做好詳細注釋，改造完成時備份程序，便于后期運維及新上項目的接入。
D
上位機人機界面優(yōu)化
優(yōu)化人機界面，對于上位機軟件點表根據(jù)定義好的標準重新編寫，將注水站上位機流程、數(shù)據(jù)展示、報警設定、聯(lián)鎖參數(shù)等畫面統(tǒng)一規(guī)劃，做到簡潔明了，便于操作人員使用。
根據(jù)注水站現(xiàn)場工藝功能劃分6個功能模塊，具有相同工藝功能的設備劃分為一個功能模塊，其它配套流程采集點劃分為一個模塊。
05
控制系統(tǒng)解決方案
CPU性能 >>>
CPU401-0531采用ARM Cortex A9處理器；
網(wǎng)絡冗余>>>
單網(wǎng)口，10/100/1000自適應；
對外接口>>>
集成2路RS485；
性能指標>>>
拓撲圖 >>>
傲拓科技將持續(xù)聚焦石油石化行業(yè)需求，推動PLC技術與物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算的深度融合，拓展在油氣生產(chǎn)、儲運、煉化等場景的應用邊界，助力企業(yè)實現(xiàn)?安全、高效、低碳?的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
來源：傲拓科技公眾號
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